Bomba de vacío U12 bomba criogénica uivac Crio - u12hsp

La bomba de baja temperatura también se llama bomba de vacío de baja temperatura, bomba de frío, bomba de condensación. La fuente de frío de la bomba criogénica puede ser un líquido criogénico (nitrógeno líquido o helio líquido) o un refrigerador criogénico. Aquí se introduce la bomba criogénica del modelo de refrigeración. el refrigerador de esta bomba criogénica produce refrigeración en dos niveles de temperatura, enfriando dos superficies criogénicas por separado, y el gas bombeado se enfría en la superficie criogénica.

1. la bomba criogénica es

Hay una superficie de temperatura extremadamente baja en el recipiente real, que capta el gas en el recipiente y lo exhibe a través de la condensación y adsorción.
Debido a que las piezas de movimiento mecánico son pocas y no usan aceite, se puede lograr un alto vacío limpio.
Para que la bomba criogénica realice eficazmente el escape, la presión de vapor en el momento de la condensación, la presión de equilibrio de adsorción en el momento de la adsorción debe ser inferior a 10 - 8 PA.
La figura 1 muestra la presión de vapor de cada gas, un gas inferior a la presión de vapor del nitrógeno, y cuando la superficie de temperatura extremadamente baja (superficie de baja temperatura o deflector de baja temperatura) se enfría por debajo de 20k, su presión de vapor es inferior a 10 - 8pa. Los gases con mayor presión de vapor, como el hidrógeno, el helio y el neón, no pueden descargar a través de la condensación a 20k, por lo que se descargan a través de adsorbentes por debajo de 20k.
De esta manera, la bomba criogénica puede expulsar todo el gas para obtener un vacío súper alto.

Figura 1. presión de vapor de varios gases

La forma de formar una superficie congelada suele utilizar un pequeño congelador de helio con un ciclo cerrado. La bomba criogénica utiliza un pequeño congelador de helio, que no necesita reabastecer el refrigerante regularmente como la bomba criogénica de almacenamiento de líquido, y puede obtener un vacío súper alto limpio a través de una operación simple, que puede funcionar continuamente durante mucho tiempo y de manera estable.

2. principio de acción y estructura de la bomba criogénica

El ejemplo de ryo - u8h muestra la estructura de la bomba criogénica.
El congelador de la bomba criogénica es de dos secciones, una sección tiene una mayor capacidad de refrigeración, se puede enfriar a 80 k o menos, y la capacidad de refrigeración de dos secciones es pequeña, se puede enfriar a 10 a 12 K.
El deflector de 15k (1) (placa de condensación) y el deflector de 15k (2) (placa de absorción) se instalan en el deflector de 80k y el cubo de blindaje de 80k en la sección 2 del congelador en la sección 1 con mayor capacidad de refrigeración para evitar la radiación térmica (radiación) a temperatura ambiente. Además, para evitar que la superficie del adsorbente no esté cubierta, el adsorbente se instala en el interior del deflector al que no puede entrar el gas concentrado.

Figura 2. kryo - u8h

Los principales gases de escape de la bomba criogénica son, los siguientes (1) - (3), etc.

(1) aire (n2, o2): gas residual después de la extracción gruesa del equipo de vacío

(2) emisión de gas 1 h2o: adsorbido en la superficie del recipiente al vacío (la parte más grande del equipo de vacío ordinario), el componente principal del gas liberado del vidrio, plástico, cerámica

2 h2: liberación por difusión en el interior de la pared metálica del recipiente al vacío (problema de uhv, vacío) alta temperatura, liberación de metales fundidos (especialmente aluminio) (vapor, pulverización)

3 CO, CO2 y
Ch4, cnhm: suciedad en la pared del equipo de vacío

(3) gas importado 4 ar: equipo de pulverización

5 h2: implantación de iones

6 o2: óxido

7 Otros

Según el manómetro de vapor, si la temperatura del vapor de agua (h2o) es inferior a 130 k, la presión del vapor será inferior a 10 - 8 pa, y gases como nitrógeno (n2), oxígeno (o2), monóxido de carbono (co), argón (ar), que no se pueden condensar a 80 k debido a la alta presión del vapor, deben condensarse y agotarse a través de La superficie exterior del deflector (1) por debajo de 20 K.

