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[低溫泵入門(mén) 2 ]
低溫泵的使用方法
1.低溫泵的安裝，設(shè)置
系列低溫泵因使用小型氦氣制冷機(jī)，可在任何方位進(jìn)行安裝。但從密封件的磨耗考慮，建議以同一方向使用。氫蒸氣壓溫度計(jì)應(yīng)安裝在便于讀取溫度數(shù)據(jù)的場(chǎng)所。壓縮機(jī)裝置應(yīng)放置在便于確認(rèn)壓力表的場(chǎng)所。并要求放置在水平地面（地面傾斜在±５°范圍內(nèi)）上。
為了便于進(jìn)行維修工作，要求低溫泵和壓縮機(jī)裝置的周圍留出一定空間。使用空冷式壓縮機(jī)時(shí)，為了讓空氣自然流通，前后應(yīng)留出３０ｃｍ以上空間。且要求定期對(duì)熱交換器是否被不純物堵住進(jìn)行確認(rèn)并清潔。
金屬軟管彎曲會(huì)導(dǎo)致氦氣漏泄。要求彎曲最小半徑為２５０mm。在需要對(duì)金屬軟管進(jìn)行彎曲時(shí)，應(yīng)使用帶有Ｌ型接頭的金屬軟管或彎頭。
圖１為低溫泵的使用代表例圖。在此圖中如粗抽壓力為４０Ｐａ的話，不會(huì)發(fā)生油氣逆流現(xiàn)象，則不需要使用粗抽用過(guò)濾器。如在使用粗抽用過(guò)濾器時(shí)，要求定期對(duì)粗抽用過(guò)濾器進(jìn)行再生。如使用干泵時(shí)，因不發(fā)生油氣逆流現(xiàn)象，則粗抽壓力不受限制。能抽什么程度，就可以抽到什么程度。低溫泵本身不需要電離真空計(jì)，但為了便于確認(rèn)低溫泵單體的極限壓力，建議在低溫泵上安裝電離真空計(jì)。在前面所述，低溫泵可向任何方位進(jìn)行安裝，但在排出大量水汽時(shí)，事先應(yīng)考慮好如何把再生時(shí)產(chǎn)生的水排好。
| 圖1:為低溫泵的使用代表例圖。 | |||||||||||||||||
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2.熱源的隔離及遮擋
低溫泵的冷凍能力因型號(hào)而異。１級(jí)冷頭降至80Ｋ的所需功率為數(shù)十瓦特，２級(jí)冷頭降至20Ｋ的所需功率為數(shù)瓦特。但真空裝置內(nèi)有蒸發(fā)源或加熱器等熱源。
如圖２表示直徑為254mm(10英寸)的面放出的輻射熱量。隨溫度的上升以及輻射率的加大所放出的熱量也隨之增加。因來(lái)自真空裝置的熱量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出低溫泵的冷凍能力，如這些熱量進(jìn)入低溫泵話，會(huì)導(dǎo)致低溫泵的性能即排氣功能降低。真空室內(nèi)存在熱源時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要對(duì)熱源進(jìn)行隔離。
圖2:φ254mm面放出的輻射熱及輻射熱與溫度的關(guān)系 |
圖３是存在熱源時(shí)的安裝例。圖①輻射熱直接入進(jìn)低溫泵內(nèi)，因此不可采用。（2）、（3）可以采用，但如熱源的溫度高時(shí)應(yīng)把經(jīng)反射后進(jìn)入低溫泵的輻射量也應(yīng)考慮在內(nèi)。
圖3:有發(fā)熱源時(shí)的安裝例
〈供參考，因輻射熱低溫泵所承受的熱負(fù)荷可由以下公式計(jì)算得出?！?br />
Q＝εAV?σ?A?（Tw4-T14） （W)
εAV:平均輻射熱,σ:玻耳茲曼常數(shù)＝5.67X10-12（W/cm2/K4）,A:受熱面積（cm2）
Tw:室溫壁的溫度（通常３００Ｋ）, T1:屏蔽筒?擋板的溫度（通常８０Ｋ）
3.冷卻水注意事項(xiàng)（水量及水質(zhì)）
