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      第11屆中國科學家論壇
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      常用的真空泵術語
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      水環真空泵水垢的形成
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      水蒸汽對真空泵的影響
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      如何選配合適的前級泵


      前級泵是用于維持某一真空泵前級壓強低于其臨界前級壓強的真空泵。如羅茨泵前配置的旋片或滑閥泵就是前級泵。
      "前級泵"這個名詞在真空機組中見的比較多,主要是幫助主泵羅茨真空泵啟動,羅茨真空泵一般情況下不能在常壓下啟動,如果要啟動電機功率相當大,而且對泵的運行有傷害。而且通過配用不同的前級泵可以運用到不同的環境。如配用水環式真空泵,就可以抽除含有大量可凝性蒸氣和帶有一定腐蝕性的氣體(通過水稀釋腐蝕性氣體濃度)。目前常見的前級泵有:水環式真空泵、旋片式真空泵,立式無油真空泵、往復式真空泵、H、2H滑閥式真空泵等。通過選用不同的前級泵可以得到不同的真空度和抽氣速率。

      羅茨真空泵不能單獨使用,必須配上前級泵組成機組,使用前級真空泵是為了降低羅茨真空泵的排出壓力,由于羅茨真空泵的壓縮比是有限的,所以選擇前級真空泵的抽速是重要的,如右圖表明,羅茨真空泵的最大壓縮比是隨排出壓力而變化的,在高排出壓力下,最大壓縮比最多大3:1,而最高壓縮比是在排出壓力為1到10mbar之間(1 mbar=0.75Torr)可達50:1,甚至更高些。
      因此,選擇前級泵的抽速,要根據羅茨真空泵的長期工作壓力范圍考慮。
      例如有一系統用羅茨真空泵機組抽氣,要求在1 mbar入口壓力時有600升/秒的抽速,并長期工作,問應選擇多大抽速的前級泵。
      先假定用30升/秒的前級泵時,壓縮比K=600:30=20從上圖查得K=20時最大排出壓力為30 mbar。
      由此得出,當選用30升/秒前級泵時,在入口壓力低于1.5 mbar以下工作是可行的,但高于1.5 mbar入口壓力工作時就選用大一些前級泵了。該例中,工作真空度1 mbar低于1.5 mbar,所以30升/秒的前級泵可以滿足上述真空系統的抽氣要求。
      另外應當考慮的是,對預抽時間的要求問題,如果正常工作時間遠比預抽時間長,可選較小的前級泵;假如真空室較大,而且要求很快預抽,就要用較大的前級泵,有時為了更好發揮設備的效率,機組裝有較大的預抽泵,在正常工作后停掉它,而用較小的前級泵維持,這樣做是為了節約功率。
      對羅茨真空泵機組的極限壓力的要求,也是選擇前級泵的必須考慮的,對極限真空度要求較高(達1X10-3Pa~1X10-2Pa壓力)一般選用雙級旋片式油封機械泵或雙級滑閥機械泵作為前級泵。極限真空度要求在(1X10-2Pa~1X10-1Pa)之間可選用單級油封機械泵作為前級泵,極限真空度要求在133~1333Pa之間可選用往復式真空泵或液環式真空泵作為前級泵。
      當選用往復式或液環式粗真空泵作為羅茨真空泵的前級泵時,前級泵的抽速一般為羅茨真空泵的1/2-1/4,不能太大,否則將使壓縮比過大,造成羅茨真空泵的排氣溫度高而不能正常工作。
      選用前級泵時還必須考慮被抽氣體中是否有腐蝕性介質,是否含有可凝性氣體,是大量的還是微量的。如果含有腐蝕性氣體,就不能選用油封機械泵,油封機械泵還不適宜抽除含有大量可凝性蒸汽的氣體,否則將會使密封液很快乳化,抽除含有微量可凝性蒸汽的氣體時,也必須采用帶有氣鎮裝置的油封機械泵作為前級泵。
      為了獲得在低入口壓力(1~100pa)時的高的抽氣速率,可用一臺羅茨真空泵作為另一臺羅茨真空泵的前級泵組成的三級或四級機組,此時羅茨真空泵之間的抽速比一般在2~5之間。
      通常前級泵直接影響主泵的抽氣性能,影響真空系統的抽氣時間和經濟效益。配前級泵時應遵循如下幾點規定:

      (1)前級泵應保證能及時排出主泵所排出的氣體流量。

      (2)前級泵在主泵(如擴散泵、油增壓泵,分子泵和羅茨泵)出口處造成的壓強應低于主泵的最大排氣壓強。

      (3)兼作預抽泵的前級泵應滿足預抽時間的要求。
      所配前級泵確定之后,即可按前級泵的入口尺寸選擇前級管道閥和預抽管道閥,確定備部分連接管道的尺寸。根據以上的確定,可繪制出真空系統設計圖。

      分子泵作為主泵時,其抽氣能力與前級泵的抽氣能力有密切關系。分子泵的前級側需要保持分子流狀態,它才能穩定工作。為了保證分子泵前級側處于分子流狀態,通常按式選取前級泵的抽速。

      羅茨泵作為主泵時,由于羅茨泵的轉子與轉子、轉子與定子之間的間隙較大,所以它對氣體的壓縮比較小,一般其前綴泵要大些。通?捎糜头鈾C械泵或水環泵作為羅茨泵的前級泵,前級泵的抽速可根據經驗公式選取


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