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高真空抽氣機(jī)組在分子流狀態(tài)下工作,與低真空機(jī)組相比,其特點(diǎn)是工作壓力較低(10-2～10-6Pa)、排氣量小、抽速大。機(jī)組的主泵通常為擴(kuò)散泵、擴(kuò)散增壓泵、分子泵、鈦升華泵、低溫冷凝泵等。這些泵不能直接對(duì)大氣工作,因此需要配置預(yù)抽泵和前級(jí)泵、有些擴(kuò)散泵高真空抽氣機(jī)組還配有前級(jí)維持泵或貯氣罐,以防止系統(tǒng)內(nèi)的氣壓波動(dòng),改善機(jī)組的抽氣性能。
預(yù)抽泵
預(yù)抽泵(粗抽泵)主要用來(lái)抽除真空室中的大量氣體,使真空室內(nèi)的氣體壓力由大氣壓力降到主泵能夠啟動(dòng)工作時(shí)的真空度,因此,要求預(yù)抽泵所達(dá)到的壓力要小于主泵的啟動(dòng)工作壓力,機(jī)組所選用預(yù)抽泵的抽速大小由粗抽時(shí)間決定。為了提高真空機(jī)組的利用率,預(yù)抽泵可以兼做前級(jí)泵用,兩種不同抽氣功能之間靠真空閥門來(lái)分隔和切換。
維持泵
由于擴(kuò)散泵和油增壓泵起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),在周期性操作的真空設(shè)備中,當(dāng)真空室裝料和卸料的時(shí)候,往往為了縮短工作周期而不停止主泵,將高真空閥門和前級(jí)管道閥門關(guān)閉,使主泵仍處于工作狀態(tài)。由于閥門等總是有極少量的漏氣以及閥門和泵內(nèi)的表面放氣,經(jīng)過一定時(shí)間后,主泵泵腔內(nèi)的壓力增加,超過泵工作液的最大允許壓力而使泵油蒸氣氧化。為了解決這個(gè)問題,一個(gè)辦法是用前級(jí)泵繼續(xù)抽出主泵中的氣體,但此時(shí)主泵內(nèi)排出的氣體量很小,出現(xiàn)前級(jí)泵大馬拉小車現(xiàn)象, 浪費(fèi)能源。為此可采用另一個(gè)辦法,停止前級(jí)泵工作,關(guān)閉前級(jí)管道閥門,在主泵出口處設(shè)置維持泵或儲(chǔ)氣罐,這樣就可以保證即能排出主泵內(nèi)的氣體,又可以節(jié)省能源消耗。儲(chǔ)氣罐不能做得很大,它只能用在以擴(kuò)散泵為主泵的小型真空機(jī)組上。而維持泵可用在配置大型主泵的真空機(jī)組中。
貯氣罐
小型擴(kuò)散泵高真空抽氣機(jī)組通常配置有貯氣罐, 設(shè)置在擴(kuò)散泵和前級(jí)泵之間, 貯存擴(kuò)散泵排出的氣體, 設(shè)置貯氣罐的原因有:
系統(tǒng)防震的需要
真空系統(tǒng)工作時(shí),某些工藝過程要求嚴(yán)格防震,因此需要在真空室處在工作狀態(tài)中時(shí),前級(jí)機(jī)械真空泵在一段時(shí)間內(nèi)停止工作。在這段時(shí)間內(nèi),擴(kuò)散泵排出的氣體全都貯存在貯氣罐中, 用貯氣罐代替機(jī)械泵維持?jǐn)U散泵的正常工作。
為了縮短工作周期
有些生產(chǎn)工藝要求在不關(guān)閉擴(kuò)散泵加熱器的情況下,真空室放進(jìn)大氣換取元件、裝料。而真空機(jī)組的前級(jí)泵兼做預(yù)抽泵用。裝料后,用機(jī)械泵預(yù)抽真空室,在這段時(shí)間內(nèi)利用貯氣罐來(lái)維持?jǐn)U散泵工作(作為前級(jí)泵用)。
為防止真空室內(nèi)瞬時(shí)大量放氣影響
擴(kuò)散泵正常工作真空工藝生產(chǎn)中的某段時(shí)間內(nèi)放氣量特別大,但時(shí)間短。若按此時(shí)的最大排氣量配前級(jí)機(jī)械泵很不經(jīng)濟(jì),此時(shí)可在系統(tǒng)中配置前級(jí)貯氣罐,在最大放氣量時(shí)貯存一部分氣體,以避免擴(kuò)散泵的前級(jí)壓力超過最大反壓力。
用于穩(wěn)定擴(kuò)散泵出口壓力
由于機(jī)械真空泵的排氣是脈沖的,雖然頻率不高(一般為7次/s左右),但是也會(huì)引起擴(kuò)散泵出口壓力的波動(dòng),設(shè)置貯氣罐可減少這種波動(dòng)。
超高真空抽氣機(jī)組
超高真空機(jī)組工作在10-6～10-10Pa 的超高真空壓力范圍,除了要求真空室的材料出氣率很低、漏氣率很小、能經(jīng)受200～450℃高溫烘烤外,對(duì)機(jī)組的要求還有:
(1) 主泵的極限真空度要高,至少在10-7～10-8Pa以上;
(2) 在超高真空的工作壓力范圍內(nèi)主泵具有一定的抽速;
(3) 機(jī)組的主泵或主泵進(jìn)氣口以上部分能承受200～450℃的高溫烘烤;
(4) 來(lái)自主泵的返流氣體(包括工作液蒸汽及解析的氣體)的分壓力要足夠低;
(5) 對(duì)被抽氣體選擇性強(qiáng)的主泵, 要配備足夠大的輔助泵;
(6) 機(jī)組主泵進(jìn)氣口以上的管道、閥門等部件,材料的選擇和密封要特別慎重。一般采用出氣率較低的不銹鋼和采用金屬密封結(jié)構(gòu)和密封材料。
