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提高泵的抽速性能:研究、制造、应用单位的共同希望

提高泵的抽速性能:研究、制造、应用单位的共同希望

  • 分类:真空杂志
  • 作者:《真空》杂志
  • 来源: iVacuum真空聚焦
  • 发布时间:2020-05-18 13:37
  • 访问量:

【概要描述】

提高泵的抽速性能:研究、制造、应用单位的共同希望

【概要描述】

  • 分类:真空杂志
  • 作者:《真空》杂志
  • 来源: iVacuum真空聚焦
  • 发布时间:2020-05-18 13:37
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详情

        在过去的40年里,扩散泵是真空获得设备中发展和研究比较多的产品。本文旨在概述扩散泵在国内发展的历程、现状和前景。希望对国内扩散泵产品的持续发展起到推进作用。

扩散泵的原理
        扩散泵是利用从伞形喷嘴喷出的高速工作介质蒸汽射流,携带扩散到蒸汽射流里的被抽气体,从而实现抽真空的一种真空泵。
        扩散泵的工作原理是:由电加热器(电炉)将装在泵腔(油锅)内的液态工作介质加热,使其变成蒸汽;蒸汽通过安装在泵腔里的泵芯喷嘴高速喷出,形成低密度、高速度的蒸汽射流;被抽气体通过扩散进入蒸汽射流中,被下一级蒸汽射流带走,最后由前级泵排出,而工作蒸汽到达水冷的泵壁,冷凝成为液态沿着泵壁流回油锅。在油锅里重新被加热变成油蒸汽。这样周而复始的工作,形成了扩散泵的正常抽气过程。


扩散泵的优缺点
        在真空泵的大家族中,扩散泵属于高真空获得设备。
        扩散泵的优点有:结构简单、无运动件、噪音很小、使用方便、维护容易、在高真空段有较大抽速,单位抽速所需制造成本较低等,因此,其应用面很广。
        扩散泵的主要缺点是:返油、能耗高、热效率低。提高加热效率、降低能耗、降低返油率是多少年来扩散泵需要解决而至今尚未完全解决的主要问题。


扩散泵的分类
        扩散泵的分类方法比较简单——
        按使用的工作液可以分为油扩散泵和汞扩散泵;
        按制造扩散泵的材料可以分为金属扩散泵和玻璃扩散泵;
        按泵体形状可以分为直腔和凸腔扩散泵;
        按扩散泵的工作范围可以分为高真空、超高真空扩散泵和增扩泵(不同于增压泵);
        按加热器放置位置,可以分为内加热泵和外加热泵,以泵壳为界,放在泵壳内的为内加热器,放在泵壳外的为外加热器。

扩散泵的产学研用
        多年来,国内研究、设计、制造、使用扩散泵的单位和个人很多。
        扩散泵的研究工作主要集中在:理论研究、结构研究、性能研究、测试方法研究等方面。
        扩散泵的设计工作主要是:努力提高扩散泵的抽气性能、降低生产成本、提高热效率、节约能源。
        扩散泵制造追求的是:工艺简单、省工省料、降低生产成本、提高可靠性。
        扩散泵的使用主要集中在:真空镀膜设备、真空冶金设备、真空热处理设备、电子产品排气设备等,在高真空大抽速的需求场合扩散泵是不可替代的产品。
        用户希望扩散泵性能优良、运行可靠、价格低廉、操作简单、维修方便。


共同希望:提高抽气性能
        理论研究、设计制造、应用单位共同希望的是:提高扩散泵的抽气性能。主要包括有:极限真空度、抽气速率、最大出口压力、返油率。提高抽气性能主要研究泵的抽气理论、泵芯结构尺寸、泵体形状、工作介质、加热、冷却方式、温度等。
        降低生产成本主要考虑:泵的结构、材料、加工工艺。
        提高热效率、节约能源主要是解决加热、冷却、防止热损失措施等。

        目前,国内扩散泵已经形成标准化、系列化。依据扩散泵进气口直径,从K-80到K-1200分成16种规格,对于所能达到的性能给出了具体指标。同时给出了实现这些性能指标的测试方法。 

 

本文发表于《真空》杂志2019年第5期
原文标题:扩散泵的现状及发展趋势
本文作者:张志军,张世伟,韩进,徐成海
作者单位:东北大学机械工程与自动化学院

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