Вакуумный насос U12 Криогенный насос UIVac cryo - u12hsp

Криогенные насосы также называются криогенными вакуумными насосами, холодными насосами, конденсаторными насосами. Источником охлаждения для криогенных насосов может быть криогенная жидкость (жидкий азот или жидкий гелий) или криогенная холодильная машина. Здесь представлен криогенный насос холодильной машины, холодильная машина этого криогенного насоса производит охлаждение на двух температурных уровнях, соответственно, охлаждает две криогенные поверхности, откачиваемый газ охлаждается на криогенной поверхности.

1.Криогенный насос является

Настоящая тара содержит насосы с очень низкой температурой, которые улавливают газ из контейнера и выделяют его путем конденсации и адсорбции.
Поскольку механические движущиеся части невелики и не используют масло, можно достичь чистого высокого вакуума.
Для того чтобы криогенный насос эффективно выполнял выхлоп, давление пара при конденсации должно быть ниже 10 - 8 Па при адсорбционном балансе.
На рисунке 1 показано давление паров каждого газа, которое ниже давления паров азота и ниже 10 - 8 Па при охлаждении очень низкой температурной поверхности (криогенной поверхности или криогенной перегородки) ниже 20K. Газы с более высоким давлением пара, такие как водород, гелий и неон, не могут выделяться конденсатом при 20K, поэтому они выделяются адсорбентом ниже 20K.
Таким образом, криогенный насос может выделять все газы для получения сверхвысокого вакуума.

Рисунок 1. Давление паров различных газов

Формирование замороженных поверхностей обычно происходит с помощью небольших гелиевых холодильных установок с замкнутым циклом. Криогенные насосы используют небольшие гелиевые холодильные установки, которые не требуют регулярного пополнения хладагента, как криогенные насосы типа резервуара, и могут получить чистый сверхвысокий вакуум посредством простой работы, которая может работать непрерывно в течение длительного времени и стабильно.

Принцип действия и структура криогенного насоса

Пример CRYO - U8H иллюстрирует структуру криогенного насоса.
Холодильная машина криогенного насоса имеет 2 секции, 1 секция имеет большую холодильную способность, может охлаждаться до 80 K или ниже, 2 секции имеют меньшую холодильную способность, может охлаждаться до 10 - 12 K.
Блоки 15K (1) (конденсаторные пластины) и 15K (2) (адсорбционные пластины) устанавливаются на 2 секциях холодильной установки с экранами 80K и 80K на 1 секции с большей холодильной мощностью для защиты от теплового излучения (излучения) при комнатной температуре. Кроме того, для предотвращения того, чтобы поверхность адсорбента не была покрыта, адсорбент устанавливается на внутренней стороне перегородки, куда не может попасть концентрированный газ.

Рисунок 2.CRYO - U8H

Основными выхлопными газами криогенных насосов являются, ниже (1) - (3) и так далее.

(1) Воздух (N2, O2): остаточный газ после грубой откачки вакуумным оборудованием

(2) Выделение газа 1 H2O: основные компоненты газов, высвобождаемых из стекла, пластмассы, керамики, адсорбируемых на поверхности вакуумного контейнера (самая большая часть обычного вакуумного оборудования)

2 H2: Внутренняя диффузия металлической стенки вакуумной тары выделяется (сверхвысокая, вакуумная проблема) при высокой температуре, выпуск расплавленного металла (особенно алюминия) (испарение, распыление)

3 CO, CO2,
CH4, CnHm: Грязь на стенках вакуумного оборудования

(3) Импорт газа 4 Ar: оборудование для распыления

5 H2: ионная инъекция

6 О2: Оксиды

7 Прочее

По манометру пара видно, что при температуре водяного пара (H2O) ниже 130K давление пара будет ниже 10 - 8Па, азот (N2), кислород (O2), окись углерода (CO), аргон (Ar) и другие газы, которые не могут конденсироваться при 80K из - за высокого давления пара, должны конденсироваться и выходить через внешнюю поверхность щита (1) ниже 20K.

