評述現(xiàn)有國產(chǎn)擴(kuò)散泵產(chǎn)品的進(jìn)展情況，存在的不足之處，今后應(yīng)努力改進(jìn)的方向。討論測量擴(kuò)散泵返油率的幾種方法，提出采用石英晶體振蕩器測量擴(kuò)散泵返油率的新建議。

1、對展出擴(kuò)散泵產(chǎn)品的評價(jià)

　　在第七屆國際真空展覽會上，看到了不少擴(kuò)散泵產(chǎn)品，其中感觸最深的有：會展中心門前展出最高大的、口徑1.6m的大型擴(kuò)散泵，應(yīng)該算是目前國內(nèi)最大型的擴(kuò)散泵，在此之前，國內(nèi)最大口徑的擴(kuò)散泵大約是1.2m；在展覽館二樓D座展臺上展出的、級數(shù)最多的五級擴(kuò)散泵，據(jù)了解應(yīng)該是五級泵同類產(chǎn)品中最矮的擴(kuò)散泵；各展臺上展出的擴(kuò)散泵產(chǎn)品外觀質(zhì)量普遍有了提高，可以說是上了一個(gè)檔次。在展覽會上，很難評論產(chǎn)品的性能，只能從產(chǎn)品樣本上和生產(chǎn)廠家的口頭介紹中去分析。從外觀上可以看出產(chǎn)品的功能齊全了，油面觀察窗清晰醒目，注放油口尺寸加大，水溫、油溫測量、報(bào)警功能明顯可見，加熱器多路控制有利于啟動(dòng)和節(jié)能；擴(kuò)散泵產(chǎn)品的加工工藝有了改進(jìn)，泵體、泵芯有關(guān)部件采用拉伸工藝，減少了焊縫，保證了質(zhì)量；臨界前級壓力提高了，最大可達(dá)75Pa；工作壓力范圍拓寬了，有些擴(kuò)散泵能在1.3×10-1Pa穩(wěn)定工作，返油率低，最低可達(dá)到1×10-2mg/cm2·min。

　　由此可見，近幾年來，擴(kuò)散泵產(chǎn)品從外觀、功能到性能都有了較大的進(jìn)展，這是擴(kuò)散泵生產(chǎn)廠家努力的結(jié)果，是擴(kuò)散泵用戶的喜訊，是我國工業(yè)技術(shù)水平發(fā)展、進(jìn)步的體現(xiàn)。

　　據(jù)了解還有些生產(chǎn)擴(kuò)散泵的廠家沒有來參展，只從參展的擴(kuò)散泵產(chǎn)品可以看出：產(chǎn)品的品種還不多，例如風(fēng)冷擴(kuò)散泵、內(nèi)加熱擴(kuò)散泵等沒有產(chǎn)品展出；產(chǎn)品的性能、特點(diǎn)還不夠突出，沒有名牌產(chǎn)品、沒有特色產(chǎn)品，大家展出的產(chǎn)品性能都差不太多，剩下的只有價(jià)格競爭了，這不是好的兆頭；有的參展人員對技術(shù)不太熟悉，缺乏樣本之外的知識，例如對最大出口壓強(qiáng)可達(dá)75Pa是靠什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，為什么能達(dá)到那么低的返油率，返油率是怎么測出來的等問題，參展人員很少有能說明白的，當(dāng)然，參展單位產(chǎn)品很多，要求每個(gè)人都很熟悉困難確實(shí)很大，但由于說不清楚，會使用戶產(chǎn)生信任危機(jī)感，懷疑性能指標(biāo)的準(zhǔn)確性，對產(chǎn)品銷售是不利的。

2、對發(fā)展擴(kuò)散泵產(chǎn)品的看法

　　擴(kuò)散泵具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低、性能穩(wěn)定可靠、使用方便、壽命長、沒有運(yùn)動(dòng)件、無振動(dòng)、無噪音等特點(diǎn)，受到廣大用戶的青睞。因此，擴(kuò)散泵是有發(fā)展前景的。