Los gases con mayor presión de vapor, como el helio (he), el hidrógeno (h2) y el neón (ne), no se condensan a temperaturas de 10 a 20 k, por lo que se absorben y descargan mediante adsorbentes instalados en el interior del deflector de 15 K (1) (placa de condensación). El adsorbente está instalado en un deflector de 15k (2) (placa de absorción) y para evitar que la superficie del adsorbente no esté cubierta, el adsorbente está instalado en el interior del deflector al que no puede entrar el gas concentrado.
La superficie exterior del cubo blindado de 80k, el deflector de 80k y el deflector de 15k (1) es un espejo que puede reflejar el calor radiante de la temperatura ambiente. La superficie interior del cubo blindado de 80k está ennegrecida para evitar que la radiación de temperatura ambiente se refleje en la superficie interior blindada de 80k y se inyecte en el deflector de 15k. Para que la bomba criogénica funcione correctamente, la temperatura del barril blindado de 80k y el deflector de 80k debe estar por debajo de 130k, y el deflector de 15k debe estar por debajo de 20k.

Para poder confirmar estas temperaturas, se instalaron termómetros CA en deflectores de 80 k, termómetros de presión de vapor de hidrógeno (h2vp) y termómetros termoeléctricos de baja temperatura tipo MB en deflectores de 15 K. (la fuerza eléctrica estándar del par ca de 130 k es de - 5,5 mv).

3. válvulas de regeneración y seguridad para bombas criogénicas

La bomba de difusión de aceite y la bomba molecular de turbina liberan el gas descargado por compresión fuera de la bomba, pero la bomba criogénica se almacena en un deflector de 15k a través de condensación y adsorción, por lo que debe liberarse y regenerarse regularmente.
La regeneración se refiere al aumento de la temperatura de la bomba criogénica a temperatura ambiente y el retorno del gas condensado o adsorbido al Estado del gas. Cuando las bajas temperaturas en las que se almacena una gran cantidad de gas están selladas, el interior de la bomba criogénica puede convertirse en gas de alta presión durante la regeneración, por lo que es necesario instalar una válvula de Seguridad en la bomba criogénica.
La presión de trabajo de la válvula de Seguridad se establece en 20kpa (presión de metro).
La válvula de Seguridad se utiliza por razones de seguridad, por lo que no cierre la válvula de Seguridad ni la utilice para otros fines.
Además, no lo utilice como válvula de Liberación de gas durante el proceso de regeneración. Cuando la válvula de Seguridad funciona, el polvo del gas de soplado, etc., se adhiere a la superficie de o - ring, lo que puede causar fugas.

4. sistema de bomba criogénica

El sistema de bomba criogénica se basa básicamente en

"1" unidad de bomba criogénica (incluida la unidad de congelador)
Unidad de compresor "2"
Mangueras "3" (2)

Composición, después de conectarse como se muestra en la figura 3. El arranque de las heces de la bomba criogénica (la bomba criogénica no se puede iniciar a presión atmosférica) y la regeneración requieren una bomba de extracción gruesa (preparada por el cliente).

Figura 3. sistema de bomba criogénica

Rendimiento de la bomba criogénica

Las principales propiedades de la bomba criogénica son: (1) características de enfriamiento y enfriamiento (2) velocidad de escape (3) capacidad de escape (4) flujo máximo (5) presión cruzada (6) presión límite (7) capacidad de carga térmica, etc.
Estos proyectos se explican a continuación.

1. características de enfriamiento y enfriamiento (cool - down)

Debido a que la bomba criogénica no se puede iniciar a presión atmosférica, se necesita una bomba de bombeo gruesa. En el caso de bombeo grueso con bomba giratoria, la bomba criogénica 40pa de ulvac cryo no causará el retorno del vapor de aceite. Todos los gases que quedan en la bomba son adsorbidos por adsorbentes en la bomba criogénica. El tiempo de enfriamiento se ve afectado por los siguientes factores.