Газы с более высоким давлением пара, такие как гелий (He), водород (H2) и неон (Ne), не конденсируются при температурах от 10 до 20K, поэтому они адсорбируются и выделяются адсорбентом, установленным на внутренней стороне перегородки 15K (1) (конденсаторной пластины). Адсорбент устанавливается в перегородке 15K (2) (адсорбционная пластина), и для предотвращения того, чтобы поверхность адсорбента не была покрыта, адсорбент устанавливается на внутренней стороне перегородки, куда не может попасть концентрированный газ.
Внешняя поверхность экранированного барабана 80K, щита 80K и щита 15K (1) является зеркальной и отражает излучаемое тепло при комнатной температуре. Внутренняя поверхность экранированного барабана 80K была черной, чтобы предотвратить отражение излучения комнатной температуры внутри экрана 80K и попасть в экран 15K. Для нормальной работы криогенного насоса температура экранированного барабана 80K, щита 80K должна быть ниже 130K, а щита 15K должна быть ниже 20K.

Чтобы подтвердить эти температуры, на щите 80K установлена термопара CA, а на щите 15K - термометр давления паров водорода (H2VP) и низкотемпературный термопар MB. (Стандартная электрическая сила термопары CA 130K составляет - 5,5 мВ.)

3. Регенерация криогенных насосов и предохранительные клапаны

Нефтяные диффузионные насосы и турбомольные молекулярные насосы выпускают газ, испускаемый сжатием, за пределы насоса, но криогенные насосы хранятся в 15K - перегородке путем конденсации и адсорбции, поэтому они должны регулярно высвобождаться и регенерироваться.
Регенерация означает повышение температуры криогенного насоса до комнатной температуры и возвращение конденсированного или адсорбированного газа в газовое состояние. При низких температурах, в которых хранится большое количество газа, внутренняя часть криогенного насоса может превратиться в газ высокого давления во время регенерации, поэтому на криогенном насосе необходимо установить предохранительный клапан.
Рабочее давление предохранительного клапана установлено на уровне 20 кПа (манометрическое давление).
Защитный клапан используется в целях безопасности, поэтому не закрывайте предохранительный клапан или не используйте его для других целей.
Кроме того, не используйте его в качестве клапана выпуска газа во время регенерации. Когда предохранительный клапан работает, пыль из продувочного газа прикрепляется к поверхности o - ring, что приводит к утечке.

4. Криогенные насосные системы

Система криогенных насосов в основном состоит из

Элемент криогенного насоса & quot; 1 & quot; (включая блок холодильной установки)
Компрессорный блок "2"
"3" Шланг (2 корня)

Состав, после соединения, как показано на рисунке 3. Запуск криогенных насосов (криогенные насосы не могут запускаться при атмосферном давлении) и регенерация требуют грубого насоса (приготовленного клиентом).

Рисунок 3. Система криогенных насосов

Свойства криогенного насоса

Основные характеристики криогенных насосов: (1) Характеристики охлаждения охлаждения охлаждения (2) Скорость выхлопа (3) емкость выхлопа (4) Максимальный расход (5) Перекрестное давление (6) Предельное давление (7) Потенциал тепловой нагрузки и так далее.
Эти проекты Цзян описывает ниже.

1. Характеристики охлаждения с охлаждением (cool - down)

Поскольку криогенный насос не может быть запущен при атмосферном давлении, требуется насос грубого насоса. В случае грубой откачки с помощью вращающегося насоса криогенный насос ULVAC Cryo 40 Па не вызывает обратного потока пара масла. Все газы, остающиеся в насосе, адсорбируются адсорбентом в криогенном насосе. Время охлаждения зависит от следующих факторов.

Таблица 1. Факторы, влияющие на время охлаждения

Причина

Время охлаждения

1. грубое давление высокое удлинение

2. Высокая температура насоса

3. Состав остаточного газа после грубой откачки сухой (сухой в насосе)

Снижение влажности

4. Загрязнение насосов затянулось

Время охлаждения зависит от метода регенерации. При использовании азотной продувки или нагревательной зоны для повышения температуры влага становится меньше и сухой, а вакуумная изоляция становится труднодостижимой, поэтому время охлаждения увеличивается. Кроме того, обратите внимание, что небольшие утечки также могут привести к увеличению времени охлаждения или не могут быть охлаждены (особенно обратите внимание на утечку, вызванную предохранительным клапаном). Кроме того, область 60 Гц охлаждается на 10 - 15% быстрее, чем область 50 Гц. Обычно время охлаждения определяется как время, необходимое для того, чтобы температура перегородки 15K была ниже 20K, как показано в таблице 4 - 2.

