一种快速启动的真空扩散泵制造技术

一种快速启动的真空扩散泵，包括泵体、泵油、泵芯、蒸发系统、冷却系统、喷射系统和控制系统，其蒸发系统采用局部加热的加热方式，蒸发系统包括蒸发器、加热器和测温控温元件，蒸发器具有加热区和储油区，两者通过中间隔板分开并通过隔板上的油孔相连通，加热器设置在加热区内，对加热区内的泵油进行加热使其即时蒸发变成蒸气；喷射系统中的蒸气导管上或周围有加热装置，能够提高泵芯和蒸气的温度，增加喷射蒸气的速率和动能，并能实现扩散泵的快速启动。

A quick start vacuum diffusion pump

A fast-start vacuum diffusion pump consists of a pump body, a pump oil, a pump core, an evaporation system, a cooling system, a jet system and a control system. The evaporation system adopts a local heating mode. The evaporation system comprises an evaporator, a heater, and a temperature-measuring and temperature-controlling element. The evaporator has a heating area and an oil storage area, and both pass through. The middle baffle is separated and communicated through the oil holes on the baffle. The heater is arranged in the heating area to heat the pump oil in the heating area so that it can instantly evaporate into vapor. And the rapid start-up of the diffusion pump can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种快速启动的真空扩散泵
本专利技术涉及真空泵领域，尤其是一种快速启动的真空扩散泵。
技术介绍
真空扩散泵是目前获得高真空的最广泛、最主要的工具之一，扩散泵主要由泵体、泵油、泵芯、蒸发系统、冷却系统、喷射系统和控制系统等部分组成，在前级真空泵所形成的低真空条件下，蒸发系统使泵油沸腾蒸发，生成的蒸气以极高速度通过喷射系统喷出，使泵内上部的气体分子扩散到蒸气中，通过冷却系统使油蒸气在泵下部被冷凝，释放出的气体分子，即被前级泵抽走，而冷凝后的泵油又返回到蒸发系统中重新被加热，如此循环工作达到抽气的目的。蒸发系统是扩散泵最重要的组成部分之一，现有的蒸发系统是利用电阻加热（电阻丝等）或电磁感应加热对全部泵油以及扩散泵的底部进行加热，其存在的不足之处是扩散泵的泵油加热量大、升温速度慢、加热不均匀，扩散泵启动时间长，热能散失多、加热炉的功率大，耗能高、效率低，泵油的底部温度高、易爆沸、易分解变质，蒸发系统与冷却系统不能完全分开（通过泵体连在一起）内耗大，电阻丝容易烧断、更换电阻丝需要较长的停机时间，扩散泵停止工作后泵油长时间处在高温状态、容易氧化变质、降低了泵油的使用寿命，蒸发系统降温速度慢、需要冷却系统延长工作时间、增加了运行成本；此外，由于扩散泵在工作过程中，泵油的数量在不断减少、组成在不断变化，致使扩散泵的工作状况也不断发生变化，使真空度容易产生波动；现有扩散泵启动时间需要20-80分钟，其启动慢的原因是泵油加热速率慢和泵芯需要泵油来加热。