分子泵是否“無油”?
分子泵是否“無油”?這是一個老問題了。
從工作機理來說,分子泵對油蒸汽的壓縮比很高,即使前級有油蒸汽存在,高真空室通常無法檢測到油蒸汽,所以,往往被稱為“ 無油”泵。其實,上述說法只有在分子泵操作步驟合理時才能成立。
分子泵處于停止狀態(tài),泵的軸承(磁懸浮軸承除外)和前級泵(干式前級泵除外)的潤滑油蒸汽可能擴散到高真空室。
1)停泵狀態(tài):氣體的擴散速度與壓強平方成反比。停泵狀態(tài),只要壓強>50Pa,對大部分用戶來說,油蒸汽的擴散可以忽略,可以認為“無油”。
2)制動過程:分子泵制動過程中,真空室壓強逐漸升高,zui終達到前級真空水平。顯然,真空室中的氣體絕大部分是由前級擴散過來的,前級真空中的油蒸汽理所當然會帶進真空室。
4)爬油問題:不論停泵、還是運轉(zhuǎn),潤滑油都會沿轉(zhuǎn)軸和葉輪爬向高真空室。分子泵運行時,若抽除油蒸汽的速率超過爬油速率,則問題不大,反過來就不大妙了。
5)返油通道:為了提高抽速,現(xiàn)有渦輪分子泵通常采用透光葉輪,因此,在分子泵內(nèi)部,高真空與前級真空之間,存在直通通道,構成返油路徑。
對于同時采用磁懸浮軸承和干式前級泵的分子泵抽氣系統(tǒng),才是無油真空系統(tǒng)。然而,該系統(tǒng)十分昂貴,大部分用戶難以承受。
下面著重討論幾種費用不大的應對策略:
1)啟動過程
小型真空設備,分子泵和前級泵同時啟動可以有效減少啟動過程中的返油。
大 型真空設備,在真空室壓強抽至50-100Pa時,即啟動分子泵低速運轉(zhuǎn),可減少返油。現(xiàn)有分子泵大多可以在較高的壓強下低速運轉(zhuǎn),但各廠家,甚至同一廠家、不同型號產(chǎn)品的高壓強運行能力有很大差異,操作起來不容易把握,一旦出現(xiàn)問題,損失不小。此外,低速運轉(zhuǎn)時,分子泵的擋油能力也有所減弱。
2)制動過程
若在分子泵壓縮級中部設充氣口,當泵的轉(zhuǎn)速降至約1/3標稱值時,注入N2、干燥空氣、或其它清潔氣體,可以阻擋前級真空的油蒸汽進入高真空室。
3)采用分子增壓泵也是一種理想的解決辦法。該泵可在50-100Pa的高壓強下連續(xù)運行。
真空泵返油是一個十分具體的應用問題,學究式的討論無多大意義。在實際工作中,只要返油量不影響真空產(chǎn)品的質(zhì)量就行了。
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