2. Скоростные характеристики выхлопных газов

2 - 1. Выхлопные свойства воды

Если температура поверхности замерзания составляет менее 150K, вероятность конденсации охлажденной воды составляет почти 1. Как правило, температура во время работы криогенных насосов с экранированным барабаном 80K и 80K составляет менее 130K (обычно около 80K), поэтому скорость выхлопа криогенных насосов относительно воды равна идеальной скорости выхлопа калибра экранированного барабана 80K. Для молекулярной массы М идеальная скорость выхлопа s = 62,5 / M1 / 2 (L / s / cm2) (20°C) для воды, M = 18 идеальная скорость выхлопа s = 14,7 (L / s / cm2). Площадь всасывающего отверстия экранированного барабана 80K A (cm2), скорость выхлопа криогенного насоса для воды S = s. A (L / s).

Например, криогенные насосы типа 8, всасывающие отверстия с экранированным барабаном 80K имеют площадь около 275 см2 и скорость выхлопа для воды 4000 л / с. Такой же расчет производится для газов, конденсируемых и выходящих из экрана 80K (например, CO2, NH4). Скорость выхлопа CRYO - U8H для CO2 рассчитана со скоростью 4000 л / с для воды и молекулярной массой CO2 44, SCO2=SH2O X ( 18 / 44 )1/2=2560 L/s。

Таблица 2. Скорость выхлопа воды криогенными насосами

Калибр

модель

Скорость выхлопа (L / s)

6 U6H 2100

8 U8H,U8H-U,U8HSP 4000

10 U10PU 6900

12 U12H,U12H-K2,U12HSP 9500

16 U16,U16P 16000

20 U20P 29000

22 U22H 39000

30 U30H 70000

2 - 2. Характеристики выхлопных газов для Ar, N2 (конденсаторные газы)

Газы с относительно высоким давлением пара, такие как N2, Ar, CO и O2, не конденсируются экраном 80K или экраном 80K, а конденсируются и выделяются при температуре ниже 20K.
Если температура поверхности замораживания ниже 20K, вероятность захвата охлажденного конденсатного газа составляет 1, а скорость выхлопа криогенного насоса в области молекулярного потока постоянна, поскольку проводимость от воздухозаборника к криогенному щиту в области молекулярного потока постоянна.

Значение скорости выхлопа криогенного насоса в руководстве по продукту - это скорость выхлопа азота в области молекулярного потока. Скорость выхлопа конденсатного газа неожиданной молекулярной массы азота М рассчитывается по следующей формуле.

SM=SN2×(28/M)1/2(L/s) ・・・・・・・(1)
СН

2: Скорость выхлопа азота (L / s)

Например, скорость выхлопа CRYO - U8H для аргона, как видно из таблиц 6 - 3, SN2 = 1700 (L / s) и молекулярная масса аргона M = 40, рассчитывается по этой формуле.
Sar = 1700X (28/40) 1 / 2 = 1400L / с

Рисунок 1. Скорость выхлопа CRYO - U для азота

модель

Скорость выхлопа (L / s)

U6H 750

U8H/U8H-U/U8HSP 1700

U10P 2300

U12H 4000

U12HSP 4100

U16/U16P 5000

U20P 10000

U22H 17000

U30H 28000

Таблица 3. Скорость выхлопа азота различными криогенными насосами (значения Руководства по продуктам)

Когда воздушный поток переходит от молекулярного потока к среднему (переходный поток), проводимость пропорциональна давлению, поэтому скорость выхлопа увеличивается. Однако, поскольку тепло, поступающее в криогенный насос, увеличивается с увеличением давления, предел выхлопа криогенного насоса достигается, когда тепловая нагрузка превышает холодильную мощность холодильной установки. Исходя из этой тепловой нагрузки, ULVAC Cryo определяет расход при температуре низкотемпературного щита до 20K как максимальный (см. Хотя максимальный расход увеличивается с увеличением холодильной мощности, скорость теплопередачи конденсатора также ограничена из - за более сильной холодильной мощности, поэтому температурный градиент возникает в направлении толщины. Если температура поверхности конденсата слишком высока, чтобы превышать предел, газ не конденсируется, поэтому скорость выхлопа становится 0, становится физическим пределом выхлопа.