Cuadro 1 factores que afectan al tiempo de enfriamiento

Para

Tiempo de enfriamiento

1. presión de tracción gruesa alta extensión

2. la alta temperatura de la bomba se alarga

3. la composición del gas residual después de la extracción gruesa se prolonga en seco (secado en la bomba)

Más agua y menos agua

4. la contaminación de las bombas se ha prolongado

El tiempo de enfriamiento se ve afectado por el método de regeneración. Cuando se utiliza una banda de soplado o calentamiento de nitrógeno para aumentar la temperatura, la humedad se vuelve menos seca y el aislamiento térmico al vacío es difícil de lograr, por lo que el tiempo de enfriamiento se alarga. Además, tenga en cuenta que las pequeñas fugas también pueden causar un tiempo de enfriamiento prolongado o no se puede enfriar (preste especial atención a las fugas causadas en la válvula de seguridad). Además, la zona de 60Hz se enfría un 10 - 15% más rápido que la zona de 50hz. En general, el tiempo de enfriamiento se define como el tiempo necesario para que la temperatura del deflector de 15k sea inferior a 20k, como se muestra en la Tabla 4 - 2.

2. características de la velocidad de escape

2 - 1. rendimiento del escape al agua

Si la temperatura de la superficie congelada es inferior a 150 k, la probabilidad de condensación del agua frente a la superficie congelada es casi 1. Por lo general, la temperatura durante el funcionamiento de los cubos de blindaje de 80 K y 80 K de la bomba criogénica es inferior a 130 K (generalmente alrededor de 80 k), por lo que la velocidad de escape de la bomba criogénica con respecto al agua es igual a la velocidad de escape ideal del calibre de los cubos de blindaje de 80 K. Si la velocidad de escape ideal s por unidad de superficie del gas de peso molecular m es S = 62,5 / M1 / 2 (l / S / cm2) (20 ° c), la velocidad de escape ideal de m = 18 es S = 14,7 (l / S / cm2). El área de entrada de aire del barril blindado de 80k a (cm2), la velocidad de escape de la bomba criogénica al agua S = s · a (l / s).

Por ejemplo, la bomba criogénica tipo 8 y la entrada de aire del barril blindado de 80k tienen una superficie de aproximadamente 275 cm2, y la velocidad de escape del agua es de 4000l / S. El mismo cálculo se realiza para los gases condensados y expulsados en un deflector de 80 K (por ejemplo, co2, nh4). El cálculo de la velocidad de escape del dióxido de carbono por kryo - u8h, la velocidad de escape del agua es de 4000l / s, y el peso molecular del CO2 es de 44, SCO2=SH2O X ( 18 / 44 )1/2=2560 L/s。

Tabla 2. velocidad de escape de la bomba criogénica para el agua

Calibre

modelo

Velocidad de escape (l / s)

6 U6H 2100

8 U8H,U8H-U,U8HSP 4000

10 U10PU 6900

12 U12H,U12H-K2,U12HSP 9500

16 U16,U16P 16000

20 U20P 29000

22 U22H 39000

30 U30H 70000

2 - 2. características de escape de ar y N2 (gas condensado)

Los gases con una presión de vapor relativamente alta como n2, ar, Co y O2 no se condensan por un deflector de 80 k o un blindaje de 80 k, sino que se condensan y descargan a temperaturas inferiores a 20 K.
Si la temperatura de la superficie congelada es inferior a 20k, la probabilidad de captura del gas condensado frente a la superficie congelada es 1, además, debido a que la conducción desde la entrada de aire hasta el deflector criogénico es constante en la zona de flujo molecular, la velocidad de escape de la bomba criogénica en la zona de flujo molecular es constante.

El valor de la velocidad de escape de la bomba criogénica en el Manual del producto es la velocidad de escape del nitrógeno en la zona de flujo molecular. La velocidad de escape del gas condensado con un peso molecular inesperado de nitrógeno M se calcula mediante la siguiente fórmula.