壓縮機(jī)裝置有空冷式和水冷式兩種。且向壓縮機(jī)裝置的輸入電力的大部分都將變成熱。采用空冷式的情況下，這些熱在空冷扇與熱交換器中冷卻。因不需要提供冷卻水，不僅可以降低成本，也不需要進(jìn)行設(shè)置管道等優(yōu)點(diǎn)。但因產(chǎn)生的熱將全部排放于大氣中，需要進(jìn)行空氣凈化處理，且會(huì)產(chǎn)生噪音和塵埃。因此近年來(lái)普遍采用水冷式。
水冷式壓縮機(jī)的冷卻水的溫度過(guò)于低的話，壓縮機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油的粘度上升，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)裝置收到運(yùn)轉(zhuǎn)指令也無(wú)法啟動(dòng)或成超負(fù)荷狀態(tài)。相反冷卻水的溫度過(guò)于高或流量少的話，壓縮機(jī)的溫度變高或不能正常冷卻，導(dǎo)致熱控開(kāi)關(guān)動(dòng)作即壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。有關(guān)對(duì)冷卻水的水溫及流量，請(qǐng)參照使用說(shuō)明書(shū)，要求在規(guī)定范圍內(nèi)使用。如水溫低于10℃時(shí)，在停止壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)也需要停止供應(yīng)冷卻水。如不停止冷卻水的供應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的啟動(dòng)困難。且在停止壓縮機(jī)時(shí)存在壓縮機(jī)內(nèi)的冷卻水會(huì)有結(jié)冰的可能性時(shí)，會(huì)導(dǎo)致配管破裂的危險(xiǎn)，因此要求進(jìn)行空壓排水，把壓縮機(jī)裝置內(nèi)的冷卻水徹底排掉。
冷卻水要使用不會(huì)對(duì)配管產(chǎn)生腐蝕作用，且無(wú)含水垢等附著物的干凈的水。水質(zhì)差將會(huì)導(dǎo)致配管流經(jīng)變窄，流量減少，熱傳達(dá)不良即冷卻不良。如使用對(duì)配管產(chǎn)生腐蝕作用的冷卻水，熱交換器上將會(huì)出現(xiàn)細(xì)孔，導(dǎo)致重大事故。有關(guān)水質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)敝公司參照了日本冷凍空調(diào)工業(yè)會(huì)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于冷卻水內(nèi)會(huì)存在附著沉淀物等，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)變差。因此要求定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢查和對(duì)配管進(jìn)行清洗。
表1：冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（參照了日本冷凍空調(diào)工業(yè)會(huì)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）
| 項(xiàng) 目 | 普遍用 標(biāo)準(zhǔn)值 |
低溫泵用 推薦值 |
傾向 | ||
| 腐蝕 | 生成水垢 | ||||
| 標(biāo) 準(zhǔn) 項(xiàng) 目 |
pH (25℃) | 6.5～8.0 | 6.5～8.0 | ○ | ○ |
| 導(dǎo)電率(25℃) (μ S/cm) | 800以下 | 200以下 | ○ | ○ | |