2 - 3. Скорость выхлопа для H2, He, Ne (неконденсационный газ)

H2, He и Ne являются газами с самым высоким давлением пара, которые в районе 20K не могут быть выведены из конденсации из - за слишком высокого давления пара и поэтому также известны как неконденсационные газы. Поскольку эти газы не могут быть высвобождены путем конденсации, они высвобождаются путем адсорбции адсорбентом, охлаждаемым ниже 20K. Адсорбент насыщен при адсорбции неконденсационного газа, поэтому скорость выхлопа медленно снижается. Когда скорость выхлопа падает до 80% от начального значения, количество газа, выделяемого в это время, определяется как количество выхлопа (описывается позже).
В неконденсированных газах водород является важным компонентом выбросов газов и важным для применения газом, поэтому форма была определена после подробного исследования. Примеров использования неона очень мало, поэтому данных очень мало. Кроме того, гелий является наиболее сложным газом для адсорбции и может выделяться только 1 / 100 - 1 / 1000 аргона, поэтому использование криогенных насосов для выхлопа не рекомендуется.

модель
КРИО-У

Скорость выпуска
(л/с)

максимальный поток
(Pa・L/s)

Поток выхлопных газов
(Pa・L)

-U6H 1100 1,1 × 102 3,1 × 105

-U8H 2700 2,4×102 1,0×106

-U8HSP 3200 2,4×102 1,0×106

-U10PU 3600 1,5×102 6,7×105

-U12H 6000 4,1 × 102 9,8 × 105

-U12HSP 6000 4,1×102 1,6×106

-U16 10000 4.1×102 2.4×106

-U16P 10000 4,5×102 2,4×106

-U20P 18000 5,0×102 4,6×106

-U22H 25000 1,3 × 103 8,5 × 106

-U30H 43000 7,4×102 1,5×107

Таблица 4. Выбросные свойства CRYO - U для водорода

Рисунок 2.Скорость выхлопа CRYO - U для водорода

3. Выхлопная способность криогенного насоса

3 - 1. Объем выхлопных газов для застывших газов

Газы, выделяемые при конденсации, представляют собой (1) газ, выделяемый (главным образом, вода) через экранированные барабаны 80K или перегородки 80K, и (2) газ, выделяемый через перегородки 15K (азот, аргон, кислород и т.д.).

(1) Выхлопная способность воды
Когда вода конденсируется на перегородке 80K, толщина льда увеличивается, проводимость перегородки 80K уменьшается, а скорость выхлопа газа, который конденсируется и адсорбируется через перегородку 15K, уменьшается. Из - за необходимости регенерации количество воды, выделяемой в это время, является пропускной способностью, и нет четкого определения пропускной способности воды. Однако значения, приведенные в таблице ниже, могут служить приблизительным ориентиром для границ выхлопных газов воды. (Обратите внимание, что единица выхлопных газов - g (г))

модель

Вместимость выхлопных газов (g)

CRYO-U6H 40

CRYO-U8H, U8H-U 90

CRYO-U10PU 170

CRYO-U12H 260

CRYO-U16,U16P 500

CRYO-U20P 1000

CRYO-U22H 1400

Таблица 5. Объем выхлопных газов криогенных насосов для воды (ссылка)

(1) Ситуация с избытком воды

Пластик

Стекло

Керамика

(2) Обратите внимание на регенерацию при большом количестве воды

Когда температура повышается, лед тает.

При грубой откачке не замораживайте воду.

Удаление воды из насоса.