SM = SN2 × (28 / M) 1 / 2 (L / s) ・・・・・・・(1)
SN

2: velocidad de escape del nitrógeno (l / s)

Por ejemplo, la velocidad de escape del kryo - u8h al argón, que se puede ver en la Tabla 6 - 3 SN2 = 1700 (l / s), y el peso molecular del argón m = 40, se calcula a través de esta fórmula.
Sar = 1700X (28/40) 1 / 2 = 1400L / s

Figura 1. velocidad de escape del kryo - u para nitrógeno

modelo

Velocidad de escape (l / s)

U6H 750

U8H/U8H-U/U8HSP 1700

U10P 2300

U12H 4000

U12HSP 4100

U16/U16P 5000

U20P 10000

U22H 17000

U30H 28000

Cuadro 3. velocidad de escape del nitrógeno por varias bombas criogénicas (valor del Manual del producto)

Cuando el flujo de aire cambia de una molécula a un flujo intermedio (flujo de transición), la conducción eléctrica es proporcional a la presión, por lo que la velocidad de escape aumenta. Sin embargo, debido a que el calor importado a la bomba criogénica aumenta con el aumento de la presión, cuando la carga térmica supera la capacidad de refrigeración del congelador, se alcanza el límite de escape de la bomba criogénica. De acuerdo con esta carga térmica, ulvac cryo define el caudal cuando la temperatura del deflector de baja temperatura alcanza los 20 k como el caudal máximo (figura 6 - 10 puntos). Aunque el caudal máximo aumentará a medida que se fortalezca la capacidad de refrigeración, debido a que la capacidad de refrigeración es más fuerte, la conductividad térmica de la capa de condensación también es limitada, por lo que habrá un gradiente de temperatura en la dirección del espesor. Si la temperatura superficial de la capa de condensación es demasiado alta para superar el límite, el gas no se condensará, por lo que la velocidad de escape se convierte en 0, convirtiéndose en el límite de escape físico.

2 - 3. velocidad de escape para h2, he, ne (gas no condensado)

H2, he y ne son los gases con mayor presión de vapor, que a unos 20 k no se pueden descargar por condensación porque la presión de vapor es demasiado alta, por lo que también se llaman gases no condensables. Debido a que estos gases no se pueden descargar por condensación, el escape se realiza mediante la adsorción con un adsorbente enfriado por debajo de 20k. El adsorbente se satura cuando absorbe gas no condensado, por lo que la velocidad de escape disminuirá lentamente. Cuando la velocidad de escape cae al 80% del valor inicial, la cantidad de gas emitido en este momento se define como la cantidad de escape (descrita más tarde).
Entre los gases no condensables, el hidrógeno es un componente importante de los gases de emisión y un gas importante en la aplicación, por lo que el patrón se determina después de un estudio detallado. Hay pocos ejemplos del uso del neón, por lo que hay pocos datos. Además, el helio es el gas más difícil de absorber y solo se puede descargar de 1 / 100 a 1 / 1000 de argón, por lo que no se recomienda el uso de bombas de baja temperatura para descargar.

modelo
CRYO-U

Velocidad de escape
(L/s)

Caudal máximo
(Pa・L/s)

Caudal de escape
(Pa・L)

-U6H 1100 1,1 × 102 3,1 × 105

U8H 2700 2,4 × 102 1,0 × 106

-U8HSP 3200 2,4 × 102 1,0 × 106

-U10PU 3600 1,5 × 102 6,7 × 105

-U12H 6000 4,1 × 102 9,8 × 105

-U12HSP 6000 4,1 × 102 1,6 × 106

-U16 10000 4.1×102 2.4×106

-U16P 10000 4,5 × 102 2,4 × 106

-U20P 18000 5,0 × 102 4,6 × 106

-U22H 25000 1,3 × 103 8,5 × 106

-U30H 43000 7,4 × 102 1,5 × 107

Cuadro 4. características de escape del kryo - u para el hidrógeno

Figura 2. velocidad de escape del kryo - u para el hidrógeno

3. capacidad de escape de la bomba criogénica

3 - 1. capacidad de escape para gases solidificados

Los gases expulsados por condensación son (1) los gases expulsados a través de barriles blindados de 80k o deflectores de 80k (principalmente agua) y (2) los gases expulsados a través de deflectores de 15k (nitrógeno, argón, oxígeno, etc.).

