機(jī)械捕集器的設(shè)計(jì)原則及其典型結(jié)構(gòu)
機(jī)械捕集器又稱(chēng)擋板、障板、機(jī)械阱。當(dāng)對(duì)降低返油率有更高要求時(shí),常被廣泛應(yīng)用,主要用來(lái)防止蒸氣流泵工作液的蒸氣分子返流進(jìn)入被抽容器。在高真空條件下,分子自由程大于管路的線性尺寸,蒸氣分子在真空空間作直線運(yùn)動(dòng)。返流的蒸氣分子是這樣通過(guò)管道進(jìn)入真空室的:蒸氣分子先碰撞管壁被吸留;由于熱運(yùn)動(dòng),管壁吸留的分子又蒸發(fā),再在更靠近真空室的管壁上被吸留,然后再蒸發(fā)……,這樣逐步進(jìn)入真空室中。因此在蒸氣進(jìn)入被抽容器的通路上安裝不同結(jié)構(gòu)的具有光學(xué)密閉性的板狀組件,阻擋住直線運(yùn)動(dòng)的蒸氣分子穿越,使其在壁板上凝結(jié)或反射回去,用這種機(jī)械阻擋的方法消除或減少蒸氣分子進(jìn)入被抽容器。
機(jī)械捕集器主要靠機(jī)械阻擋的方法來(lái)降低油蒸氣的返油率,而高速熱運(yùn)動(dòng)的蒸氣分子經(jīng)三次碰壁后,其能量大大損耗。因此,在設(shè)計(jì)光密性障板的時(shí)候,要求蒸氣分子在通過(guò)它的過(guò)程中,至少應(yīng)有一次以上使蒸氣分子與板壁碰撞。此外,要求板壁材料有較好的導(dǎo)熱性,盡可能保持較低的溫度。通常通冷卻水,以減少蒸氣凝結(jié)后的再蒸發(fā),常用的材料有銅、鋁、不銹鋼等導(dǎo)熱系數(shù)較大的金屬板。
在設(shè)計(jì)障板時(shí)應(yīng)注意以下原則
- ①光學(xué)密閉性,至少要擋住一次束流;
- ②有盡可能大的流導(dǎo);
- ③障板材料應(yīng)放氣率低,飽和蒸氣壓低,熱傳導(dǎo)性能好,易于加工;
- ④超高真空系統(tǒng)使用的障板應(yīng)能承受高溫烘烤。
典型的幾種機(jī)械捕集器的結(jié)構(gòu)如圖35至圖38所示。
圖35:?jiǎn)伟偃~窗式水冷捕集器
圖35是具有冷卻水管的機(jī)械捕集器,采用單百葉窗式捕集片,它能捕集大量的油蒸氣分子,由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而得到廣泛應(yīng)用。這類(lèi)結(jié)構(gòu)的捕集器片也可以用其他類(lèi)型,如人字型捕集片等。
圖36是雙百葉窗式水冷障板,其特點(diǎn)是采用雙百葉窗式捕集片和冷卻水套形式,捕集效果更好。圖37是錐狀環(huán)形水冷障板,其中心錐狀環(huán)形擋片沒(méi)封頂,適用于擴(kuò)散泵帶有擋油帽的情況。圖38是倒塔式水冷障板,效果較好,使用也較廣泛。