Ví dụ ứng dụng của bơm đông lạnh trong lò chân không cực cao

Ví dụ ứng dụng của bơm đông lạnh trong lò chân không siêu cao

  IKS PVD, PVD sản xuất máy sơn chân không, liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ, iks.pvd @ foxmail

Hơn mười năm trước, nó đã bắt đầu áp dụng hệ thống bơm lạnh và hệ thống không dầu bơm khô trong thiết bị xử lý công nghệ điện tử chân không để có được độ chân không cực cao với hiệu quả khả quan. Nỗ lực này sẽ là máy bơm đông lạnh nhanh, sạch và đáng tin cậy những ưu điểm độc đáo của ứng dụng lò chân không. Bơm đông lạnh được tích hợp vào hệ thống chân không để đạt được môi trường chân không cực cao sạch. Bài báo này giới thiệu ứng dụng của máy bơm đông lạnh trong lò chân không cực cao với một ví dụ. Bài viết này chủ yếu giới thiệu ý tưởng thiết kế hệ thống chân không bơm đông lạnh, cấu hình chính và các vấn đề cần chú ý của hệ thống chân không, tính toán lựa chọn loại bơm đông lạnh và giới thiệu chi tiết việc lắp đặt, sử dụng và bảo trì hệ thống bơm đông lạnh phương pháp đồ họa. Nó có giá trị tham khảo cho nghiên cứu và phát triển lò chân không tương tự và ứng dụng bơm đông lạnh. Thông qua kiểm soát chặt chẽ tất cả các liên kết nghiên cứu và phát triển, làm sạch, khử khí và nướng bánh theo các thông số kỹ thuật chân không cực cao, áp suất cuối cùng của lò chân không đạt 2 x 10-7pa, mở rộng áp suất giới hạn của lò chân không thông thường gần một theo độ. Trong những năm gần đây, máy bơm chân không không dầu đã được giới thiệu và sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn. Do đó, hệ thống thu thập chân không cực cao không dầu được đại diện bởi bơm đông lạnh và bơm khô đã được quảng bá rộng rãi trong công nghệ điện tử bán dẫn, hệ thống phủ quang học và các lĩnh vực hàng không vũ trụ.

Bằng cách hạ thấp nhiệt độ bề mặt chiết xuống dưới 20k qua môi trường nhiệt độ thấp, bề mặt chiết có thể ngưng tụ khí với nhiệt độ điểm sôi thấp hơn, để trích xuất một lượng lớn khí. Việc sử dụng bề mặt bơm nhiệt độ thấp sẽ là bơm bơm khí ngưng tụ được gọi là bơm đông lạnh, hoặc bơm ngưng tụ. Nó là một thiết bị ngưng tụ, hấp phụ hoặc ngưng tụ + hấp phụ khí sau khi sử dụng môi trường nhiệt độ thấp để giảm nhiệt độ bề mặt, để giảm áp suất của không gian bơm và có được chân không hoặc duy trì trạng thái chân không.

Là một hệ thống bơm hoàn chỉnh, bơm đông lạnh bao gồm hai phần, thân chính là thân bơm chân không và phần thứ hai là máy nén. Máy bơm đông lạnh của máy làm lạnh được sử dụng rộng rãi hiện nay, cốt lõi của nó là máy làm lạnh đông lạnh. Quá trình cơ bản như sau: khí heli trước tiên được nén ở nhiệt độ và áp suất cao; Sau đó, nó được làm mát đến helium nhiệt độ phòng thông qua một bộ trao đổi nhiệt. Các helium có độ tinh khiết cao được tinh chế sau đó được mở rộng đáng tin cậy bởi xi lanh để trở thành helium nhiệt độ thấp. Và vì vậy, nó đi xung quanh và xung quanh, và helium được làm mát, và nó trở thành một phương tiện làm lạnh - helium gây lạnh.

Ưu điểm của việc chọn bơm lạnh bao gồm:

(1) sạch, tinh khiết không dầu, phạm vi khai thác khí rộng, có thể nhanh chóng có được môi trường chân không cực cao lý tưởng;

(2) và cùng đường kính của các máy bơm chân không khác, bơm đông lạnh có tốc độ bơm lớn hơn, đặc biệt là khả năng trích hơi nước;

(3) không có lựa chọn nào để được bơm khí, các hạt tạp chất và không ảnh hưởng đến công việc của hệ thống;

(4) có thể được cài đặt ở bất kỳ Góc nào, không có bộ phận chuyển động, không cần bơm giai đoạn trước, chi phí vận hành và bảo trì thấp;

(5) Tiếp xúc với khí quyển có tác động nhỏ đến hệ thống, sau khi nước máy nén có thể tự bảo vệ, do đó có thể đạt được không cần giám sát.

Thiết kế hệ thống chân không

Lò chân không chọn hệ thống bơm đông lạnh, vấn đề lớn nhất là giải quyết tải nhiệt. Tải nhiệt trong lò chân không chủ yếu đến từ ba khía cạnh:

(1) từ phía bức xạ nhiệt lò;

(2) trạng thái chảy nhớt, phân tử khí mang theo nhiệt;

(3) từ dẫn nhiệt ống miệng bơm và nhiệt bức xạ.

