油擴散泵結(jié)構(gòu)

油擴散泵主要由泵體、擴散噴嘴、蒸氣導(dǎo)管、油鍋、加熱器、擴散器、冷卻系統(tǒng)和噴射噴嘴等部分組成。當(dāng)油擴散泵用前級泵預(yù)抽到低于1帕真空時，油鍋可開始加熱。沸騰時噴嘴噴出高速的蒸氣流，熱運動的氣體分子擴散到蒸氣流中，與定向運動的油蒸氣分子碰撞。氣體分子因此而獲得動量，產(chǎn)生和油蒸氣分子運動方向相同的定向流動。到前級，油蒸氣被冷凝，釋出氣體分子，即被前級泵抽走而達到抽氣目的。

1915年，德國物理學(xué)家W.蓋得發(fā)表了他研究的擴散泵報告。1916年，美國人I.朗繆爾制成泵壁帶有冷卻系統(tǒng)的所謂冷凝泵。這些泵以汞蒸氣為工作介質(zhì)可獲得10-5帕真空。1928年，英國人C.D.伯爾奇發(fā)現(xiàn)高沸點的石油衍生物，1936年，C.D.?？寺热酥瞥扇斯ず铣捎?。這兩種油在室溫下的飽和蒸氣壓都非常低，從而取代了汞作為擴散泵的工作液。從此油擴散泵在高真空領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗中就日漸普遍使用，并奠定了高真空技術(shù)的基礎(chǔ)。60年代開始，油擴散泵又有了新的發(fā)展。

主要的改進是：

①泵的材料采用放氣量甚小的不銹鋼。

②采用飽和蒸氣壓很低、熱穩(wěn)定性好的油如聚苯醚和硅油作為泵的工作液。

③改革結(jié)構(gòu)，新型油擴散泵在泵口法蘭不變和不過分增大泵的外形尺寸條件下，在法蘭下部突出地擴大泵腔的斷面，其抽氣速率可增大20～40%。如在此裝設(shè)一個大直徑擴散噴嘴和液氮冷卻的大直徑擋油帽等。泵可有通常泵（指沒有擴大泵腔斷面的泵）的抽氣速率，并比較徹底地克服了泵的返油而獲得低于10-8帕清潔超高空。因此,油擴散泵在清潔超高真空的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗中又取得重要的地位 。

泵油的蒸氣壓直接影響泵的真空性能。但油擴散泵所使用的任何泵油，都是蒸氣壓不同的多組分的混合物。因此，要提高油擴散泵的抽氣和真空性能，泵在工作中自身還要對泵油進行分餾和凈化。分餾目的是使高蒸氣壓組分的油不進入高真空工作噴嘴（高真空端的噴嘴）；凈化目的是使高蒸氣壓組分的油在工作過程中不斷為前級泵所抽除，使油逐漸趨于純凈。

泵油分餾主要是利用泵油各組分的蒸發(fā)溫度不同，使它們分別在不同的鍋爐面積上蒸發(fā)。當(dāng)工作后冷凝回流的泵油流到有保溫罩部分的泵壁時，油即得到預(yù)加熱，隨即流到油鍋周邊,經(jīng)鍋底環(huán)形加熱器加熱,輕餾分的油達到蒸發(fā)溫度便在外層蒸發(fā)而進入低真空工作噴嘴 (靠近前級泵的噴嘴);未能蒸發(fā)的某些輕餾分油也因比重較其他餾分油小而浮到油面上。由于外層蒸氣導(dǎo)管的限制，這部分餾分蒸發(fā)后仍進入低真空工作噴嘴。重餾分的油在外層蒸氣導(dǎo)管中因未達到蒸發(fā)溫度而未蒸發(fā)，遂從外層由鍋底間的縫隙流到油鍋中心蒸發(fā)，進入高真空工作噴嘴。輕、重餾分的油蒸氣這樣分道供給低真空工作噴嘴和高真空工作噴嘴這一過程謂之分餾。從噴射噴嘴噴出的油蒸氣在前級得不到充分的冷卻，蒸氣中的輕餾分即未能完全冷凝而被前級泵抽除。如此循環(huán)工作，泵油中的輕餾分便越來越少，重餾分的比例則越來越大，泵油便逐漸趨于純凈。這一過程謂之凈化。泵油的分餾和凈化，對提高泵的極限真空有重要作用 。