(1) capacidad de escape al agua
Cuando el agua se condensa en el deflector de 80k y el espesor del hielo aumenta, la conductividad eléctrica del deflector de 80k disminuye, al igual que la velocidad de escape del gas condensado y adsorbido por el deflector de 15k. Debido a la necesidad de regeneración, la cantidad de agua descargada en este momento es la capacidad de escape, y no hay una definición clara de la capacidad de escape del agua. Sin embargo, los valores de la siguiente tabla pueden servir de guía aproximada para los límites de escape del agua. (tenga en cuenta que la unidad de volumen de escape es G (g))

modelo

Capacidad de escape (g)

CRYO-U6H 40

CRYO-U8H, U8H-U 90

CRYO-U10PU 170

CRYO-U12H 260

CRYO-U16,U16P 500

CRYO-U20P 1000

CRYO-U22H 1400

Cuadro 5. capacidad de escape de la bomba criogénica al agua (referencia)

(1) situaciones con mucha agua

Plásticos

Vidrio

Cerámica

(2) puntos de atención para la regeneración con mucha agua

Cuando la temperatura sube, el hielo se derrite

Al bombear en bruto, no congele el agua

Eliminar el agua de la bomba

Comprobar el rendimiento de la bomba giratoria (preste atención a la emulsión de aceite)

(2) capacidad de escape al argón

El problema en el gas emitido por la condensación a través de una placa de condensación de 15k es la capacidad de escape de argón en el proceso de pulverización. El espesor de la capa de argón condensado en la superficie exterior del deflector de 15k aumenta, tocando el deflector de 80k y el cubo de blindaje de 80k con una temperatura más alta, o el gradiente de temperatura de la propia capa de argón aumenta, lo que aumenta la temperatura de la superficie de argón. En tales casos, no se puede hacer más condensación. En este momento, la cantidad de argón descargado es la capacidad de escape. Ulvac cryo define la capacidad de escape del argón como [la descarga de argón que cierra la válvula principal y no reduce la presión por debajo de 1,3x10 - 4pa después de 5 minutos después del cierre de la válvula principal]. La figura 6 - 3 muestra el valor de presión del kryo - u12hsp cinco minutos después de detener la introducción del argón de 200 CCM continuamente, con un volumen de escape superior a 4,3 × 108pa · l inicial y una recuperación repentina de la presión, por lo que el volumen de escape es de 4,3 × 108pa · L. La Tabla 6 - 6 muestra la capacidad de descarga de argón de cada modelo de bomba criogénica.

Figura 3. recuperación de presión del cryo - u12hsp (ejemplo de medición)

Modelo kryo -

Capacidad de escape (pa · l)

- U6H 5,6 × 107

- U8H, U8H-U 1,0 × 108

- U8HSP 2,5 × 108

- U10PU 1,0 × 108

- U12H 2,1 × 108

- U12HSP 4.3×108

- U16, U16P 4,3 × 108

- U20P 5,8 × 108

- U22H 8,1 × 108

- U30H 7,8 × 108

3 - 2. capacidad de escape para gases no condensables

El hidrógeno, el helio, el neón y otros gases que no se pueden descargar condensando alrededor de 10 k se absorben a través de adsorbentes en el interior del deflector de 15 K. Por lo tanto, con el aumento de la cantidad de adsorción, se acercará al Estado saturado, (1) la velocidad de escape disminuirá, (2) la presión de equilibrio de adsorción aumentará, el rendimiento del escape disminuirá lentamente y, en última instancia, no se puede realizar el escape. Ulvac cryo define la capacidad de escape del hidrógeno como la absorción de hidrógeno hasta que la velocidad de escape del hidrógeno cae al 80% de la velocidad de escape inicial. Para que el adsorbente pueda ejercer la capacidad de adsorción predeterminada, el adsorbente debe limpiarse. La contaminación del adsorbente es

