钛升华泵的工作原理
钛升华泵是靠新鲜钛膜的化学吸附作用抽气的真空泵。
工作原理:
钛升华泵(Ti升华泵)的抽气机理是化学吸附。升华器升华的钛沉积在冷的泵体壁面上,形成新鲜的钛膜,对氮、氧和一氧化碳等活性气体有比较强烈的吸附作用(见表),并形成氮化钛、碳化钛和氧化钛等稳定的化合物,但对惰性气体和甲烷几乎不吸附。钛膜吸附气体只能是单分子层的,在已吸附气体分子的位置上不能再吸附气体。因此,钛升华器必须不断地升华,使泵体壁面上不断地沉积新的钛膜,才能达到连续抽气的目的。
影响因素:
钛升华泵(Ti升华泵)的抽气速率与被抽气体的种类及其压力、钛的升华率、钛膜面积和钛膜温度等因素有关。
在压力高时,泵的抽速决定于升华率。为获得大的抽气速率,压力越高升华率应越大,但在低压力下太大的升华率是不必要的。在 10-7帕压力时的升华率只有10-3帕时的1%即可。在超高真空时常采用断续升华,如10-8帕时每隔几小时才升华1分钟。
经彻底烘烤去气的泵,用水或液氮冷却对极限压力的影响不大,但对抽气速率的影响很大。液氮冷却的抽气速率一般比水冷却的大1~4倍。
使用要求:
启动钛升华泵需要1~10-2帕的预真空,同时进行烘烤去气(泵每次暴露于大气压后都要进行烘烤去气)。
烘烤去气是获得超高真空的必要条件。泵经彻底烘烤去气后,可以获得低的极限压力和缩短达到极限压力的抽气时间,还能使泵壁更清洁,沉积的钛膜不易脱落和避免放气等。一般以300~400℃温度烘烤12~24小时。
泵启动后泵壁不宜马上冷却,应让升华的钛在其上沉积几分钟后再冷却,这样钛膜就不易脱落。
在购买选择真空泵时得需要了解
,其实真空泵就是利用机械、物理、化学或物理化学方法对容器进行抽气,以获得真空的机器或器械,都叫做真空泵。
真空泵的类别很多,有机械真空泵(如往复式真空泵、旋片式真空泵、罗茨真室泵、涡轮分子泵、水环式真空泵等),喷射真空泵(如水蒸汽喷射泵、水喷射泵、大气喷射泵、油增压泵、油扩散泵等),物理化学吸附泵(如钛泵、分子筛吸附泵、低温泵等),在机械制造业中主要采用机械真空泵和水喷射真空泵,最常用的真空泵是小型真空泵系列产品,其他类型的泵则较少采用。
选用真空泵时,需要注意下列事项:
1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如:真空镀膜要求1×10-5mmHg的真空度,选用的真空泵的真空度至少要5×10-6mmHg。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。
2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围,如:扩散泵为10-3~10-7mmHg,在这样宽压强范围内,泵的抽速随压强而变化,其稳定的工作压强范围为5×10-4~5×10-6mmHg。因而,泵的工作点应该选在这个范围之内,而不能让它在10-8mmHg下长期工作。又如钛升华泵可以在10-2mmHg下工作,但其工作压强应小于1×10-5mmHg为好。
3、真空泵在其工作压强下,应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。
4、正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气,因而,有时选用一种泵不能满足抽气要求,需要几种泵组合起来,互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速,但不能抽氦,而三极型溅射离子泵,(或二极型非对称阴极溅射离子泵)对氩有一定的抽速,两者组合起来,便会使真空装置得到较好的真空度。另外,有的真空泵不能在大气压下工作,需要预真空;有的真空泵出口压强低于大气压,需要前级泵,故都需要把泵组合起来使用。
5、真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时,应该选各种无油泵,如:水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格,可以选择有油泵,加上一些防油污染措施,如加冷阱、障板、挡油阱等,也能达到清洁真空要求。
6、了解被抽气体成分,气体中含不含可凝蒸气,有无颗粒灰尘,有无腐蚀性等。选择真空泵时,需要知道气体成分,针对被抽气体选择相应的泵。如果气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体,应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备,如冷凝器、除尘器等。
7、真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。如果环境不允许有污染,可以选无油真空泵,或者把油蒸气排到室外。