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速启动的真空扩散泵，通过对泵油进行局部加热、使其即时产生蒸气，并将蒸发系统与冷却系统完全分开，达到蒸发系统加热功率小、扩散泵启动时间短、能耗低、泵油降温快、工作状况稳定、使用寿命长等效果，从而提高扩散泵的抽气量和抽气速度、减少能量损耗、降低扩散泵的使用成本。本专利技术的主要技术方案如下：一种快速启动的真空扩散泵，包括泵体、泵油、泵芯、蒸发系统、冷却系统、喷射系统和控制系统，其特征在于：蒸发系统采用局部加热的加热方式，蒸发系统包括蒸发器、加热器和测温控温元件，蒸发器具有加热区和储油区，两者通过中间隔板分开并通过隔板上的油孔相连通，加热器设置在加热区内，对加热区内的泵油进行加热使其即时蒸发变成蒸气；喷射系统中的蒸气导管上或周围有加热装置，能够提高泵芯和蒸气的温度，增加喷射蒸气的速率和动能，并能实现扩散泵的快速启动。为了提高现有扩散泵的启动速度、抽气速率和极限真空度，本专利技术还提供了一种简化的技术方案如下：一种快速启动扩散泵，包括泵体、泵油、泵芯、蒸发系统、冷却系统、喷射系统和控制系统，其特征在于：泵芯内部或泵芯上或泵芯周围设置有加热装置，加热装置的加热温度接近但低于蒸气的分解温度，优选低于1-10℃，加热装置与蒸发系统的加热器同时开关，加热装置能够提高泵芯和蒸气的温度，增加喷射蒸气的速率和动能，并能实现扩散泵的快速启动。其中：蒸发系统优选做成一个整体，蒸发器一般与泵体的形状相适应、呈圆盆或圆盘状，内有中间隔板、泵油和加热器以及测温电偶等，悬空安装在泵体内底部，优选采用隔热或绝热方式安装，即隔绝与泵体之间的热量传递，如减小两者的接触面积、采用绝热垫、隔热螺栓等；蒸发系统可以由泵体的上部或底部隔热安装在泵体的内部，也可以与泵芯组装在一起后再安装在泵体的内部，还可以先安装在扩散泵的底座上、再安装泵芯、最后安装泵体；泵体是直腔或是凸腔，泵体是一体的或是上下分体的，上下分体更有利于安装和维修；中间隔板优选采用隔热板或绝热板，如采用双层不锈钢板等，利用双层不锈钢板中间的真空层进行隔热，以减少加热区与储油区之间的热传导，加热器只加热加热区的泵油而不加热储油区的泵油，使热能得到更有效的利用；大部分泵油储存在储油区，也避免了泵油长时间处于高温状态，延长了泵油的使用寿命；中间隔板可以是平底的圆盘状，优选底部是凸凹环相间的圆盘状；中间隔板的底部设置成凸环与凹环相间的形状，不仅有利于缩小加热区的容积、使加热速率更快、能耗更低，而且有利于将加热区分区、更好地与喷射系统相配合，还有利于泵油的分馏与净化，使轻馏分的泵油留存在最外侧的加热区；加热器优选安装在加热区的泵油中，更优选安装在中间隔板底部的凹环内；加热器可以与凹环的内壁固定在一起，通过加热凹环来加热泵油，可以进一步增加泵油的蒸发面积、提高蒸汽量；优选一个凹环内有一个环形加热器，对应一个喷射加热区，环形加热器可以有一个至数个环，加热环位于泵油中或泵油的上部。扩散泵工作时冷却回流的泵油，可以直接进入储油区，也可以先进入加热区再进入储油区，优选先进入最外侧的加热区，轻馏分的泵油留下、重馏分的泵油再通过油孔进入储油区，最后通过油孔进入内侧的各个加热区，以利于泵油的分馏与净化；油孔优选设置在加热区的最低点，以利于泵油在加热区和储油区的交换。