Проверьте производительность вращающегося насоса (обратите внимание на эмульсию масла)

(2) Выхлопная способность аргона

Проблема с газом, выделяющимся из конденсата 15K, заключается в пропускной способности аргона в процессе распыления. Толщина газоконденсатного слоя аргона, конденсированного на внешней поверхности щита 15K, увеличивается, когда он попадает в экран 80K и защитный барабан 80K с более высокой температурой или когда температурный градиент самого слоя аргона повышает температуру поверхности аргона. В таких случаях конденсация становится невозможной. В этот момент количество выбрасываемого аргона является пропускной способностью. ULVAC Cryo определяет пропускную способность аргона как [количество аргона, которое закрывает главный клапан и давление которого не падает ниже 1,3x10 - 4Па через пять минут после закрытия основного клапана]. Рисунок 6 - 3 представляет собой непрерывный импорт аргона 200 CCM, значение давления CRYO - U12HSP после остановки импорта в течение 5 минут, количество выхлопных газов превышает 4,3 × 108Pa · L начало, давление внезапно восстанавливается, поэтому выхлопные газы составляют 4,3 × 108Pa · L. В таблице 6 - 6 показана пропускная способность каждого типа криогенных насосов.

Рисунок 3. Восстановление давления CRYO - U12HSP (пример измерения)

Модель Cryo -

Вместимость выхлопных газов (Pa. L)

-U6H 5,6×107

-U8H, U8H-U 1,0 × 108

- U8HSP 2,5×108

- U10PU 1,0 × 108

- U12H 2,1 × 108

- U12HSP 4,3×108

- U16, U16P 4,3 × 108

-U20P 5,8×108

-U22H 8,1×108

-U30H 7,8×108

3 - 2. Объем выхлопных газов, не являющихся конденсаторными газами

Водород, гелий, неон и другие газы, которые не могут быть выведены из конденсации около 10K, адсорбируются адсорбентом на внутренней стороне 15K - перегородки. Таким образом, с увеличением адсорбции, будет приближаться к состоянию насыщения, (1) скорость выхлопа уменьшается, (2) давление адсорбционного баланса увеличивается, производительность выхлопа медленно снижается, в конечном итоге выхлоп не может быть выполнен. ULVAC Cryo определяет пропускную способность водорода как адсорбцию водорода до тех пор, пока скорость выхлопа водорода не снизится до 80% от начальной скорости выхлопа. Для того чтобы сорбент мог выполнять заданную адсорбционную способность, он должен быть очищен. Загрязнение сорбентом является

(1) При адсорбции конденсатных газов (главным образом воздуха)
(2) При адсорбции влаги
(3) При адсорбции нефтяных паров

Когда эти вещества поглощаются в больших количествах, способность адсорбировать водород уменьшается. Воздух и влага могут быть удалены путем регенерации криогенных насосов, но после того, как пар масла адсорбируется, его нельзя удалить снова, и в это время необходимо заменить 15K перегородку (2) (адсорбционную пластину). Чтобы поддерживать адсорбционные свойства криогенного насоса для водорода, абсолютно необходимо избегать возврата пара масла в криогенный насос.
На рисунке 4 показана связь между скоростью выхлопа водорода и пропускной способностью выхлопа водорода, в которой S - скорость выхлопа, а C - пропускная способность выхлопа. Скорость и пропускная способность выхлопных газов различных типов см. Рисунок 4.

Рисунок 4. Отношение скорости выхлопа водорода к пропускной способности

Тепловая нагрузка и максимальный расход криогенных насосов

Тепловая нагрузка криогенного насоса - радиационная теплота и газовая нагрузка (газовая теплопроводность, тепло конденсации), соответственно, дает следующие уравнения.