8、真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。若工艺过程不允许,应选择无振动的泵或者采取防振动措施。
9、真空泵的价格、运转及维修费用
气体捕集泵主要就是吸附泵与低温泵,底下也有很多小类,像溅射离子泵、升华泵、钛泵、吸附阱、吸气剂泵、冷凝泵、制冷剂低温泵等等。
场合因为各种泵的原理材质问题,工作压力段不同,最简单的有些能在大气压下工作,有些就必须组成机组(像普通的罗茨泵、分子泵、扩散泵等),不然无法启动。有些能抽大量水汽,像喷射泵、液环中的水环,但油泵就很麻烦,有些能抽一定的颗粒气体,像一些干泵,但往复泵就不行,这个就说起来就很多了,仔细说就要抄书了都。
气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出,借以达到抽气目的的真空泵,这种泵基本上有两种类型:变容真空泵(往复真空泵,旋转真空泵);动量传输泵(分子真空泵,喷射真空泵,扩散泵,扩散喷射泵,离子传输泵)。
气体捕集泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上,从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵,这种泵基本上有四种类型:吸附泵,吸气剂泵,吸气剂离子泵,低温泵。
常用国产真空泵的汉语拼音代号及名称
W 往复真空泵 Z 油扩散喷射泵(油增压泵)
D 定片真空泵 S 升华泵
X 旋片真空泵 LF 复合式离子泵
H 滑阀真空泵 GL 锆铝吸气剂泵
ZJ 罗茨真空泵(机械增压泵) DZ 制冷机低温泵
YZ 余摆线真空泵 DG 灌注式低温泵
L 溅射离子泵 IF 分子筛吸附泵
XD 单级多旋片式真空泵 SZ 水环泵
F 分子泵 PS 水喷射泵
K 油扩散真空泵 P 水蒸气喷射泵
按真空度:高真空泵、中真空泵、粗真空泵。
按润滑介质油式真空泵、无油真空泵。
按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体传输泵和气体捕集泵。
由于各种真空泵所具有的工作压强范围及起动压强均有所不同,因此在选用真空泵时必须满足这些要求。以下是各种常用真空泵的工作压强范围及泵的起动压强值
真空泵种类 工作压强范围(Pa) 起动压强(Pa)
活塞式真空泵 1×105~1.3×102 1×105
旋片式真空泵 1×105—6.7×10-1 1×105
水环式真空泵 1×105—2.7×103 1×105
涡轮分子泵 1.3—1.3×10-5 1.3
罗茨真空泵 1.3×103—1.3 1.3×103
水蒸气喷射泵 1×105—1.3×10-1 1×105
油扩散泵 1.3×10-2—1.3×10-7 1.3×10
油蒸气喷射泵 1.3×10—1.3×10-2 1.3×105
分子筛吸附泵 1×105—1.3×10-1 1×105
溅射离子泵 1.3×10-3—1.3×10-9 6.7×10-1
钛升华泵 1.3×10-2—1.3×10-9 1.3×10-2
锆铝吸气剂泵 1.3×10—1.3×10-11 1.3×10
低温泵 1.3—1.3×10-11 1.3—1.3×10-1
1、电机烧坏:主要为电机定子线圈烧毁,引起原因较多,如瞬间电流过大,电机轴承使用久了被磨损,致使轴承摩擦阻力变大,电机功率加大,引起温度上升,烧毁电机。这时应先检查电机轴承,再检查电机线圈。轴承损坏就更换轴承;电机线圈烧毁则应维修电机,重新绕制定子线圈。轴承和线圈损坏严重时,就需更换电机了。
2、旋片卡阻:主要表现为旋片与泵腔内表面的摩擦阻力过大,致使电机无法带动旋片。原因是旋片变形,转子内的弹簧张开后不能复位,或弹簧压力和旋片自身离心力的合力过大,导致旋片与泵腔内表面的摩擦阻力过大。这时就应及时修复旋片和弹簧,若不能修复则应更换。
真空泵维修,问题2、抽不到真空泵的极限真空度:首先检查真空系统的气密性,看是否有轻微漏气。其次应打开气镇,让泵运行30分钟左右,来抽干非泵油污染引起的可压缩蒸汽,排除可压缩蒸汽对极限真空度的影响。
在排除以上两个因素后,其他原因主要有:泵油污染,需要换油;泵内油过滤器堵塞,引起压缩注油系统油路不畅,供油不足,导致泵体密封不严,这时需要清洗内部油过滤器;配油器阀门变形、磨损或损坏也可导致供油不足,这时应检查更换配油器阀门;
长时间使用引起真空泵的旋片磨损或转子内的弹簧张力不足,,导致吸气室和排气室隔离不严,从而引起真空泵的抽真空性能下降,这时应当更换旋片和弹簧,并清洗转子和泵腔;检查排气阀门,观看其动作是否失灵,导致排气不畅,必要时应更换排气阀门。
真空泵维修,问题3、漏油:旋片式机械真空泵最常见的故障之一,主要发生在真空泵的油窗、油箱密封垫、电机轴承轴封三个位置上,其主要原因是真空泵使用时间过长而引起这些部位老化,密封失效,从而导致漏油。解决办法:更换老化的油窗、轴封、密封垫和已吸满泵油的毛毡垫,维修完成后,注油前应用爱德华真空泵泵油冲洗真空泵,并用溶剂清洗注油口处的滤网,以保持油箱的清洁