与喷射系统相对应、加热区可以分为一级喷射加热区（高真空区）、二级喷射加热区和三级喷射加热区等等，各个加热区的加热温度等由控制系统控制；整个加热区可以采用一个控温仪控制加热温度，优选各个加热区都有各自的控温电偶和控温仪，对加热温度分别进行控制，不但有利于泵油的分馏和净化、而且能够提高和调控蒸气量；通过恒温控制，使加热温度和蒸汽量始终处于稳定的最佳状态，避免了抽吸力大小的波动造成的真空度不稳定和返油现象的产生；进一步将加热温度（加热器的温度）控制在泵油的蒸发温度与分解温度之间，优选为高于蒸发温度5-50度，进一步优选为高于蒸发温度10-30度，既有利于泵油的蒸发又能防止泵油分解和碳化，还能大幅度减小能耗；例如最常用泵油的蒸发温度一般为235-275度，所以加热器的工作温度可选定在260-300度，与现有技术中加热炉1000度左右的温度相比大幅度降低，加热物质的重量也降至1/10以下，所以加热能耗（可降至1/10以下）、升温时间大幅度降低；对加热温度分别进行控制时，优选为一级喷射加热区的温度高于二级喷射加热区、二级喷射加热区的温度高于三级喷射加热区，以此类推；喷射系统中的蒸气导管上或周围，也就是泵芯的内部或周围，有加热装置，加热装置用于加热上升途中的蒸气，能够提高泵芯和蒸气的温度，增加喷射蒸气的速率和动能，从而提高扩散泵的抽气速率和极限真空度，解决了现有扩散泵无论泵油加热器的温度有多高，蒸气的最高温度只能达到泵油沸点温度的问题；加热装置可以是加热丝、加热管、加热棒，也可以是加热套、加热板等；加热装置的内部或表面或附近优选有热电偶等测温装置，加热装置可按加热区域分别设置和控温，加热装置的加热温度接近但低于蒸气的分解温度，优选低于1-5℃；加热装置与蒸发系统的加热器同时开关，在扩散泵启动时，加热装置对泵芯加热，省去了蒸气加热泵芯的时间，从而大大节省启动时间，达到快速启动的目的。喷射系统中的蒸气导管其底部优选插入对应加热区的泵油中，将加热区进行分区和分隔，不仅能够提高扩散泵的抽气速率和真空性能，而且有利于对泵油进行分馏和净化，使轻馏分的泵油只能停留在最外侧的加热区而被前级泵抽走，只有重馏分的泵油才能进入中心加热区，从而提高扩散泵的抽速和极限真空度。为了实现停机时泵油和泵芯的快速冷却，可以加装油泵，油泵安装在扩散泵的内部或外部或专门设置的空间内；优选类似于潜水泵的潜油泵，潜油泵可以直接安装在储油区中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速启动的真空扩散泵，包括泵体、泵油、泵芯、蒸发系统、冷却系统、喷射系统和控制系统，其特征在于：蒸发系统采用局部加热的加热方式，蒸发系统包括蒸发器、加热器和测温控温元件，蒸发器具有加热区和储油区，两者通过中间隔板分开并通过隔板上的油孔相连通，加热器设置在加热区内，对加热区内的泵油进行加热使其即时蒸发变成蒸气；喷射系统中的蒸气导管上或周围有加热装置，能够提高泵芯和蒸气的温度，增加喷射蒸气的速率和动能，并能实现扩散泵的快速启动。

【技术特征摘要】
1.一种快速启动的真空扩散泵，包括泵体、泵油、泵芯、蒸发系统、冷却系统、喷射系统和控制系统，其特征在于：蒸发系统采用局部加热的加热方式，蒸发系统包括蒸发器、加热器和测温控温元件，蒸发器具有加热区和储油区，两者通过中间隔板分开并通过隔板上的油孔相连通，加热器设置在加热区内，对加热区内的泵油进行加热使其即时蒸发变成蒸气；喷射系统中的蒸气导管上或周围有加热装置，能够提高泵芯和蒸气的温度，增加喷射蒸气的速率和动能，并能实现扩散泵的快速启动。2.根据权利要求1所述的快速启动的真空扩散泵，其特征在于所述蒸发系统悬空绝热安装在泵体内底部，所述蒸发系统与冷却系统完全隔离。3.根据权利要求1所述的快速启动的真空扩散泵，其特征在于所述中间隔板采用隔热板或绝热板，以减少所述加热区与储油区之间的热传导。4.根据权利要求1所述的快速启动的真空扩散泵，其特征在于所述中间隔板的底部设置成凸环与凹环相间的形状，有利于缩小加热区的容积、使加热速率更快、能耗更低。5.根据权利要求1所述的快速启动的真空扩散泵，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴长虹，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37