油擴(kuò)散泵歷史

1915年，德國(guó)物理學(xué)家W.蓋得發(fā)表了他研究的擴(kuò)散泵報(bào)告。1916年，美國(guó)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(guó)人C.D.伯爾奇發(fā)現(xiàn)高沸點(diǎn)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(kuò)散泵的工作液。從此油擴(kuò)散泵在高真空領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)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(kāi)始，油擴(kuò)散泵又有了新的發(fā)展。

主要的改進(jìn)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(kuò)散泵在泵口法蘭不變和不過(guò)分增大泵的外形尺寸條件下，在法蘭下部突出地?cái)U(kuò)大泵腔的斷面，其抽氣速率可增大20～40%。如在此裝設(shè)一個(gè)大直徑擴(kuò)散噴嘴和液氮冷卻的大直徑擋油帽等。泵可有通常泵（指沒(méi)有擴(kuò)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(kuò)散泵在清潔超高真空的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中又取得重要的地位 。

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

泵油的蒸氣壓直接影響泵的真空性能。但油擴(kuò)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(kuò)散泵的抽氣和真空性能，泵在工作中自身還要對(duì)泵油進(jìn)行分餾和凈化。分餾目的是使高蒸氣壓組分的油不進(jìn)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(guò)程中不斷為前級(jí)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(shí)，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(dá)到蒸發(fā)溫度便在外層蒸發(fā)而進(jìn)入低真空工作噴嘴 (靠近前級(jí)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(guò)程謂之分餾。從噴射噴嘴噴出的油蒸氣在前級(jí)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(jí)泵抽除。如此循環(huán)工作，泵油中的輕餾分便越來(lái)越少，重餾分的比例則越來(lái)越大，泵油便逐漸趨于純凈。這一過(guò)程謂之凈化。泵油的分餾和凈化，對(duì)提高泵的極限真空有重要作用 。

油擴(kuò)散泵真空系統(tǒng)的污染物來(lái)源：

(1)擴(kuò)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(shí)用有油的手拿。用有油污的手套拿，這樣粘染的有機(jī)分子可以造成系統(tǒng)內(nèi)的污染。

(3)前級(jí)油封機(jī)械泵油的返流。這個(gè)問(wèn)題也很?chē)?yán)重，當(dāng)入口壓力較高時(shí)，在達(dá)到過(guò)渡區(qū)(1～10-1Pa)壓力時(shí)，機(jī)械泵的油蒸汽即可直接進(jìn)入擴(kuò)散泵內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行污染。很多真空工藝過(guò)程的污染來(lái)自機(jī)械泵返油。當(dāng)停機(jī)械泵時(shí)如不及時(shí)向泵內(nèi)放大氣，機(jī)械泵油可直接返到擴(kuò)散泵油鍋內(nèi)。當(dāng)擴(kuò)散泵起動(dòng)時(shí)對(duì)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(rùn)滑油等，也同樣造成嚴(yán)重的污染。

(5)當(dāng)停泵后放大氣時(shí)，使真空零部件在空氣中粘污上水蒸汽，油煙等，造成對(duì)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(kuò)散泵的啟動(dòng)功率來(lái)縮短機(jī)械泵與擴(kuò)散泵切換時(shí)的壓力過(guò)渡區(qū)。

(2)通過(guò)改變系統(tǒng)操作工藝和用閥門(mén)來(lái)避開(kāi)返流危險(xiǎn)區(qū)(切換過(guò)渡區(qū))。例如，可使一個(gè)按照預(yù)定速度開(kāi)啟的高真空閥，逐漸地開(kāi)啟它，保證進(jìn)入擴(kuò)散泵的氣體流量低于它的最大排氣量，并且又使機(jī)械泵抽速保證擴(kuò)散泵前級(jí)壓力，以使擴(kuò)散泵能樹(shù)立工作。這樣就能避開(kāi)過(guò)渡區(qū)的出現(xiàn)。

(3)改善操作工藝，將擴(kuò)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(kuò)散泵在加熱開(kāi)始和關(guān)閉過(guò)程中，返流將出現(xiàn)峰值，所以可用泵口處的高真空閥門(mén)來(lái)控制避免返流。

(4)在擴(kuò)散泵入口處加裝液氫冷阱或吸附阱來(lái)捕集返流油蒸氣。

(5)選用優(yōu)質(zhì)的擴(kuò)散泵工作液。

(1)油擴(kuò)散泵安裝或維修時(shí)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(shí)，先用航空汽油清洗，然后用絲綢蘸乙醚或丙酮進(jìn)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(jìn)行裝配，注意保持泵芯與泵底垂直，并與泵腔同心，各級(jí)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(kuò)散泵如暫時(shí)不用，保管期問(wèn)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(zhǎng)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(shí)增添油量，更換新油時(shí)要清洗后烘干 。2100433B

直式油擴(kuò)散泵一般根據(jù)結(jié)構(gòu)分為三級(jí)式、四級(jí)式。

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

擴(kuò)散泵的抽氣過(guò)程是被抽氣體擴(kuò)散到油蒸氣射流中而被攜帶到泵出口排除的過(guò)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(kuò)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(pán)形水冷擋板、冷水壁等組成一個(gè)整體，在泵體的側(cè)邊接有彎形管，泵頂端的支管為進(jìn)氣口。