《真空基础知识》PPT课件.ppt

真空知识及设备保养 2011 03 16 2 真空 低于一个大气压的气体状态 1643年 意大利物理学家托里拆利 E Torricelli 首创著名的大气压实验 获得真空 自然真空 气压随海拔高度增加而减小 存在于宇宙空间 人为真空 用真空泵抽掉容器中的气体 1真空基础知识 3 真空量度常用单位 帕斯卡 Pa 国际压力制中的压力单位 我国法定压力单位 1Pa压力就是1平方米作用1N的力 微巴 bar 1 bar的压力就是在1平方厘米作用1 bar的力 标准大气压 atm 1927年第七次国际计量大会上 给标准大气压下了定义 760mm高的汞柱产生的压力称为1atm 1标准大气压 1 013x105Pa1标准大气压 760mmHg 760 Torr 1真空基础知识 4 真空区域的划分目前尚无统一规定 常见的划分为 低真空中真空高真空超高真空极高真空 1真空基础知识 5 真空技术的应用电子技术 航空航天技术 加速器 表面物理 微电子 材料科学 医学 化工 工农业生产 日常生活等各个领域 1真空基础知识 6 真空特性 防止氧化 脱气作用 元素蒸发作用 真空镀膜脱脂作用 真空应用 生活方面 各种真空包装 真空保鲜等 工业生产方面 真空热处理 真空清洗 真空干燥 真空焊接 1真空基础知识 真空技术的应用 7 2真空泵基本原理介绍 1654年 德国物理学家葛利克发明了抽气泵 奥托 冯 格里克做了著名的马德堡半球试验 如下曲线所示 半球中真空度越高 所需要的拉力就越大 8 2真空泵基本原理介绍 原理 当泵工作后 形成压差 p1 p2 实现了抽气 9 真空泵的分类 气体传输泵 是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气目的的真空泵 例如旋片机械泵 罗茨泵 油扩散泵 涡轮分子泵 气体捕集泵 是一种使气体分子短期或永久吸附 凝结在泵内表面的真空泵 例如分子筛吸附泵 鈦升华泵 溅射离子泵 低温泵和吸气剂泵 2真空泵基本原理介绍 10 真空泵的主要参数 抽气速率 定义为在泵的进气口任意给定压强下 单位时间内流入泵内的气体体积或表示为 其中 Q为单位时间内流入泵的气体量 泵的抽气速率S并不是常数 随P极限压强而变 2真空泵基本原理介绍 11 极限压强 极限真空 最高工作压强工作压强范围 泵能正常工作的压强范围几种常用真空泵的工作压强范围旋片机械泵萝茨泵扩散泵涡轮分子泵 真空泵的主要参数 2真空泵基本原理介绍 气体传输泵 12 工作过程是 吸气 压缩 排气 定子浸在油中起润滑 密封和堵塞缝隙的作用 主要参量是 抽速和极限压强 由于极限压强较高 常用做前级泵 预抽泵 2真空泵基本原理介绍 旋片真空泵的工作原理 13 旋片式机械泵 2真空泵基本原理介绍 14 2真空泵基本原理介绍 旋片式真空泵原理 15 2真空泵基本原理介绍 1大齿轮2轴承3密封圈4抽气口5转子6油密封圈7注油壶8连接器9马达10驱动轴11圆形离心润滑器12出气口13导油管14起重机眼 16 2真空泵基本原理介绍 旋片式真空泵极限压力为旋片式真空泵的特点 成本低廉 经济耐用 工作范围 大气 低真空 极限真空高 缺点 返油 振动使用与维护 电源的连接 油与油标 17 2 扩散泵 当前级泵将扩散泵内抽至10Pa左右的预真空后 在温室下工作液由加热器加热 产生的油蒸汽沿导管向上运动 经过几级喷出 将扩散在油蒸汽中的气体带至前级端 由前级泵排除到大气中 油蒸汽喷射在泵壁上 