Bơm đông lạnh hoạt động ở trạng thái dòng phân tử, nguồn nhiệt ii có thể bị bỏ qua. Nguồn nhiệt (3) có thể được loại bỏ bằng cách thêm cấu trúc làm mát nước. Ảnh hưởng của tải nhiệt từ thân lò lên bơm lạnh được xem xét trong thiết kế. Màn hình phản xạ kim loại đa lớp được chọn trong lò chân không. Nhiệt độ lò sưởi chân không là 1300oC , thiết kế cao nhất gồm 6 lớp màn hình phản chiếu, màn hình thay đồ molypden 3 lớp, phần còn lại của các lớp được chọn là màn hình phản xạ thép không gỉ. Về mặt lý thuyết lò sưởi đến thành container thông qua nhiệt độ bức xạ khoảng 200oC , nhiệt độ sẽ từ từ tăng theo thời gian. Hầu hết các trường hợp, bơm nhiệt độ thấp có thể bao gồm khuỷu tay 90 °, để tránh và buồng chân không đi qua, nó được giảm thêm vào tải nhiệt của bơm, đó là giảm bức xạ nhiệt là phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất. Trong trạng thái dòng phân tử, ảnh hưởng của hướng dẫn đối lưu khuỷu tay có thể bị bỏ qua, và nó hiệu quả hơn vách ngăn cho hệ thống chân không cực cao. Để giảm hơn nữa ảnh hưởng của dẫn nhiệt và bức xạ lên bơm lạnh, một cấu trúc làm mát bằng nước được thiết kế trên ống khuỷu tay. Cấu trúc hệ thống chân không được thể hiện trong hình 1.

Để có được độ chân không cực cao lý tưởng, chúng tôi đã thiết kế một hệ thống chân không song song gồm đơn vị bơm phân tử và bơm đông lạnh sử dụng công nghệ dự phòng. Bộ phận bơm phân tử có thể được sử dụng làm bơm trước của hệ thống, để khi bơm đông lạnh nguội đi, nó có thể hoạt động trực tiếp trong trạng thái dòng phân tử .

Ngoài ra, khi lượng không khí thoát ra từ buồng chân không tương đối lớn, nó có thể được chuyển kịp thời sang bơm phân tử để chiết khí, không chỉ có thể kéo dài thời gian bão hòa khí thải của bơm đông lạnh mà còn tiết kiệm thời gian tái sinh . Bơm phân tử và bơm đông lạnh được kết nối bằng van chân không cực cao bằng khí nén và buồng chân không. Để đảm bảo hệ thống sạch và không có dầu, đồng thời phát huy đầy đủ các ưu điểm của bơm đông lạnh, bơm phân tử bay từ không dầu nguyên chất được chọn, bơm khô xoáy được chọn cho giai đoạn trước bơm, và bơm khô cũng được sử dụng để chiết xuất không khí trong quá trình tái sinh bơm lạnh. Sơ đồ hệ thống chân không được thể hiện trong hình. 2 cấu hình chính của hệ thống chân không.

Khi bộ phận bơm phân tử và máy nén được khởi động cùng một lúc, sau khoảng 120 phút, đầu lạnh thứ cấp của bơm đông lạnh được hạ từ nhiệt độ phòng xuống dưới 15k (có thể mở cửa van bơm lạnh). Tại thời điểm này, độ chân không của hệ thống lò chân không có thể đạt 10-5pa, do đó bơm gây lạnh có thể bắt đầu trực tiếp từ chân không cao.

Bộ thiết bị này là một bộ lò chân không cỡ trung bình điển hình, áp dụng cho quá trình hàn khuếch tán trong điều kiện chân không cực cao, công suất nhiệt và diện tích bề mặt lớn hơn lò xử lý nhiệt có cùng thông số kỹ thuật, mức độ cao hơn tự động hóa, cấu hình của bơm đông lạnh có thể phát huy những lợi thế đáng kể của nó. Áp suất thử nghiệm cuối cùng của lò chân không là 2 * 10-7 Pa (lạnh và rỗng), và tốc độ tăng áp suất là 0,002 Pa / h. Các chỉ số là tốt hơn so với lò chân không cao thông thường. Hiện nay, các ứng dụng bơm lạnh trong nước chủ yếu phụ thuộc vào nhập khẩu, và cùng cỡ của các máy bơm khác, giá đắt hơn. Tuy nhiên, nó vẫn có lợi thế lớn trong các lĩnh vực môi trường quá trình sạch cao, chân không không dầu nguyên chất và chân không cực cao, và máy bơm đông lạnh không thua kém gì các máy bơm khác về chi phí dịch vụ và tuổi thọ. Nghiên cứu và phát triển máy bơm đông lạnh trong nước vẫn đang phát triển, đặc biệt là công nghệ máy nén, mong muốn sự phát triển của ngành công nghiệp máy bơm chân không sạch trong nước.