| 氯化物離子 Cl- (mg Cl-/L) | 200以下 | 50以下 | ○ | ||
| 硫酸離子 SO2-- (mg Cl-/L) | 200以下 | 50以下 | ○ | ||
注意）○表示具有腐蝕作用或易生成水垢的項(xiàng)目。
4.低溫泵的運(yùn)轉(zhuǎn)及運(yùn)行循環(huán)
低溫泵的運(yùn)行由以下３個(gè)過(guò)程組成。
（1） 運(yùn)行開(kāi)始 低溫泵的粗抽真空及冷卻降溫
（2） 通常運(yùn)行 低溫泵對(duì)真空裝置進(jìn)行抽氣
（3） 停止運(yùn)行、再生 低溫泵停止運(yùn)行和進(jìn)行再生
1.運(yùn)行開(kāi)始（粗抽真空、冷卻降溫）
低溫泵的運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)步驟如下。
（1）接通主電源。
（2）壓縮機(jī)裝置為水冷式時(shí)，供應(yīng)冷卻水。
（3）粗抽至低溫泵內(nèi)壓力達(dá)到40Pa為止。（如抽至13～20Pa以下的話，油回轉(zhuǎn)泵內(nèi)的油蒸氣向低溫泵反流，導(dǎo)致低溫泵被油蒸氣污染。但使用干泵時(shí)，抽壓不受限制，抽至數(shù)Pa也無(wú)妨） 在進(jìn)行粗抽后通常進(jìn)行壓力上升測(cè)試。
壓力上升速度的推薦界限值為ΔＰ／Δｔ≦1.3Pa/min
（4）啟動(dòng)低溫泵。
（5）待低溫泵達(dá)到工作狀態(tài)。滿足以下條件時(shí)則說(shuō)明低溫泵達(dá)到了工作狀態(tài)，即可進(jìn)行抽氣工作。
●１５Ｋ冷凝板的溫度降至２０Ｋ以下
●８０Ｋ屏蔽筒的溫度降至１３０Ｋ（Ｋ熱電偶的起動(dòng)電壓為－５.５ｍＶ）以下降至此溫度為止所需時(shí)間（冷卻降溫時(shí)間）如表２所示因低溫泵型號(hào)而異。
（6）低溫泵將開(kāi)始通常運(yùn)行。
表2：各型號(hào)低溫泵的冷卻降溫時(shí)間?。ù殖檎婵眨海矗埃校幔?/span>
| 低溫泵型號(hào) | U6H | U8H | U8HSP | U10PU | U12H | U12HSP | U16 | U16P | U20P | U22H | U30H | |
| 冷卻降溫時(shí)間 （分） |
50Hz | 80 | 100 | 110 | 150 | 85 | 90 | 110 | 120 | 160 | 150 | 240 |
| 60Hz | 70 | 90 | 100 | 135 | 75 | 80 | 100 | 110 | 140 | 135 | 200 | |
（注意）在以下幾種情況下，實(shí)際冷卻降溫時(shí)間可能會(huì)比表中時(shí)間值長(zhǎng)。(1)低溫泵內(nèi)受污染，(2)熱負(fù)荷大，(3)由于再生操作等低溫泵內(nèi)完全變干燥，(4)粗抽完成后、殘留氣體中的Ｈe,Ｈ2,Ｎe氣體分壓超過(guò)０.１Ｐａ。
CRYO-U12Hの運(yùn)行循環(huán)例
2.通常運(yùn)行
待低溫泵進(jìn)入工作狀態(tài)，按下列步驟對(duì)真空室進(jìn)行抽氣。
（1）真空室內(nèi)的壓力達(dá)到最大容許交差壓力（參照６.５）為止對(duì)真空室內(nèi)進(jìn)行粗抽。（通常采用降至４０Ｐａ）。油回轉(zhuǎn)泵作為粗抽泵使用時(shí)，為防止油蒸氣向真空室內(nèi)反流，不可以抽至低于１３Ｐａ。干泵作為粗抽泵使用時(shí)，抽至１３Ｐａ以下也沒(méi)關(guān)系。
（2）打開(kāi)主閥門(mén)對(duì)真空室進(jìn)行精抽。
（3）真空室內(nèi)壓力達(dá)到所需壓力后即可進(jìn)行鍍膜，濺射等作業(yè)。
3.運(yùn)行停止
（1）關(guān)閉主閥門(mén)。
（2）把低溫泵切換ＯＦＦ狀態(tài)。