遇到冷却后 又回到泵底 由此重复工作达到高真空目的 水冷套 2 喷油嘴 3 导流管 4 泵壳 5 加热器 2真空泵基本原理介绍 18 扩散泵用于抽出高真空系统中对于工作无严重危害的气体 2真空泵基本原理介绍 19 油扩散泵的特点 成本低廉 经济耐用 无振动 工作范围 低真空 中 高真空 极限真空高缺点 返油 预热 使用与维护 预热 90min 水冷 停泵 120min 换油 2真空泵基本原理介绍 20 3设备真空 1 真空检漏 没有一种真空设备能够完全密封 做不到也没有必要完全密封 造成的漏点包括 焊接 法兰 盖板 工艺气体管道等 只要达到而且能够保持达到我们所需的真空工艺 就能满足生产需要 设备部目前的真空水平 21 卡箍闷板三通波纹管密封圈真空仪表氦质谱检漏仪氦气 3设备真空 2 真空检漏所需设备 22 4 复合型真空计 3设备真空 规管型号 ZJ 52T电阻规 ZJ 14C冷规 测量范围 手动模式电阻单元1 0 105 1 10 1Pa 冷规单元1 0 10 1 1 10 4Pa自动模式1 0 105 1 10 4Pa 控制范围 电阻单元2 5 103 1 100Pa冷规单元5 10 2 5 10 4Pa 控制精度 1 23 5 氦质谱检漏仪 3设备真空 氦质谱检漏仪是根据质谱分析原理 以氦为示踪气体 对真空设备和密封器件的漏隙进行定位或定量 定性测量的完整系统 我们知道气体在电子的轰击下会产生带电粒子 带电粒子在电场的作用下获得能量做加速动力 而在磁场的作用下将做圆周运动 而具有不同质荷比的离子其运动半径不同 这就使一束带电粒子在磁场的作用下按荷质比分离 这门研究使不同质量的粒子在电磁场中运动并依质荷比进行分离的学科称为质谱学 根据质谱学原理制成的仪器叫质谱仪 氦质谱检漏仪是质谱仪器中的一种 将质谱仪用于检漏技术是质谱仪在真空密封检测技术中的重要应用 24 5 氦质谱检漏仪常用检漏方法 3设备真空 1 喷吹法检漏喷吹法检漏是将被检件接到检漏仪的检测口 用喷枪连续向可疑的漏孔喷射示踪气体 示踪气体通过漏孔进入检漏仪并被检测 电子器件的外壳 高压开关管 氧化锌 避雷器等都应采用这种方法检漏 2 吸入法检漏吸入法检漏与喷吹法检漏相反 吸枪接在检漏仪的检测口 而被检件充入规定压力的示踪气体 漏孔泄漏出来氦气被吸枪吸入检漏仪被检测 3 背压法检漏背压法检漏是将压有一定压力的示踪气体的被检件放入检漏夹具中 然后连至检漏仪将其抽空 示踪气体通过漏孔泄漏出来 经检漏仪检测总泄漏量 25 3设备真空 6 虚漏 所谓虚漏 其实来源是多方面的 如真空系统结构材料表面的出气 实验物或工件的出气 系统内各种材料的蒸气 气体通过器壁向系统内的渗透以及系统的死空间中气体的流出等 所以真空检漏过程中 真空仪表的显示的压力值有微小的变化为正常现象 抽气时间越长 虚漏就越小 一般检测压力值不稳定时 可以延长抽气时间 26 3设备真空 7 一般检漏步骤 以检测炉体为例 确保检测仪器与检测工具完好可用 检漏前将炉体内部与各密封槽清理干净 将炉体密封圈安装好 盖上专用闷板 连接三通 用波纹管连检漏仪 真空泵 炉体 开检漏仪进行自检 检漏仪自检完成后 开真空泵 当检漏仪 检测口真空压力 达到10Xn的 2次方以下 按下检漏仪开始按钮 27 3设备真空 7 一般检漏步骤 以检测炉体为例 当检漏仪显示压力为10Xn的 8次方及以下并且压力稳定时 用氦气包人工打气检查是否漏气 先打真空连接处 再打压密封圈的位置与焊接点 同时观察检漏仪示数有无较大回落 