扩散泵.doc

一、扩散泵原理示意图
真空处理系统里的油扩散泵是借着高速蒸汽射流来携带气体以达到抽气的目的,它用于高真空区域工作,其工作压强范围是10-2~10-6pa。油蒸汽从伞形喷咀(如I级喷咀)以超音速喷出后,其速度逐渐增大,压力及密度逐渐降低。
        
·
         
1、油扩散泵的概述:
油扩散泵的工作原理与水蒸汽喷射泵相似,也是靠高速蒸汽射流来携带气体以达到抽真空的目的,所以会有水蒸汽喷射泵相似的特点。不一样的一点是扩散泵工作在高真空区域,是获得高真空的主要设备。其工作压强范围为10-2~10-6pa。广泛用于真空冶炼、真空镀膜、空间模拟试验和对油污染不敏感的一些真空系统中。
2、油扩散泵的工作原理与结构:
当油蒸汽从伞形喷咀(如I级喷咀)以超音速喷射出来后,它的速度越来越快,压力及密度慢慢降低,喷射流上边的被抽气体A因密度差要向蒸汽射流中扩散并被射流携带到水冷的泵壁处B,在B处,工作蒸汽大部分被冷凝成油滴沿泵壁流回到油锅中循环利用,而被抽气体在B处堆积、压缩,最后被下级射流携带走,这样就可以逐级压缩,最后被前级泵抽走。其抽速特性曲线如图所示。
油扩散泵的发展历程:
历史1915年,。1916年,。这些泵以汞蒸气为工作介质,并且可以最终获得10-5帕的真空。1928年,。1936年,。这两种油在室温下的饱和蒸气压都非常低,从而取代了汞作为扩散泵的工作液。从此油扩散泵在高真空领域的工业生产和科学试验中就逐渐普遍使用,并打下了高真空技术的基础。1960年代开始,油扩散泵又有了新的改变。主要的改进是:
①泵的材料采用放气量微小的不锈钢。②采用饱和蒸气压很低、热稳定性好的油如聚苯醚和硅油作泵的工作液。③改变结构,新款的油扩散泵在泵的进气口法兰不变和不过分增大泵的外形尺寸条件下,在法兰下部突出地扩大泵腔的断面,其抽气速率可增大20~40%。如在此装设一个大直径扩散喷嘴和液氮冷却的大直径挡油帽等等。该泵可有通常泵(指没有扩大泵腔断面的泵)的抽气速率,并比较彻底地克服了泵的返油而获得低于10-8帕清洁超高空。因此,油扩散泵在清洁超高真空的工业生产和科学试验中又取得重要的地位。
结构和扩散泵工作原理
油扩散泵主要由泵体、扩散喷嘴、蒸气导管、油锅、加热器、扩散器、冷却系统和喷射喷嘴等部分组成(见图)。当油扩散泵用前级泵预抽到低于1帕真空时,油锅可开始加热。沸腾时喷嘴喷出高速的蒸气流,热运动的气体分子扩散到蒸气流中,与定向运动的油蒸气分子碰撞。气体分子因此而获得动量,产生和油蒸气分子运动方向相同的定向流动。到前级,油蒸气被冷凝,释出气体分子,即被前级泵抽走而达到抽气目的。
真空泵油的蒸气压力直接影响到泵的真空性能。但是油扩散泵所用的任何泵油,都是蒸气压不同的多组分的混合物。因此,要提高油扩散泵的抽气和真空性能,泵在工作中自身还要对泵油进行分馏和净化。分馏目的是使高蒸气压组分的油不进入高真空工作喷嘴(高真空端的喷嘴);净化目的是使高蒸气压组分的油在工作过程中不断为前级泵所抽除,使真空油逐渐趋于纯净。
泵油分馏主要是利用泵油各组分的蒸发温度不同,使它们分别在不同的锅炉面