　　擴(kuò)散泵除了理論研究不夠深入，設(shè)計(jì)計(jì)算方法

　　不夠完善之外，主要的問題是耗能耗水和油污染。當(dāng)前世界各國普遍認(rèn)識到了能源危機(jī)，水資源短缺和油污染對產(chǎn)品質(zhì)量有影響。因此，解決擴(kuò)散泵的上述三個(gè)問題是擴(kuò)散泵產(chǎn)品生產(chǎn)廠家和用戶值得重視的研究方向。

　　2.1、關(guān)于能耗

　　擴(kuò)散泵的能源浪費(fèi)主要體現(xiàn)在加熱器上。至今為止，各擴(kuò)散泵生產(chǎn)廠家都使用裸露的電阻絲加熱，電爐盤與泵底之間的間隙不可避免，盡管有的廠家加了保溫措施，但收效不明顯，這一點(diǎn)可以從各廠家的擴(kuò)散泵樣本上體會出來。在生產(chǎn)實(shí)際中，大多數(shù)廠家沒有調(diào)壓器，無法調(diào)出最佳加熱功率。擴(kuò)散泵節(jié)能的辦法應(yīng)該是徹底改變現(xiàn)有加熱器的結(jié)構(gòu)。外加熱器可改成貼泵底的加熱器，消除空氣隙，增強(qiáng)導(dǎo)熱率；內(nèi)加熱器功率損失最小，利用率最高，如果再加上翅片，不但能增加傳熱面積，還可以提高油蒸汽的溫度和質(zhì)量，形成汽相加熱，減少油霧滴。這兩種方法并不是什么新概念，國外有產(chǎn)品、國內(nèi)有實(shí)驗(yàn)。可惜的是前些年的實(shí)驗(yàn)效果不佳，終告失敗。這不是實(shí)驗(yàn)者的錯(cuò)，而是受當(dāng)時(shí)技術(shù)、材料和工藝等條件的限制。這次展覽會上看到了新的加熱元件，給勇敢的實(shí)驗(yàn)者提供了條件和伙伴，不妨再試，為節(jié)約能源二次創(chuàng)新。調(diào)壓器是各擴(kuò)散泵生產(chǎn)廠家必備的裝置，認(rèn)真調(diào)試功率可在節(jié)能的同時(shí)，提高泵的性能。熱計(jì)算，優(yōu)化傳熱是理論工作者的任務(wù)，這方面的工作還很欠缺，需要有人去研究。

　　2.2、關(guān)于節(jié)水

　　擴(kuò)散泵節(jié)水比較麻煩，它與節(jié)能聯(lián)系在一起，定量過程需要從熱計(jì)算入手解決。定性分析可知，水冷套結(jié)構(gòu)比冷卻水管結(jié)構(gòu)浪費(fèi)水多一些，冷卻水管在泵體不同部位盤繞的疏密程度應(yīng)該有變化。對于小型擴(kuò)散泵不用水冷，用風(fēng)冷早已實(shí)現(xiàn)，口徑在200mm以上的擴(kuò)散泵，很少有風(fēng)冷泵。如果在嚴(yán)重缺水的地方工作，可以設(shè)想采用熱管技術(shù)，將擴(kuò)散泵水冷套做成熱管形式，在加熱器加熱油的同時(shí)，熱管中的介質(zhì)受熱蒸發(fā)，由液體變成氣體，氣體到達(dá)熱管頂部，即是泵口附近冷凝成液體，吸熱降溫。使熱管中的溫度分布與水冷作用相同，實(shí)現(xiàn)水冷改為熱管冷卻起到節(jié)水作用。