σ

Постоянная Больцмана 5,67 × 10 - 12W / cm2 / K4

εAV

: Средний уровень радиации

Т1

: Температура низкотемпературной поверхности (K)

Т2

: Температура поверхности высокой температуры (K)

A

: Площадь нагрева (cm2)

A1: Внутренняя сторона A2: внешняя сторона

γ

Коэффициент теплоемкости газа

ａ0

: Средний коэффициент термической адаптации

Ｐ

: Сила 圧 (Па)

M

: Молекулярная масса

Т1

:: Температура точки измерения силы P (K)

Т2

: Температура низкотемпературной поверхности (K)

A: Площадь нагрева (cm2)

Средний коэффициент термической адаптации формула A0 (A1 < A2)



Коэффициент адаптации А1, А2 (приблизительное значение)

γ

: Тепло конденсации (H2, He, Ne слово, адсорбционное тепло) (W / Pa. L / s)

ТК

: Температура низкотемпературной поверхности (K)

Тг

: Температура газа (К)

S

: Скорость выхлопа криогенного насоса (L / s) SP: (Pa. L / s)

P

• Сила (Torr)

КП

:: Средняя удельная теплоемкость газа (W / (Pa. L / s) / K)

Тепловая нагрузка на секции 1 холодильной установки представляет собой теплопроводность излучаемого тепла и газа, которая обычно является излучающей теплотой, если она не используется непрерывно в диапазоне 10 - Па. На холодильную мощность секции 2 влияет тепловая нагрузка секции 1, а если тепловая нагрузка секции 1 увеличивается, то холодильная мощность секции 2 снижается, а максимальный расход снижается.
Поэтому, когда в криогенный насос поступает большое количество газа, поддерживайте криогенный насос в чистоте (уменьшайте излучаемое тепло) и уменьшайте тепловую перегрузку, вызванную тепловым излучением. Как правило, большие криогенные насосы имеют большую площадь нагрева и имеют больше теплового излучения, поэтому им нужна холодильная машина с большей холодильной мощностью. Максимальный расход криогенного насоса определяется как расход при температуре конденсата (или адсорбционного тепла), когда температура криогенного насоса достигает 20K при стандартном тепловом излучении. Если насос имеет тот же диаметр, чем больше холодильная мощность холодильной установки или чем больше скорость выхлопа, тем больше максимальный расход. Например, CRYO - U16 и U16P имеют один и тот же калибр, имеют одну и ту же скорость выхлопа, а холодильная установка U16P (R50) имеет большую холодильную мощность, чем холодильная установка U16 (R20), поэтому максимальный расход больше.
Максимальное рабочее давление Pmax для криогенных насосов достигается путем деления максимального расхода Qmax на скорость выхлопа Smax в это время. (Pmax=Qmax/Smax)。 В случае аргона Pmax составляет около 10 - 1Па, что является промежуточным потоком. В таблице 7 показан максимальный объем трафика для различных моделей.

Максимальный расход криогенного насоса

аргон
（Pa・ Л/с)

Водород
（Pa・ Л/с)

CRYO-U6H

1.1×103 1.1×102

CRYO-U8H, U8H-U, U8HSP

1.2 × 103 2,4 × 102

Крио-У10ПУ

8.0 × 102 1.5×102

CRYO-U12H, U12HSP

2.0 × 103 4.1 × 102

Крио-У16

1.4 × 103 4.1 × 102

Крио-У16П

1.6×103 4.5×102

Крио-У20П

1.1×103 5.0×102

Крио-U22H

4.1×103 1.3×103

CRYO-U30H

2.7 × 103 7,4 × 102

Кросс - сила (cross over)

При перекрёстном давлении вакуумный бак при грубой откачке открывает главный клапан и переключается на криогенный насос, давление вакуумного бака (грубое давление). Максимальное допустимое давление грубой откачки на данном этапе является максимально допустимым перекрестным давлением. В момент открытия главного клапана газ из вакуумной канавки поступает в криогенный насос, и если количество газа превышает предел, криогенный насос не может снова восстановить выхлопную способность, температура повысится, и все выхлопные газы будут выпущены. Максимальное количество газа (максимальное всасывание газа, которое может быть обработано) делится на объем вакуумной камеры для получения максимально допустимого перекрестного давления.

Максимальное количество газа, которое может быть обработано, является предельным значением для восстановления выхлопных свойств (обычно температура криогенного щита превышает 20K). Как правило, по соображениям безопасности, предел давления грубой откачки составляет 1 / 2 от максимально допустимого перекрестного давления, полученного в виде формулы (1). Кроме того, если вы хотите повысить коэффициент безопасности, значение температуры перегородки криогенного насоса, когда она не превышает 20K, может быть установлено как максимально допустимая температура пересечения. Максимальное количество обрабатываемого газа при всасывании изменяется в зависимости от тепловой нагрузки на криогенный насос и количества конденсата в криогенном насосе.