油擴散泵真空系統(tǒng)的污染物來源：

(1)擴散泵油蒸汽的返流。這是最重大的污染源。

(2)系統(tǒng)中的零部件，在裝配時用有油的手拿。用有油污的手套拿，這樣粘染的有機分子可以造成系統(tǒng)內(nèi)的污染。

(3)前級油封機械泵油的返流。這個問題也很嚴(yán)重，當(dāng)入口壓力較高時，在達到過渡區(qū)(1～10-1Pa)壓力時，機械泵的油蒸汽即可直接進入擴散泵內(nèi)，對系統(tǒng)直接進行污染。很多真空工藝過程的污染來自機械泵返油。當(dāng)停機械泵時如不及時向泵內(nèi)放大氣，機械泵油可直接返到擴散泵油鍋內(nèi)。當(dāng)擴散泵起動時對系統(tǒng)的污染更為嚴(yán)重。

(4)抽氣系統(tǒng)中密封材料的放氣造成的污染。特別是人造橡膠密封圈，密封油脂，潤滑油等，也同樣造成嚴(yán)重的污染。

(5)當(dāng)停泵后放大氣時，使真空零部件在空氣中粘污上水蒸汽，油煙等，造成對真空系統(tǒng)的污染 。

消除系統(tǒng)油蒸氣返流的具體措施：

(1)加大擴散泵的啟動功率來縮短機械泵與擴散泵切換時的壓力過渡區(qū)。

(2)通過改變系統(tǒng)操作工藝和用閥門來避開返流危險區(qū)(切換過渡區(qū))。例如，可使一個按照預(yù)定速度開啟的高真空閥，逐漸地開啟它，保證進入擴散泵的氣體流量低于它的最大排氣量，并且又使機械泵抽速保證擴散泵前級壓力，以使擴散泵能樹立工作。這樣就能避開過渡區(qū)的出現(xiàn)。

(3)改善操作工藝，將擴散泵的加熱功率調(diào)至最佳功率，避免出現(xiàn)泵油爆沸現(xiàn)象;一般擴散泵在加熱開始和關(guān)閉過程中，返流將出現(xiàn)峰值，所以可用泵口處的高真空閥門來控制避免返流。

(4)在擴散泵入口處加裝液氫冷阱或吸附阱來捕集返流油蒸氣。

(5)選用優(yōu)質(zhì)的擴散泵工作液。

(1)油擴散泵安裝或維修時應(yīng)垂直放置，使泵芯部件處于正常工作狀態(tài)。

(2)清洗零件及泵腔時，先用航空汽油清洗，然后用絲綢蘸乙醚或丙酮進行擦洗，并置于80-100℃下烘干或用電吹風(fēng)吹干。

(3)清洗完畢后，按順序進行裝配，注意保持泵芯與泵底垂直，并與泵腔同心，各級噴嘴間隙要按原要求調(diào)整好。

(4)連接密封處，橡膠密封應(yīng)可靠。

(5)擴散泵如暫時不用，保管期問應(yīng)在室溫保持真空狀態(tài)，以免泵油污染和零件腐蝕，并將冷卻水套內(nèi)的剩水吹凈。

(6)在長期工作后，泵性能逐漸變壞，應(yīng)檢查油量是否減少或氧化，必要時增添油量，更換新油時要清洗后烘干 。2100433B

直式油擴散泵一般根據(jù)結(jié)構(gòu)分為三級式、四級式。

高真空油擴散泵是一種蒸氣射流泵，其工作原理是把工作介質(zhì)（擴散泵油）的動能在抽氣方向上傳給被抽氣體來作為基礎(chǔ)的。

擴散泵的抽氣過程是被抽氣體擴散到油蒸氣射流中而被攜帶到泵出口排除的過程。其工作極限真空度在10-2～10-5 Pa范圍內(nèi)。應(yīng)用在設(shè)備上的擴散泵工作范圍在10-2～10-4 Pa范圍內(nèi)。

直式圓筒形的玻璃外殼― 泵體，與泵內(nèi)的泵囪、傘形噴咀、盤形水冷擋板、冷水壁等組成一個整體，在泵體的側(cè)邊接有彎形管，泵頂端的支管為進氣口。