1 示数无变化 说明炉体不漏气 2 如果示数回落较大 说明炉体漏气 需要做进一步检验 将真空系统放气 更换检查密封圈 如果是焊接点漏气将漏点标记出来 炉体不漏气 做好标记安装到设备框架中 炉体漏气 做好标记另作相应处理 28 9 机械真空泵换油 3设备真空 正常的泵油应该是清洁和透明的 如果有的颜色变暗请换油 油的更换时间随使用情况的不同而定 请做好检查记录并定期换油 为确保泵的功能和寿命 一定要保证油的清洁及油量的适当 更换周期 如果有被污染 需及时更换 新泵初次使用 换油时间可适当缩短 泵的真空度随着时间不断下降时 需换油 29 换油的方法 换油时 应关闭泵并且在温暖的环境下进行 打开放油塞 把油箱中被污染的油放在适当容器中 为使泵中的剩油都排出来 打开进气口让泵最多转10秒钟 换油前 打开泵 从进气口注入清洁的油以便把泵中的污物排出 然后从放油口排出废油放到容器中 打开注油塞注入新油后 拧紧注油塞 为保证泵的性能建议使用专用高速真空泵油 3设备真空 9 机械真空泵换油 30 3设备真空 9 机械真空泵的维护和保养 1 泵及其四周环境应经常保持清洁 2 泵在运转过程中应保持油箱内油量不得低于油标中心 3 不同种类和牌号的真空泵油不可混合使用 4 泵在使用中温升不能超过70 5 新泵在使用100h左右应换1 2次油 待换下的油内不再发现含黑色金属粉末后 可加长换油期限 根据说明书规定和使用实际情况来确定换油期限 6 新泵和修理后的泵应现作运转试验4 6h 检查泵是否符合使用要求 7 泵使用较长时间以后 2 3年不等 极限真空度下降 应进行一次检修 同时也应对系统 管道 阀门和电动机等加以清洗 检修 8 泵在使用中 因系统损坏等特殊事故 或进气口突然暴露大气时 应尽快停泵 并切断与系统连接的真空管道 关低真空阀或夹真空夹 防止喷油 污染工作场地 9 泵上所有机件 非绝对必要 切勿自行拆卸 10 泵不用时 应用橡皮塞 帽 把进气口塞好 以免赃物和硬质东西落入泵内 31 3设备真空 10 扩散泵加油与换油 正常的扩散泵油应该是清洁和透明的 扩散泵油位应该在玻璃目视窗中间位置为适宜 如果差别太大 请做相应调整 如果有的颜色改变请换油 油的更换时间随使用情况的不同而定 请及时做好检查记录 32 10 扩散泵换油 3设备真空 放油的方法 1 将扩散泵放在温暖的环境下 玻璃窗朝外 并且在玻璃窗下面放置好盛废油的容器 2 拆下玻璃窗 倒出泵内的油 3 拆下扩散泵内各个组件并清洗 4 用酒精仔细清理扩散泵内赃物 5 安装泵内组件 6 清洗或者更换密封圈 将玻璃窗口安装好 7 为保证泵的性能建议使用专用高速真空泵油 33 3设备真空 10 扩散泵加油 加油的方法 沿扩散泵内壁 将专用油缓缓倒入扩散泵中 同时观察目视玻璃窗中的油位 油位达到玻璃窗中间位置时 加油结束 倒油时考虑扩散泵油的粘滞性 34 3设备真空 13 真空设备的发展趋势 泵及真空设备制造行业是通用机械行业的重要组成部分 其产品广泛应用于农业 电力 水利 石油开采 石油化工 食品 医药 城市污水处理及半导体等行业 具有产品产量大 应用范围广的显著特点 是国民经济的重要组成部分 改革开放30年来中国真空设备行业有了很大的发展和长足的进步 这不仅反映在产值 产量上的大幅度增长 而且在品种 规格还是在综合技术水平上都取得了可观的成绩 行业各企业抓住机遇 调整产品结构 大力推进技术创新 取得了许多大行业级以及国家级的新产品 新技术成果 为我国的国民经济建设 科学技