氣氛爐抽真空的幾種方式氣氛爐抽真空的幾種方式各有千秋,選擇何種方式往往取決于具體的工藝需求、設備條件以及成本考量。
一種常見的方式是采用機械泵抽真空。機械泵通過其內部的機械結構,不斷將爐內的氣體抽出,直至達到所需的真空度。這種方式操作簡便,成本相對較低,適用于大多數普通氣氛爐的抽真空需求。然而,機械泵的抽真空速度可能受限于其設計原理和泵的極限真空度,對于真空度的要求可能力不從心。
另一種高效的方式是使用分子泵抽真空。分子泵通過高速旋轉的轉子,將氣體分子撞擊并拋出爐外,其抽真空速度極快,且能達到的真空度。但分子泵的成本較高,且需要配備前級泵以排除大氣壓至低真空范圍的氣體,因此更適合對真空度有要求的場合。
除此之外,擴散泵也是一種常用的抽真空方式。它利用油蒸汽在泵體內形成的高真空環境,通過擴散作用將爐內的氣體分子排出。擴散泵適用于需要中等到高真空度的場合,其成本適中,但需要定期更換泵油以保持其性能。
隨著科技的進步,還有一些新型的抽真空技術正在不斷涌現,如低溫泵、離子泵等。這些新技術在抽真空效率、極限真空度以及穩定性等方面都有顯著的提升,但相應地,其成本和技術難度也較高。
氣氛爐抽真空通常有以下幾種方式,這些方式各有特點,適用于不同的應用場景和真空度要求:
活塞式真空泵抽真空
工作原理:利用活塞在氣缸內的往復運動,改變氣缸的容積,從而實現吸氣和排氣過程。當活塞向外運動時,氣缸容積增大,腔內壓力降低,氣體從被抽容器通過吸氣閥進入氣缸;當活塞向內運動時,氣缸容積減小,氣體被壓縮,壓力升高,通過排氣閥排出氣缸,如此循環達到抽真空的目的。
特點:結構相對簡單,制造和維護成本較低,適用于對真空度要求不特別高的場合,可獲得的極限真空度一般在 102 - 103Pa 左右。但抽氣速度相對較慢,且在較高真空度下,由于氣體稀薄,抽氣效率會顯著降低。
旋片式真空泵抽真空
工作原理:主要由定子、轉子、旋片等部件組成。轉子偏心地安裝在定子腔內,轉子槽內裝有旋片,當轉子旋轉時,旋片在離心力和彈簧力的作用下緊貼定子內壁滑動。轉子每轉一周,完成一次吸氣、壓縮和排氣過程。隨著轉子的連續轉動,不斷地將氣體從被抽容器中抽出并排出泵外,從而使容器內的壓力逐漸降低,達到抽真空的目的。
特點:具有體積小、重量輕、抽氣速率快、噪音低等優點,能在較寬的壓力范圍內有較高的抽氣速率,極限真空度一般可達 10?2 - 10?3Pa,適用于對真空度要求較高的氣氛爐。不過,它對被抽氣體中的灰塵和水汽比較敏感,需要配備相應的過濾和干燥裝置。
羅茨真空泵抽真空
工作原理:羅茨真空泵的泵腔內有兩個 “8" 字形的轉子,它們相互嚙合但不接觸,由同步齒輪帶動做反向等速旋轉。在旋轉過程中,轉子與泵殼之間形成封閉空間,氣體從進氣口進入這些封閉空間,隨著轉子的轉動,封閉空間內的氣體被輸送到排氣口排出,從而實現抽氣過程。由于羅茨真空泵的抽氣過程主要是靠轉子的旋轉來推動氣體,而不是靠壓縮氣體來排氣,所以它在較低壓力下仍能保持較高的抽氣速率。
特點:最大的特點是在高真空區域有很高的抽氣速率,能大大縮短抽真空的時間,通常與旋片式真空泵等前級泵配合使用,組成機組,可獲得 10?3 - 10??Pa 甚至更高的真空度,適用于需要快速獲得高真空度的氣氛爐,但羅茨真空泵不能單獨從大氣壓下開始抽氣,必須有前級泵配合。
擴散泵抽真空
工作原理:以低壓、高速運動的油或汞蒸汽流作為工作介質,當被抽氣體分子擴散到蒸汽流中時,會被蒸汽流攜帶到泵的出口,然后由前級泵抽走。在擴散泵內,蒸汽從噴口高速噴出,在泵壁附近形成低壓區域,被抽氣體分子由于壓力差而向低壓區域擴散,并被蒸汽流帶向泵的下部,通過排氣口排出泵外。
特點:可以獲得的真空度,通常能達到 10?? - 10??Pa 甚至更低,適用于對真空度要求的氣氛爐,如用于半導體制造、真空鍍膜等領域的氣氛爐。但擴散泵需要有前級泵來維持其前級壓力,且工作時需要加熱油或汞等工作介質,啟動時間較長,對工作環境和操作要求較高。
分子泵抽真空
工作原理:利用高速旋轉的轉子與氣體分子之間的碰撞和動量傳遞來抽氣。轉子上有許多傾斜的葉片,當轉子高速旋轉時,氣體分子與葉片發生碰撞,被葉片帶著向排氣口方向運動,從而實現抽氣。分子泵在高真空下,氣體分子的平均自由程較大,分子與葉片的碰撞概率增加,抽氣。
特點:抽氣速度快,能在短時間內達到高真空度,極限真空度可達到 10?? - 10??Pa,且對清潔的氣體有很好的抽氣效果,適用于對真空度和清潔度要求的氣氛爐,如在一些科研實驗和精密儀器制造中的氣氛爐。不過,分子泵價格較高,對使用環境和操作要求嚴格,且不能抽除高沸點的蒸汽和含顆粒的氣體。
綜上所述,氣氛爐的抽真空方式多種多樣,選擇時應綜合考慮工藝需求、設備條件以及成本等因素,以達到最佳的抽真空效果。