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扩散泵在国内外发展到了什么水平?
发稿时间:2020-05-31 11:37:56   来源:网络

到目前为止,我国扩散泵的发展水平可以从以下几个方面来描述。

扩散泵的结构和工作流体的现状。从泵的结构材料来看,主要有玻璃扩散泵和金属扩散泵。碳钢主要用于金属扩散泵的泵体,铝主要用于泵芯。近年来,一些泵体和泵芯制造商使用的是不锈钢的小流量。

(2)泵体主要有两种结构:直腔和凸腔,凸腔油扩散泵是在泵的进口法兰不变,泵的形状不增加过大的情况下,增大泵腔在凸缘下部凸出的截面,泵的抽运速率可提高20%≤40%。

(3)根据喷管系列,泵芯结构主要为3级、4级和5级,其中射流级喷嘴为圆筒形、渐变膨胀型、渐变收缩型或Rawar型,是根据设计人员对扩散泵性能的要求而选择的。

扩散泵有两种冷却方式:水冷和空冷,以及水冷套和水冷却管。

5.主要的扩散泵类型有:普通直腔扩散泵(k型)、凸腔扩散泵(KT型)、低形状扩散泵(ka型)、广域扩散泵(KC型)、低回油扩散泵(KD型)、凸腔低回流率扩散泵(KTD型)。低回油扩散泵采用了降低回流率的结构或措施,如在第一级喷嘴上安装堵油盖,在泵的内壁上安装挡油环,在泵口安装小型制冷剂冷却或液氮冷阱等。装有冷阱的扩散泵完全克服了泵的回油现象,在10^-8Pa以下获得了干净的超高真空。因此,油扩散泵在洁净超高真空工业生产和科学试验中发挥着重要作用.

6扩散泵加热器仍以外加热为主,外加热器采用普通电炉加热和加热管加热,由于技术可靠性的限制,内部加热器尚未开发,因此,扩散泵的节能问题没有得到解决。

7.扩散泵的工作液主要是油和汞。目前,几乎所有的低饱和蒸汽压和良好热稳定性的油都被用作扩散泵的工作流体,而ks-No。3我国主要使用扩散泵油,为了提高泵的最终真空度,有的产品采用硅油;聚苯醚也可作为泵的工作液,但由于毒性而被淘汰。在一般工业应用中,汞作为工作液的应用非常少见,但在某些特殊场合仍有应用价值,如国际高温原子能反应堆二期工程(ITER、internationalthermonuclearexperimentalreactor))和核聚变电厂规划(演示、示范动力装置)等,证明采用汞扩散泵去除核聚变中的氚是有价值的。

扩散泵的自动控制水平仍然相对较低。

早期的扩散泵泵理论是Akel理论,自那以后一直没有取得明显的突破。这只是一个明确的认识:

扩散泵的最大理论抽油速率是入口处的自由气体聚集率,也就是说,最大理论泵的理论抽吸速率是入口处的自由气体聚集率。

在公式中:s-抽气速率(m^3/s);r≤8.314(j/(mol·k))-气体常数;t-气体温度(K);m-气体摩尔质量(kg/mol);a-抽气面积(m^2)。对于20℃的空气,上公式可简化为

S≥11.6a(l≤s)

(2)扩散泵的抽运速率与所抽气体的类型有关,一般来说,氢、氦等小分子气体的抽运速度较低,而氮、氧的抽运速度较高。

(3)扩散泵的蒸汽射流是除气的动力,蒸汽射流的结构形状和流动特性决定了泵的抽运能力,影响蒸汽射流性能的结构和工艺因素、描述蒸汽射流性能的方法和试验技术仍在研究之中。

极限压力为6.7×10^-5Pa,抽油范围为6.7×10^-5≤1.3×10^-1pa,最大反向压力为54pa,回油率为2.8x10^-4mg/(cm2·min),启动加热时间为20min。

目前,扩散泵的设计和计算还很不成熟,无法通过计算公式完成扩散泵的设计。只有通过对扩散泵工作流体循环过程的动态分析、抽运气体的输送和压缩过程的连续性分析,才能给出定性的描述。通过积累经验进行扩散泵的设计仍然是主要的设计方法。目前,公式计算方法只是一个参考。