（3）水冷式壓縮機(jī)時(shí)，根據(jù)需要應(yīng)停止供應(yīng)冷卻水。
（4）待１５Ｋ冷凝板和８０Ｋ屏蔽筒的溫度完全降至室溫后，低溫泵內(nèi)的壓力達(dá)到１０～１００Ｐａ為止進(jìn)行粗抽。由于在升溫過(guò)程中所產(chǎn)生的氣化氣體，使得低溫泵內(nèi)壓力超過(guò)大氣壓的情況下，要求設(shè)置通氣閥進(jìn)行放大氣。防止泵內(nèi)壓力超過(guò)大氣壓。
4.低溫泵的再生
因低溫泵為貯存式真空泵，當(dāng)泵內(nèi)貯存的氣體量達(dá)到極限時(shí)，要求向外排放，使低溫泵恢復(fù)吸附排氣功能。此操作稱為再生(regeneration)。低溫泵排出的極限氣體量為排氣容量。當(dāng)下述任意情況出現(xiàn)時(shí)，即需進(jìn)行再生。
（1）１５Ｋ冷凝板的溫度超過(guò)２０Ｋ
（2）８０Ｋ屏蔽筒的溫度超過(guò)１３０Ｋ（－５.５ｍＶ）
（3）關(guān)閉主閥門(mén)過(guò)５分鐘后壓力降不到１.３×１０－４Pa以下
（4）排氣功能滿足不了裝置要求
通常的使用過(guò)程中，當(dāng)氣體量達(dá)到排氣容量時(shí)；在進(jìn)行裝置的維修作業(yè)時(shí)；或節(jié)假日里定期進(jìn)行再生作業(yè)。如在節(jié)假日里等無(wú)人操作情況下進(jìn)行再生時(shí)，可進(jìn)行自動(dòng)再生。
4-1.適用于各種用途的再生方法（完全再生及再生的效率化）
再生操作分３個(gè)步驟進(jìn)行。
（1）升溫過(guò)程
（2）粗抽真空過(guò)程
（3）冷卻降溫過(guò)程
為縮短再生時(shí)間應(yīng)縮短升溫時(shí)間和粗抽真空時(shí)間。為了能夠徹底地進(jìn)行再生，需完全升溫至室溫，并通過(guò)進(jìn)行有效粗抽，把吸附劑里的水分徹底除掉。冰在０℃ 以上溫度下才可融化，想要徹底除掉水分，需把溫度升至０℃以上。
（1）升溫過(guò)程的效率化
停止低溫泵運(yùn)轉(zhuǎn)，把溫度升至室溫的方法有以下幾種。
(1)自然升溫 :只需把低溫泵切換為ＯＦＦ狀態(tài)后放置即可
(2)電加熱帶 :把加熱帶裹在泵壁外表進(jìn)行加熱
(3)注入N2 :向低溫泵內(nèi)注入氮?dú)?，使得泵?nèi)部開(kāi)始加熱即縮短升溫時(shí)間
(4)注入N2＋加熱帶：(2)、(3)可并用
(5)注入熱N2 :向低溫泵內(nèi)注入溫度為７０℃的氮?dú)?br />
(6)注入熱N2＋電加熱器:并用(2)和(5)，最能縮短升溫時(shí)間
溫度升至室溫為止的時(shí)間，除上述方法外，因泵內(nèi)貯存的氣體量、種類及泵型號(hào)而異。因此事先不易估量其升溫時(shí)間。通常，注入氮?dú)夥ㄐ枰叮啊梗胺昼姟８鞣N再生方法所需升溫時(shí)間由表3所示。此表中把注入氮?dú)夥ㄋ钑r(shí)間定為1。僅可做參考值。
表3：升溫方法及升溫時(shí)間（參考值）
| 升溫方法 | 升溫時(shí)間的比率 |
| 1.自然升溫 | 3～6 |
| 2.電加熱帶 | ～1.2 |
| 3.氮?dú)鉀_洗法 | 1 |
| 4.氮?dú)鉀_洗法＋電加熱帶 | ～0.85 |
| 5.熱氮?dú)鉀_洗法 | ～0.80 |
| 6.熱氮?dú)鉀_洗法＋電加熱帶 | ～0.70 |
圖５:低溫泵的升溫過(guò)程 |
右圖表示低溫泵升溫時(shí)的狀態(tài)，大致可分為Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ４種模式。
A:氮?dú)鉀_洗法＋電加熱帶(水氣少時(shí))
屏蔽筒和擋板的溫度升溫至４０℃左右。通過(guò)除去泵內(nèi)水氣，可獲得良好的再生效果。
B:只用氮?dú)鉀_洗法（水氣少時(shí)）