Таблица 6 - 8 содержит ссылки на максимальное количество вдыхаемого газа (по отношению к воздуху), которое может обрабатываться различными моделями. Например, в случае U8H максимально допустимое перекрестное давление для вакуумных контейнеров емкостью 100L Pmax составляет 133000Pa. L, Pmax 133000Pa.L / 100L = 1330Pa, при грубой откачке менее 1330Pa. Обычно коэффициент безопасности равен 2 и выше, т.е. сила грубого натяжения установлена на уровне 665Па. Максимальное количество обрабатываемого всасываемого газа составляет 20000Па, если оно не превышает 20K, p = 200000 / 100 = 200Па. Когда вакуумный сосуд имеет большой объем и давление грубого насоса ниже 40 Па, необходимо принять меры для предотвращения возврата пара масла, установки большего насоса или увеличения количества насосов, чтобы давление грубой обработки было 40 Па или выше.

6. Прибытие

При отсутствии расхода газа в криогенном насосе достигается давление паров и коэффициент конденсации (при гипотетическом значении 1) конденсатного газа для различных газов при низкой температуре поверхности, полученные по следующей формуле.

Pg = Ps (Tg / Ts) 1/2

Ц

Температура на низкой температуре 10 - 20K

Пс

:: Давление паров газа при температуре Ts (водород - давление адсорбционного равновесия) (Па)

Тг

:: Температура газа - 300K

Из конденсаторных газов самым высоким давлением пара является азот, для которого давление достигается при температуре поверхности низкой температуры 10 - 20K, как показано на рисунке 6. Как правило, при отсутствии нагрузки, криогенные насосные перегородки 10 - 12K, давление пара ~ 10 - 21Па, при фактическом использовании можно игнорировать. Предельное давление водорода для неконденсационных газов определяется адсорбционным равновесным давлением. Как показано на рисунке 6 - 7, активированный уголь, используемый в криогенных насосах, обладает очень большой способностью к адсорбции водорода, и при работе в сверхвысоком истинном воздухе давление адсорбционного баланса водорода Pa также незначительно из - за очень небольшого количества выхлопных газов водорода. (Например, U8H (SH2O = 2700 L / s) абсорбция водорода, непрерывно работающего в течение одного месяца при 1,3x10 - 8Pa, составляет Q = 1.3×10 - 8x2700×30x24×3600 = 91 Па, поэтому предельное давление криогенного насоса определяется количеством газа, импортируемого в криогенный насос, и скоростью выхлопа. Как правило, предельное давление мономера криогенного насоса измеряется минимальным притоком газа в криогенный насос при использовании слепого фланца на криогенном насосе. Кроме того, предельное давление будет сильно различаться в зависимости от спецификаций криогенных насосов (стандартные спецификации и сверхвысокие вакуумные спецификации), давления грубого насоса, выпечки или нет. Как правило, при наличии O - RING, грубой перекачке 40 Па, без выпечки, предельное давление 12 - часовой работы составляет (1 - 4) X10 - 6Па. На рисунке 6 - 7 показаны измерения состава остаточного газа при выпечке и без нее. Кроме того, в таблице 6 - 9 показаны эталонные значения предельного давления для отдельных криогенных насосов. В случае выпечки сверхвысокой вакуумной спецификации можно получить 10 - 10TPA вакуума. Предельное давление устройства зависит от количества газа, выделяемого устройством (P = Q / S).

