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真空应用中的前级真空泵

2020-01-20

可以为那些不能直接向大气排气的另外的泵提供所必需的前级压强的泵称为前级泵。其中,有一些泵能以两种方式工作,有时排入大气,有时排入减压的前级压强中。

概述

将气体从低压强区域输送至大气压的抽气装置可以分为三种主要类型:

(a)气体的输运是通过一级或多级压缩来实现。

(b)通过动量转移输运气体。

(c)气体吸附在低温表面上,而后再加热,再生出来。

机械真空泵是一类泵的代表,而喷射泵和吸附泵是二类泵和三类泵的代表。

工作压强区域

虽然图1所示的各种类型的泵都能对大气排气,但它们的有效工作区城的变化取决于其工作原理。如果不用密封液,就不能保持高压缩比,机械间隙不可能做得小到足以有效地阻止二次膨胀或返流。没有密封液的泵很适于在大气压附近工作。由于压缩热难于散掉,一些干式机械泵,尤其罗茨泵和千式螺旋压缩机的低压强工作受到限制。这些泵更好在30OTorr以上工作。若使用如碳、石墨化铸铁以及高温下合成的材料,那么,由于这些材料的自润滑性能,可将干式旋片泵的工作区域延伸到150Torr,在同样的压强区域,也可以有效地利用液环泵、往复式活塞泵以及效率较低的喷射泵。若用双级液环泵、无阀多片泵、双级往复式活塞泵、液体喷射泵以及双级蒸汽喷射泵,甚至可将压强区域延伸至大约30Torr.当工作压强进一步降低时,比较简单的泵可能不再适用了,必须用多级旋转油封泵,并选择低蒸汽压的密封液。单级泵的有效工作压强区城主要是由于油污染影响,因而将其限制到0.lTorr。由于同样的影响,双级油封泵的低压工作限,稍低于10mTorr。约为1mTorr的油蒸气压弧使前级接双级油封泵(在有效抽速下)的罗茨泵不能在10-6Torr区域内工作。对低于1mTorr的抽气,用其他抽气设备,如扩散泵、离子泵等更有效。就用机械的抽气而论,这区域更好使用涡轮分子泵。

当对小容器抽气时,在类似于双级油封泵工作的压强区域内可以单独地或顺序地使用吸附泵,这样就不存在油或蒸汽的污染问题。

因为油封式机械泵适用的压强区城宽,并且坚固、简单、可榨使用方便,因此广泛地用在实验室工作中。

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