是最普遍使用的再生方法。在水氣少時(shí)可獲得良好的再生效果。
C:氮?dú)鉀_洗法＋電加熱帶（排出大量水氣時(shí)）
在０℃下冰化解為水時(shí)升溫會(huì)停止一段時(shí)間。因使用電加熱帶，可縮短融化時(shí)間。（基板為玻璃或塑料時(shí)建議使用此方法）
D:只采用氮?dú)鉀_洗法或用自然升溫法排出大量水氣時(shí)，因加熱量少，冰很難融化為水。
在這種狀態(tài)下如進(jìn)行粗抽，因再生不能充分進(jìn)行會(huì)導(dǎo)致排氣性能降低。向玻璃或塑料進(jìn)行鍍膜時(shí)需要特別注意。對(duì)Ｋ熱電偶的起動(dòng)電壓是否降到０mV請(qǐng)進(jìn)行確認(rèn)。要求并用電加熱帶。尤其是在排出大量水氣時(shí)，把再生過(guò)程中的Ｋ熱電偶的起動(dòng)電壓記錄下來(lái)，判斷處于Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ４種的哪種模式，并確認(rèn)冰是否完全融化。
（2）粗抽真空過(guò)程
油回轉(zhuǎn)泵通常作為低溫泵的粗抽泵使用。使用油回轉(zhuǎn)泵的情況下，在高壓領(lǐng)域，因存在空氣的粘性流flashing作用，返流量極少。但壓力低于１５Ｐａ時(shí)，粘性流flashing作用降低，會(huì)出現(xiàn)油蒸氣返流現(xiàn)象。（參照?qǐng)D４－６）
從安全方面考慮敝公司低溫泵在粗抽壓力４０Ｐａ下可以啟動(dòng)。如粗抽至２０Ｐａ以下時(shí)請(qǐng)使用粗抽用過(guò)濾器。在使用沸石阱時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。(1)粗抽時(shí)間變長(zhǎng)、(2)水氣多時(shí)很快成飽和狀態(tài)、(3)產(chǎn)生塵埃、(4)需要定期進(jìn)行活性化。
在低溫泵內(nèi)存在大量水氣的條件下進(jìn)行粗抽的話，因隨著蒸發(fā)，熱量會(huì)被奪取，會(huì)導(dǎo)致水溫降低。水分少時(shí)，會(huì)完全蒸發(fā)掉。但水分多時(shí)，水將結(jié)冰后殘留，從而導(dǎo)致再生不良。在水分多的情況下，粗抽作業(yè)時(shí)如并用電加熱帶，可防止結(jié)冰。且在使用油回轉(zhuǎn)泵排出大量水分時(shí)，油會(huì)乳化，很難抽至４０Ｐａ。在這種情況下通常需要頻繁更換其油。但可采取以下措施。
(1) 使用油含量多，處水能力強(qiáng)的大型油回轉(zhuǎn)泵。
(2) 使用可對(duì)水和油進(jìn)行分離，具有排水器的油回轉(zhuǎn)泵。
(3) 使用機(jī)械增壓泵降低極限壓力。（但油回轉(zhuǎn)泵的油要定期更換。）
在處理大量玻璃，塑料時(shí)，因需要排出大量水氣，故要求事先做好措施。
4-2再生用各選購(gòu)配件
提高再生效果的方法有氮?dú)鉀_洗法和使用電加熱帶法。敝公司可向您提供再生氣體配管ＰＲ型（氮?dú)鉀_洗再生用）和再生用電加熱帶ＲＢＨ型。此外還可提供自動(dòng)再生控制裝置ＡＲＣ型。
圖６:再生氣體配管ＰＲ型
圖７:再生用加熱帶ＲＢＨ型
圖８:ＲＢＨ升溫特性
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ＲＢＨ型電加熱帶使用自限溫度的發(fā)熱體，因此不需要溫控器。因發(fā)熱體的電阻隨溫度的上升會(huì)增大，可控制電流，防止超過(guò)設(shè)定溫度值。因不使用雙金屬溫控器等，不會(huì)出現(xiàn)溫度過(guò)高等故障，非常安全。
如有產(chǎn)品相關(guān)的咨詢，請(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我們。
我們將會(huì)根據(jù)您的需求提出方案。
