前蘇聯(lián)高真空擴(kuò)散泵統(tǒng)一系列工作的回顧

2013-11-14 楊乃恒 東北大學(xué)

  詳細(xì)地介紹了前蘇聯(lián)1953年由國(guó)家制訂的高真空油擴(kuò)散泵工業(yè)產(chǎn)品的統(tǒng)一系列。該系列包括五種規(guī)格,在入口壓力為1×10-4~1×10-5Torr(1Torr=133Pa,下同)范圍內(nèi),對(duì)空氣的抽速為100~8000L/s,用…-1A號(hào)泵油獲極限壓力為(2~5)×10-6Torr。以后又補(bǔ)充一臺(tái)H-40T大泵抽速為32000L/s。抽速100和500L/s的泵為二級(jí)噴咀;抽速為2000、5000和8000L/s的泵為三級(jí)噴咀,而32000L/s的大泵出口連接一臺(tái)‚-3型油增壓泵。所有這些泵的最大出口壓力不低于0.1Torr,因此前級(jí)泵可直接用機(jī)械真空泵,不用增壓泵即能正常工作。1990年按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)口徑又研制了新系列產(chǎn)品,性能有所改進(jìn)。本文對(duì)目前我國(guó)生產(chǎn)高真空系列擴(kuò)散泵有一定的參考價(jià)值。

  由于高真空油擴(kuò)散泵產(chǎn)品的繁雜,急待統(tǒng)一典型的產(chǎn)品系列,也是發(fā)展高真空應(yīng)用設(shè)備工作的繼續(xù)和必需。

  研制的目的是要建立國(guó)家的統(tǒng)一系列,即泵的抽速為100~8000L/s。同以前生產(chǎn)的舊型產(chǎn)品相比,要求做到生產(chǎn)成本便宜,操作更為簡(jiǎn)便。在開始研制統(tǒng)一系列產(chǎn)品之前,以1948~1951年生產(chǎn)的8種高真空擴(kuò)散泵為基礎(chǔ)(即抽速為100~26000L/s的高真空擴(kuò)散泵),這些泵的主要性能如表1所示。

  但是,這些已生產(chǎn)過(guò)的高真空擴(kuò)散泵,有著致命的缺點(diǎn),在新設(shè)計(jì)產(chǎn)品系列時(shí)必須加以克服。這些舊泵的主要缺點(diǎn)是:

  單個(gè)泵相互之間,比特性有明顯的差別,其中與某些現(xiàn)代成就不相稱(表1);

表1 高真空擴(kuò)散泵的主要性能(1948~1951年)

高真空擴(kuò)散泵的主要性能

  各個(gè)泵的結(jié)構(gòu)型式極不統(tǒng)一;

  泵的裝配和拆卸很復(fù)雜(特別是加固用的零件數(shù)目多)(見表2);

表2 主要外形尺寸和擴(kuò)散泵典型結(jié)構(gòu)的零件數(shù)量(不計(jì)電加熱器)

主要外形尺寸和擴(kuò)散泵典型結(jié)構(gòu)的零件數(shù)量

  泵體的冷卻系統(tǒng),采用焊接的蛇形管,利用稀缺的金屬錫;

  制造泵所用的有色金屬材料消耗量大(例如冷卻系統(tǒng)),平均為所用材料成本的75%(見表3)。

表3 擴(kuò)散泵典型結(jié)構(gòu)的材料重量和成本(不含電加熱器按1952年價(jià)格計(jì))

擴(kuò)散泵典型結(jié)構(gòu)的材料重量和成本

  原H-5T這個(gè)泵的特征是:

  與其余同類型的泵相比,它有最好的比特性(見表4)。

表4 ˜ƒH-15、H-4和H-5T擴(kuò)散泵比特性比較表

˜ƒH-15、H-4和H-5T擴(kuò)散泵比特性比較表

  在泵內(nèi)用三級(jí)導(dǎo)流管,第三級(jí)為噴射級(jí)。它可不用增壓泵,使泵能照常工作。以前這種噴射器僅在小抽速的擴(kuò)散泵(˜ƒ-100和˜ƒ-15型泵)上應(yīng)用。在這個(gè)H-5T泵的運(yùn)行試驗(yàn)表明:在高抽速的大型擴(kuò)散泵上裝置噴射級(jí),實(shí)際上是可行的和合理的。減少了制造抽氣裝置的材料消耗,降低了成本,還降低了操作過(guò)程中的電能消耗達(dá)50%。

  在導(dǎo)流管的下面裝有環(huán)形分餾裝置,加強(qiáng)了油在泵中的分餾過(guò)程,縮短了達(dá)到極限壓力的時(shí)間,并且極限壓力得到改善(見圖1)。

高真空油擴(kuò)散泵的分餾裝置

圖1 高真空油擴(kuò)散泵的分餾裝置

  導(dǎo)流管的固定是利用一個(gè)帶螺紋的中心拉桿。噴咀間隙尺寸的固定也不用專用的限位器,大大減輕了泵的裝配和拆卸過(guò)程(圖2)。

H-5T泵上噴咀固定的示意圖

圖2 H-5T泵上噴咀固定的示意圖

  加固用零件數(shù)目少(在同樣的擴(kuò)散泵中,H-4為75件,而H-5T僅為6件)(見表2)。

  與同類泵相比,它的外形尺寸小、重量也輕(見表4)。

  因此,高真空擴(kuò)散泵的統(tǒng)一系列,則以原H-5T型擴(kuò)散泵為新系列的基形。

結(jié)論

  1953年統(tǒng)一系列研制的五種尺寸的擴(kuò)散泵,在1×10-5~1×10-4Torr壓力范圍內(nèi),對(duì)空氣的抽速?gòu)?00~8000L/s,以后的H-40T泵的抽速為32000L/s。而1990年研制新系列產(chǎn)品五種尺寸,在10-4~3Pa的壓力范圍內(nèi),抽速分別為310,640,2150,5600和15500L/s。

  用…-1A泵油時(shí)1953的泵的極限壓力為(2~4)×10-6Torr,而1990年產(chǎn)品的極限壓力為7×10-5 Pa。

  對(duì)于1953年系列產(chǎn)品的最大出口壓力為0.1Torr,而H-40T出口加增壓泵故出口壓力為0.3Torr,而1990年產(chǎn)品為27Pa。

  1953年系產(chǎn)品100,500L/s為雙級(jí)泵,2000,5000和8000L/s為三級(jí)泵,第三級(jí)均為噴咀器。

  在導(dǎo)流管下部加分餾裝置,加速了泵油在泵中的分餾過(guò)程。改善了極限壓力。

  冷卻系統(tǒng)由蛇形管改為水套式冷卻。

  另件數(shù)量減少使成本降低。

  所有泵的尺寸和重量減少了。

  拆裝方便,噴咀間隙不用限位器固定。

  回顧前蘇聯(lián)新舊系列產(chǎn)品的研制過(guò)程,對(duì)我們統(tǒng)一產(chǎn)品系列,標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),提高性能和降低成本是可以借鑒的。有不當(dāng)之處,請(qǐng)批評(píng)指出。