前蘇聯(lián)高真空擴散泵統(tǒng)一系列工作的回顧
詳細地介紹了前蘇聯(lián)1953年由國家制訂的高真空油擴散泵工業(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),對空氣的抽速為100~8000L/s,用 -1A號泵油獲極限壓力為(2~5)×10-6Torr。以后又補充一臺H-40T大泵抽速為32000L/s。抽速100和500L/s的泵為二級噴咀;抽速為2000、5000和8000L/s的泵為三級噴咀,而32000L/s的大泵出口連接一臺-3型油增壓泵。所有這些泵的最大出口壓力不低于0.1Torr,因此前級泵可直接用機械真空泵,不用增壓泵即能正常工作。1990年按國際標(biāo)準(zhǔn)口徑又研制了新系列產(chǎn)品,性能有所改進。本文對目前我國生產(chǎn)高真空系列擴散泵有一定的參考價值。
由于高真空油擴散泵產(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種高真空擴散泵為基礎(chǔ)(即抽速為100~26000L/s的高真空擴散泵),這些泵的主要性能如表1所示。
但是,這些已生產(chǎn)過的高真空擴散泵,有著致命的缺點,在新設(shè)計產(chǎn)品系列時必須加以克服。這些舊泵的主要缺點是:
單個泵相互之間,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 高真空擴散泵的主要性能(1948~1951年)
各個泵的結(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 主要外形尺寸和擴散泵典型結(jié)構(gòu)的零件數(shù)量(不計電加熱器)
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年價格計)
原H-5T這個泵的特征是:
與其余同類型的泵相比,它有最好的比特性(見表4)。
表4 H-15、H-4和H-5T擴散泵比特性比較表
在泵內(nèi)用三級導(dǎo)流管,第三級為噴射級。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散泵(-100和-15型泵)上應(yīng)用。在這個H-5T泵的運行試驗表明:在高抽速的大型擴散泵上裝置噴射級,實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,還降低了操作過程中的電能消耗達50%。
在導(dǎo)流管的下面裝有環(huán)形分餾裝置,加強了油在泵中的分餾過程,縮短了達到極限壓力的時間,并且極限壓力得到改善(見圖1)。
圖1 高真空油擴散泵的分餾裝置
導(dǎo)流管的固定是利用一個帶螺紋的中心拉桿。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程(圖2)。
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,高真空擴散泵的統(tǒng)一系列,則以原H-5T型擴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散泵,在1×10-5~1×10-4Torr壓力范圍內(nèi),對空氣的抽速從100~8000L/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為雙級泵,2000,5000和8000L/s為三級泵,第三級均為噴咀器。
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)品的研制過程,對我們統(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,請批評指出。