Рисунок 6. Предельное давление, определяемое давлением пара

кривая температуры адсорбции активированного угля к водороду

Предельное давление криогенного насоса (ссылка)

спецификация

Давление грубой откачки (Па)

выпекать

Предел (Па)

стандарт

40
40 Нет
(100 ~ 150 ℃) × (3 ~ 10 ч) (1 ~ 4) × 10-6
(1 - 4) x 10 - 7

超高真空

10 - 2 - 10 - 3
10 - 2 - 10 - 4
10 - 2 - 10 - 3 Нет
(200 ~ 220 ℃) × (3 ~ 8 ч)
(200 - 220 °C) × приблизительно 20h 10 - 8
10 - 9
10 - 10 лет

[Основы криогенных насосов 5]

Конструкция и принцип охлаждения холодильной установки

Конструкция и принцип охлаждения холодильной установки
1. Принцип замораживания (общее описание использования)

Рисунок 1. Принцип замораживания

Типичный цикл охлаждения для криогенных насосов
(1) Цикл Gifford - McMahon (цикл G - M)
(2) Цикл Modified - Solvay (цикл M - Solvay)

2. Цикл замораживания, используемый криогенными насосами
Пример CRYO - U8H иллюстрирует структуру криогенного насоса.
Холодильная машина криогенного насоса имеет 2 секции, 1 секция имеет большую холодильную способность, может охлаждаться до 80 K или ниже, 2 секции имеют меньшую холодильную способность, может охлаждаться до 10 - 12 K.
Блоки 15K (1) (конденсаторные пластины) и 15K (2) (адсорбционные пластины) устанавливаются на 2 секциях холодильной установки с экранами 80K и 80K на 1 секции с большей холодильной мощностью для защиты от теплового излучения (излучения) при комнатной температуре.

На рисунке 2 - 2 показан принцип действия цикла G - M и диаграмма P - V (соотношение между давлением P и объемом V в расширительной камере).

Цикл 2 - 1.G - M
Цикл G - M - это способ охлаждения, разработанный Gifford в конце 1950 - х годов, с механическим приводом и использованием дифференциального давления рабочего газа. Цикл G - M очень эффективен, но скорость привода может быть медленной, кроме того, внутреннее использование уплотнения имеет легкую нагрузку и является высоконадежным способом охлаждения. Здесь будут описаны циклы охлаждения, управляемые механическими компрессорами, используемыми в ULVAC Cryo.

Заменитель А находится в нижней части цилиндра. В этот момент клапан низкого давления закрывается, клапан высокого давления открывается.

Б

a) Части цилиндра при комнатной и низкой температурах заполняются газом высокого давления.

Б

Внутри цилиндра B становится высокое давление.

Б

(b) Заменитель тянется вверх, гелий при комнатной температуре охлаждается аккумулятором, а криогенная часть заполняется.

Б

C Самая большая площадь криогенной части. В этот момент клапан высокого давления закрывается, клапан низкого давления открывается.

Б

c) газ высокого давления из секции криогенного насоса выделяется через аккумулятор. В этот момент из - за расширения Саймона проблема с газом падает, создавая низкие температуры.

Б

D Низкое температурное частичное давление.

Б

(d) Заменитель нажимается и охлаждается, а гелий, охлаждаемый аккумулятором, переносится в секцию комнатной температуры.

Б

Вернуться в A, цикл завершен.

Как и в этом случае, идеальная кривая P - V цикла G - M квадратична, и идеальная способность к замораживанию, если цикл 1 составляет t секунд

Идеал Q получен по следующей формуле.
Q идеальный = W/t

Реальная холодильная установка представляет собой двухступенчатую конструкцию, которая может быть получена при очень низких температурах ниже 15K. Кроме того, чтобы упростить структуру, аккумулятор встроен в интерьер переключателя и интегрирован с ним. На первом и втором сегментах уплотнения не имеют перепада давления, герметики имеют легкую нагрузку, длительный срок службы и высокую надежность.

Криогенные насосы серии CRYO - UCRYO-U12HSPКрио-У16CRYO-U16F

UIVacкрио-у12ХСП

Стандартные спецификации

Широкое разнообразие моделей, от диаметра 6 до диаметра 30.

Применение:

Вакуумное покрытие, поверхностный анализ, полупроводниковая обработка, распыленное покрытие, ионная инъекция и так далее.

Преимущества:

Создание других вакуумных насосов не может создать чрезвычайно чистую вакуумную среду, может выделять все виды газов, не требует жидкого гелия, поэтому эксплуатационные расходы низки, может быть установлено в любом направлении, конструкция компактна и проста, скорость выхлопа намного выше, чем ионный насос, турбомольный насос и так далее.

CRYO-U12HSP