　　2.3、關(guān)于返油

　　擴(kuò)散泵返油到被抽空間，產(chǎn)生油污染，影響產(chǎn)品質(zhì)量是大家都很關(guān)心的問題。在制造擴(kuò)散泵性能標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定有返油率的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)擴(kuò)散泵廠家的產(chǎn)品樣本中也都寫有返油率這項(xiàng)指標(biāo)，有的廠家樣本中擴(kuò)散泵返油率可達(dá)1×10-3mg/cm2·min。這樣低的返油率是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢?用什么方法測出來的呢?據(jù)說是根據(jù)國外同類產(chǎn)品得出來的，不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。為降低擴(kuò)散泵返油率，應(yīng)該在泵的結(jié)構(gòu)、加熱功率方面下功夫。東北大學(xué)設(shè)計(jì)的低返油率擴(kuò)散泵如圖1所示(已申報(bào)專利)。生產(chǎn)出來的K-200D低返油率產(chǎn)品，用現(xiàn)有測量返油率的方法，測不出返油率。為測量返油率，應(yīng)該研究制定出新的返油率測試方法和標(biāo)準(zhǔn)。最早的測試方法是用錫箔紙采樣稱重法，因其不準(zhǔn)確而改用現(xiàn)在的測試罩采樣、滴管收集法，這種方法精度太低，對于現(xiàn)有的低返油率擴(kuò)散泵根本無法實(shí)施。

1.泵體　2.水冷帽　3.泵芯　4.擋油器　5.加熱器

圖1　低返油率擴(kuò)散泵

3、對返油率測試方法的建議

　　擴(kuò)散泵返油率不但與其結(jié)構(gòu)和加熱功率有關(guān)，而且還與裝配者的技術(shù)水平、調(diào)試技術(shù)有關(guān)。圖2(a)與(b)為同1臺老式結(jié)構(gòu)的油擴(kuò)散泵，在泵口蓋上有有機(jī)玻璃板，可定性觀察其返油形成情況(照片)，由于兩次泵芯裝配調(diào)整關(guān)系不同，出現(xiàn)返油率的部位不同，在相同時(shí)間內(nèi)的返油量不同。因此，在制定返油率測試方法及抽查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)給予關(guān)注。

(a)在噴咀一側(cè)大量返油，返油量大；(b)在噴咀周向均勻返油，返油量小

圖2　擴(kuò)散泵返油形成的情況照片

　　新型擴(kuò)散泵的返油率確實(shí)低了，返油率的測試方法也應(yīng)該相應(yīng)改進(jìn)。比較精確的方法應(yīng)該用分壓力測量和殘余氣體分析法。目前還沒有專門用來測油蒸汽分壓力的儀器，有待開發(fā)新產(chǎn)品。質(zhì)譜分析確是好辦法，但原理復(fù)雜，設(shè)備貴，一般技術(shù)人員操作困難。石英晶體振蕩器法似乎更容易一些。規(guī)定石英晶體尺寸(面積A)、固有頻率(f)、在擴(kuò)散泵口的安放位置和測試時(shí)間。如果石英晶體上有油膜沉積，其厚度為D，則石英晶體振動(dòng)頻率將發(fā)生變化，其值為$f，$f與D有一定的比例關(guān)系，而油蒸汽沉積的質(zhì)量$m=ADQ，Q為油的密度。將有關(guān)信號和參數(shù)傳給計(jì)算機(jī)，經(jīng)過適當(dāng)換算關(guān)系，可求出返油率。當(dāng)然這只是設(shè)想，具體實(shí)施需要研究解決相關(guān)問題，需要實(shí)驗(yàn)。建議有關(guān)部門想辦法建立研究基金，或有能力，有開拓精神的工廠出資，廠校結(jié)合開展研究工作。

4、結(jié)束語

　　擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)簡單，理論深?yuàn)W，研究工作難度大，以致于近些年來發(fā)展研究擴(kuò)散泵的文章很少。實(shí)際上擴(kuò)散泵需要研究的有關(guān)問題很多，只是受研究條件的限制，很難深入而已。相信在一定時(shí)機(jī)，研究工作會有新的突破。由于見微識淺，不當(dāng)之處請多指正。