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《真空技术及应用系列讲座 第五讲_气体捕集式真空泵》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第5期真 空431996年10月Vacuum2VacuumTechnologyandMaterial真空技术及应用系列讲座东北大学真空工程博士点,博士导师杨乃恒先生主持第一讲:真空科学的发展及其应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯李云奇 95(2)第二讲:真空物理基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯张世伟 95(3)第三讲:机械真空泵(一)(二)(三)(四)(五)(六)⋯张以忱95(4)、(5)、(6)、96(1)、(2)、(3)第四讲:蒸汽流真空泵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯姚民生
2、96(4)第五讲:气体捕集式真空泵徐成海(东北大学)一、引 言气体捕集式真空泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵内表面上的真空泵,可分以下几种型式。11吸附泵,它是依靠具有大表面积的吸附剂(如多孔物质)的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵。例如分子筛吸附泵。21吸气剂泵,它是一种利用吸气剂以化学方式捕获气体的真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。例如钛升华泵和锆铝吸气泵属于这种类型。31吸气剂离子泵,它是使被电离的气体通过电场或电磁场的作用吸附在吸气材料的表面上,以达到抽气目的的。它有如下
3、两种型式。1)蒸发离子泵:泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华(或蒸发)而覆在泵内壁的吸气材料上,以实现抽气的一种真空泵。例如轨旋式离子泵(或称弹道式钛泵)。2)溅射离子泵:泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅散出来的吸气材料上以实现抽气目的的一种真空泵。41低温泵,它是利用低温表面捕集气体的真空泵。下面介绍几种典型的气体捕集式真空泵。二、分子筛吸附泵分子筛吸附泵是利用分子筛作为吸附剂的一种表面吸附泵。11分子筛的结构及其抽气原理分子筛是一种人工合成的沸石。其原料一般为白色晶体粉末,粒度在1～10Lm范围内。实
4、际应用的粒状或球状的分子筛是在原粉中加羊甘土作为粘接剂而加工成型的。成型后加热到一定温度,脱出水分,分子筛晶体结构保持不变,同时形成许多与外部相通的均一的微孔。当气体分子直径比此微孔直径小时,可以进入孔的内部,从而使某些分子大小不同的物质分开,起©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net44真 空 第5期到筛分子的作用,故称之为分子筛。分
5、子筛的结构比较复杂。其中铝硅酸盐阴离子骨架可以形象地看作是一座晶体的“化学建筑物”,里边排列着几种不同形状的“走廊”(孔道)纵横贯穿着,而且“房子”上还开有大小不同的窗口(晶孔)。分子筛的容积大约有一半是空腔,小于晶孔直径的气体分子即可通过晶孔而吸附于晶穴的内表面,巨大的内表面积决定了分子筛能大量吸气的特性。根据化学组成和结构的不同,分子筛有许多种。常用的有5A型分子筛,其内表面积为22-3-2585mög;13X型分子筛,其内表面积为520mög。这两种分子筛在1×10～1×10Pa压强范围内对氮吸附量较大。为提
6、高分子筛在低压下的吸附量和吸附速率,采用离子交换改性法得-4到了NaM和ZSM25型分子筛,其在10Pa范围内吸附量较高。在液态氮温度下,分子筛吸附的气体体积为其自身体积的50～110倍。分子筛对气体的吸附是物理吸附,过程是可逆的。低温下吸附的气体在温度回升时将如数地释放出来。分子筛吸气能力可用吸附等温线来表示。吸附等温线是在一定温度下,分子筛对气体的吸附量与气体平衡压强的关系曲线。21分子筛吸附泵的结构分子筛吸附泵是利用分子筛在低温下能大量吸气、在高温下又能将吸附的气体释放出来的性质而设计的一种真空泵。它是目前获
7、得无油超高真空较为理想的一种予抽泵。1)分子筛吸附泵的结构要求:分子筛吸附泵要满足如下几个条件。(1)使分子筛能得到充分冷却。(2)使被抽气体易于深入分子筛内部。(3)节省液氮的消耗量。(4)易于对分子筛加热再生。(5)必须设置安全阀。2)分子筛吸附泵的结构类型:按冷却方式不同,可分为内冷式和外冷式。(1)内冷式:如图1所示。泵外壳用不锈钢制成。分子筛放在无氧铜翼片上,四周有镍网围住,防止分子筛漏掉。翼片间距适当,以保证分子筛的充分冷却。由上盖板的两个孔注入液氮后,分子筛便大量吸气,泵内被抽成真空。当液氮消耗完毕,
8、分子筛吸附的气体缓慢放出,泵内压强超过一个大气压时,冲开安全阀的氟橡胶塞子,气体排入大气中。这种吸附泵用7～8次后需加热再生一次。再生电炉是细棒状,由液态注入口插入,可使分子筛被加热到300～500℃。(2)外冷式:如图2所示。泵壳是一个不锈钢圆筒,焊上辐射状铜制导热片(图a)或液氮冷却管(图b),以保证分子筛冷却良好,泵的中心安放一个顶端封闭的圆柱状金属网
