前苏联高真空扩散泵统一系列工作的回顾

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北大学 作者:杨乃恒

  详细地介绍了前苏联1953年由国家制订的高真空油扩散泵工业产品的统一系列。该系列包括五种规格,在入口压力为1×10-4~1×10-5Torr(1Torr=133Pa,下同)范围内,对空气的抽速为100~8000L/s,用…-1A号泵油获极限压力为(2~5)×10-6Torr。以后又补充一台H-40T大泵抽速为32000L/s。抽速100和500L/s的泵为二级喷咀;抽速为2000、5000和8000L/s的泵为三级喷咀,而32000L/s的大泵出口连接一台‚-3型油增压泵。所有这些泵的最大出口压力不低于0.1Torr,因此前级泵可直接用机械真空泵,不用增压泵即能正常工作。1990年按国际标准口径又研制了新系列产品,性能有所改进。本文对目前我国生产高真空系列扩散泵有一定的参考价值。

  由于高真空油扩散泵产品的繁杂,急待统一典型的产品系列,也是发展高真空应用设备工作的继续和必需。

  研制的目的是要建立国家的统一系列,即泵的抽速为100~8000L/s。同以前生产的旧型产品相比,要求做到生产成本便宜,操作更为简便。在开始研制统一系列产品之前,以1948~1951年生产的8种高真空扩散泵为基础(即抽速为100~26000L/s的高真空扩散泵),这些泵的主要性能如表1所示。

  但是,这些已生产过的高真空扩散泵,有着致命的缺点,在新设计产品系列时必须加以克服。这些旧泵的主要缺点是:

  单个泵相互之间,比特性有明显的差别,其中与某些现代成就不相称(表1);

表1 高真空扩散泵的主要性能(1948~1951年)

高真空扩散泵的主要性能

  各个泵的结构型式极不统一;

  泵的装配和拆卸很复杂(特别是加固用的零件数目多)(见表2);

表2 主要外形尺寸和扩散泵典型结构的零件数量(不计电加热器)

主要外形尺寸和扩散泵典型结构的零件数量

  泵体的冷却系统,采用焊接的蛇形管,利用稀缺的金属锡;

  制造泵所用的有色金属材料消耗量大(例如冷却系统),平均为所用材料成本的75%(见表3)。

表3 扩散泵典型结构的材料重量和成本(不含电加热器按1952年价格计)

扩散泵典型结构的材料重量和成本

  原H-5T这个泵的特征是:

  与其余同类型的泵相比,它有最好的比特性(见表4)。

表4 ˜ƒH-15、H-4和H-5T扩散泵比特性比较表

˜ƒH-15、H-4和H-5T扩散泵比特性比较表

  在泵内用三级导流管,第三级为喷射级。它可不用增压泵,使泵能照常工作。以前这种喷射器仅在小抽速的扩散泵(˜ƒ-100和˜ƒ-15型泵)上应用。在这个H-5T泵的运行试验表明:在高抽速的大型扩散泵上装置喷射级,实际上是可行的和合理的。减少了制造抽气装置的材料消耗,降低了成本,还降低了操作过程中的电能消耗达50%。

  在导流管的下面装有环形分馏装置,加强了油在泵中的分馏过程,缩短了达到极限压力的时间,并且极限压力得到改善(见图1)。

高真空油扩散泵的分馏装置

图1 高真空油扩散泵的分馏装置

  导流管的固定是利用一个带螺纹的中心拉杆。喷咀间隙尺寸的固定也不用专用的限位器,大大减轻了泵的装配和拆卸过程(图2)。

H-5T泵上喷咀固定的示意图

图2 H-5T泵上喷咀固定的示意图

  加固用零件数目少(在同样的扩散泵中,H-4为75件,而H-5T仅为6件)(见表2)。

  与同类泵相比,它的外形尺寸小、重量也轻(见表4)。

  因此,高真空扩散泵的统一系列,则以原H-5T型扩散泵为新系列的基形。

结论

  1953年统一系列研制的五种尺寸的扩散泵,在1×10-5~1×10-4Torr压力范围内,对空气的抽速从100~8000L/s,以后的H-40T泵的抽速为32000L/s。而1990年研制新系列产品五种尺寸,在10-4~3Pa的压力范围内,抽速分别为310,640,2150,5600和15500L/s。

  用…-1A泵油时1953的泵的极限压力为(2~4)×10-6Torr,而1990年产品的极限压力为7×10-5 Pa。

  对于1953年系列产品的最大出口压力为0.1Torr,而H-40T出口加增压泵故出口压力为0.3Torr,而1990年产品为27Pa。

  1953年系产品100,500L/s为双级泵,2000,5000和8000L/s为三级泵,第三级均为喷咀器。

  在导流管下部加分馏装置,加速了泵油在泵中的分馏过程。改善了极限压力。

  冷却系统由蛇形管改为水套式冷却。

  另件数量减少使成本降低。

  所有泵的尺寸和重量减少了。

  拆装方便,喷咀间隙不用限位器固定。

  回顾前苏联新旧系列产品的研制过程,对我们统一产品系列,标准化生产,提高性能和降低成本是可以借鉴的。有不当之处,请批评指出。

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