机械捕集器的设计原则及其典型结构

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    机械捕集器又称挡板、障板、机械阱。当对降低返油率有更高要求时,常被广泛应用,主要用来防止蒸气流泵工作液的蒸气分子返流进入被抽容器。在高真空条件下,分子自由程大于管路的线性尺寸,蒸气分子在真空空间作直线运动。返流的蒸气分子是这样通过管道进入真空室的:蒸气分子先碰撞管壁被吸留;由于热运动,管壁吸留的分子又蒸发,再在更靠近真空室的管壁上被吸留,然后再蒸发……,这样逐步进入真空室中。因此在蒸气进入被抽容器的通路上安装不同结构的具有光学密闭性的板状组件,阻挡住直线运动的蒸气分子穿越,使其在壁板上凝结或反射回去,用这种机械阻挡的方法消除或减少蒸气分子进入被抽容器。

    机械捕集器主要靠机械阻挡的方法来降低油蒸气的返油率,而高速热运动的蒸气分子经三次碰壁后,其能量大大损耗。因此,在设计光密性障板的时候,要求蒸气分子在通过它的过程中,至少应有一次以上使蒸气分子与板壁碰撞。此外,要求板壁材料有较好的导热性,尽可能保持较低的温度。通常通冷却水,以减少蒸气凝结后的再蒸发,常用的材料有铜、铝、不锈钢等导热系数较大的金属板。

    在设计障板时应注意以下原则

  1.    ①光学密闭性,至少要挡住一次束流;
  2.    ②有尽可能大的流导;
  3.    ③障板材料应放气率低,饱和蒸气压低,热传导性能好,易于加工;
  4.    ④超高真空系统使用的障板应能承受高温烘烤。

    典型的几种机械捕集器的结构如图35至图38所示。

单百叶窗式水冷捕集器

图35:单百叶窗式水冷捕集器

图35是具有冷却水管的机械捕集器,采用单百叶窗式捕集片,它能捕集大量的油蒸气分子,由于结构简单而得到广泛应用。这类结构的捕集器片也可以用其他类型,如人字型捕集片等。

双百叶窗式水冷障板

图36是双百叶窗式水冷障板,其特点是采用双百叶窗式捕集片和冷却水套形式,捕集效果更好。图37是锥状环形水冷障板,其中心锥状环形挡片没封顶,适用于扩散泵带有挡油帽的情况。图38是倒塔式水冷障板,效果较好,使用也较广泛。

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