扩散泵硅油选择.doc

上海勤昭智能科技有限公司Shanghai Qinzhao Capacity Science.,Ltd扩散泵硅油选择油扩散泵是利用低压、高速和定向流动的油蒸气射流抽气的真空泵。这种泵的极限真空为10-410-5帕，工作压力范围为10-110-4帕,抽速范围为几十至十几万升秒（1升10-3立方米）。油扩散泵是获得高真空的主要设备，广泛用于真空冶炼、真空镀膜、空间模拟试验和对油污染不敏感的一些真空系统中。油扩散泵主要由泵体、扩散喷嘴、蒸气导管、油锅、加热器、扩散器、冷却系统和喷射喷嘴等部分组成（见图）。故油蒸气流可喷出一长段距离，构成一个向出气口方向运动的射流。射流最后碰上由冷却水冷却的泵壁凝结为液体流回蒸发器，即靠油的蒸发 喷射 凝结重复循环来实现抽气。由进气口进入泵内的气体分子一旦落入蒸气流中便获得向下运动的动量向下飞去。由于射流具有高流速(约200m/s)，高的蒸气密度，且扩散泵油分子量大(300500)，故能有效地带走气体分子。气体分子被带往出口处再由机械泵抽走。泵油的蒸气压直接影响泵的真空性能。但油扩散泵所使用的任何泵油，都是蒸气压不同的多组分的混合物。因此，要提高油扩散泵的抽气和真空性能，泵在工作中自身还要对泵油进行分馏和净化。分馏目的是使高蒸气压组分的油不进入高真空工作喷嘴（高真空端的喷嘴）；净化目的是使高蒸气压组分的油在工作过程中不断为前级泵所抽除，使油逐渐趋于纯净。扩散泵工作原理图影响扩散泵性能的因素： 扩散泵油蒸气的返流。 a. 泵壁表面油膜和油滴的蒸发。 b. 喷嘴喷出的高速油蒸气流碰到泵壁后的反射。 c. 一级喷口表面的油膜及油滴的蒸发。 d. 喷口边缘高速油蒸气流的散射。 e. 室温下油沿泵壁向表面迁移。 气体分子的反扩散。 扩散泵油的裂化分解（油氧化没抽速）。 清洗不干净的真空泵，污染物留在泵内并重复循环。 针对以上原因，在使用油扩散泵过程中，增加了一些装置来防止上述现象的出现，真空系统上所加的冷阱就是为了防止扩散泵油蒸气的返流。加罗茨泵和双机械泵是为了减少扩散泵出气口的压力（40Pa）。尽量减少气体分子的反扩散。采用合格的扩散泵油是为了防止扩散泵油的裂化分解。 清除蒸汽系统油蒸汽返流的措施(1)加大扩散泵的启动功率来缩短机械泵与扩散泵切换时的压力过渡区。(2)通过改变系统操作工艺和用阀门来避开返流危险区(切换过渡区)。例如，可使一个按照预定速度开启的高真空阀，逐渐地开启它，保证进入扩散泵的气体流量低于它的最大排气量，并且又使机械泵抽速保证扩散泵前级压力，以使扩散泵能树立工作。这样就能避开过渡区的出现。(3)改善操作工艺，将扩散泵的加热功率调至最佳功率，避免出现泵油爆沸现象;一般扩散泵在加热开始和关闭过程中，返流将出现峰值，所以可用泵口处的高真空阀门来控制避免返流。(4)在扩散泵入口处加装液氢冷阱或吸附阱来捕集返流油蒸气。(5)选用优质的扩散泵工作液。扩散泵泵油的选择在泵结构一定和无漏气的前提下，油扩散泵的抽气特性和极限真空主要是看泵油的性能。高真空技术中使用的扩散泵油，要求耐热氧化性，冷却温度下蒸气压低，且其蒸气压随温度变化大，沸腾温度不能过高。早期曾使用水银，目前主要使用矿油类、酯类、聚苯醚及硅油等。其中以硅油的性能最好，它具有热氧化稳定性高、粘温系数小、沸点范围窄、蒸气压曲线陡（温度变化一点，蒸气压变化很大），常温蒸气压低，凝固点低，加之化学惰性，无毒、无味、无腐蚀。因而它可在250下长时间使用，在真空下允许在更高温度下使用。几种常见的扩散泵油比较单一组分硅油比用多组分硅油达到最大真空度需要的时间短得多，多组分泵油各组分的蒸发温度不同，使它们分别在不同的锅炉面积上蒸发。当工作后冷凝回流的泵油流到有保温罩部分的泵壁时，油即得到预加热，随即流到油锅周边,经锅底环形加热器加热,轻馏分的油达到蒸发温度便在外层蒸发而进入低真空工作喷嘴 (靠近前级泵的喷嘴);未能蒸发的某些轻馏分油也因比重较其他馏分油小而浮到油面上。由于外层蒸气导管的限制，这部分馏分蒸发后仍进入低真空工作喷嘴。重馏分的油在外层蒸气导管中因未达到蒸发温度而未蒸发，遂从外层由锅底间的缝隙流到油锅中心蒸发，进入高真空工作喷嘴。轻、重馏分的油蒸气这样分道供给低真空工作喷嘴和高真空工作喷嘴这一过程谓之分馏。从喷射喷嘴喷出的油蒸气在前级得不到充分的冷却，蒸气中的轻馏分即未能完全冷凝而被前级泵抽除。如此循环工作，泵油中的轻馏分便越来越少，重馏分的比例则越来越大，泵油便逐渐趋于纯净。单一组分硅油由于组分相同，蒸发温度相同，所以抽气时间要短的多。扩散泵油的饱和蒸汽压是很低的，泵油的饱和蒸汽压直接决定了真空泵所能达到的极限真空度。而且低的蒸汽压可以有效的减少返流，以至于很多的制冷陷是不需要的。没有制冷陷的存在可以极大的提升扩散泵的抽气速率。选择扩散泵油还需要注意：1、极低的蒸汽压：这是真空泵油的最重要性能指标。蒸汽压越低真空度就会越高。（一定外界条件下，液体中的液态分子会蒸发为气态分子，同时气态分子也会撞击液面回归液态。这是单组分系统发生的两相变化，一定时间后，即可达到平衡。平衡时，气态分子含量达到最大值，这些气态分子对液体产生的压强称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。）2、良好的热氧化稳定性：扩散泵往往处于很高的环境温度下工作，热氧化差就会使真空泵油氧化变质。造成真空度低下，因此要求真空泵油有良好的热氧化稳定性。3、良好的抗腐蚀性与抗乳化性：真空泵吸入的如果是腐蚀性