(1) al absorber gases condensados (principalmente aire)
(2) al absorber agua
(3) al absorber vapor de aceite

Cuando estas sustancias se absorben en grandes cantidades, la capacidad de absorber hidrógeno se reduce. El aire y la humedad se pueden eliminar a través de una bomba criogénica regenerativa, pero una vez que el vapor de aceite se absorbe, no se puede eliminar de nuevo, en este momento se debe reemplazar el deflector de 15k (2) (placa de absorción). Para mantener el rendimiento de absorción de hidrógeno de la bomba criogénica, es absolutamente necesario evitar que el vapor de aceite regrese a la bomba criogénica.
La figura 4 muestra la relación entre la velocidad de escape del hidrógeno y la capacidad de escape del hidrógeno, donde s es la velocidad de escape y c es la capacidad de escape. Para la velocidad y la capacidad de escape de varios modelos, consulte la figura 4.

Figura 4. relación entre la velocidad de escape y la capacidad de escape para el hidrógeno

4. carga térmica y caudal máximo de la bomba criogénica

La carga térmica de la bomba criogénica es el calor de radiación y la carga de gas (conducción de calor de gas, calor de condensación), dando las siguientes ecuaciones, respectivamente.

σ

: constante de Boltzmann 5,67 × 10 - 12w / cm2 / K4

eAV

: tasa media de radiación

T1

: temperatura de la superficie de baja temperatura (k)

T2

: temperatura de la superficie de alta temperatura (k)

A

: superficie calentada (cm2)

A1: medial a2: lateral

γ

: relación de calor específico del gas

ａ0

: coeficiente medio de adaptación térmica

Ｐ

: Fuerza de presión (pa)

M

: peso molecular

T1

: temperatura en el punto de medición de la presión P (k)

T2

: temperatura de la superficie de baja temperatura (k)

R: superficie calentada (cm2)

Coeficiente medio de adaptación térmica A0 (a1 < a2)



Coeficiente de adaptación a1, A2 (aproximación)

γ

: calor de condensación (h2, he, ne, calor de adsorción) (w / pa · L / s)

Tc

: temperatura de la superficie de baja temperatura (k)

Tg

: temperatura del gas (k)

S

: velocidad de escape de la bomba criogénica (l / s) sp: (pa · L / s)

P

: Fuerza de presión (torr)

Cp

: calor específico medio del gas (w / (pa · L / s) / k)

La carga térmica de la sección 1 del congelador es el calor radiante y la conducción térmica del gas, a menos que se utilice continuamente en el rango de 10 - 1pa, generalmente la mayor parte es el calor radiante. La capacidad de refrigeración de la sección 2 del congelador se ve afectada por la carga térmica de la sección 1. si la carga térmica de la sección 1 aumenta, la capacidad de refrigeración de la sección 2 disminuirá y el flujo máximo disminuirá.
Por lo tanto, cuando la cantidad de gas que se introduce en la bomba criogénica es grande, mantenga la bomba criogénica limpia (reduzca el calor radiante) y reduzca la sobrecarga térmica causada por la radiación térmica. Por lo general, las grandes bombas criogénicas tienen una mayor superficie de calefacción y tendrán más radiación térmica, por lo que se necesitan congeladores con mayor capacidad de refrigeración. El caudal máximo de la bomba criogénica se define como el caudal cuando el calor de radiación estándar, el calor de condensación (o el calor de adsorción), hace que la temperatura de la bomba criogénica alcance los 20 K. Si el calibre de la bomba es el mismo, cuanto mayor sea la capacidad de refrigeración del congelador o mayor sea la velocidad de escape, mayor será el flujo máximo. Por ejemplo, el cryo - u16 y el u16p tienen el mismo calibre, tienen la misma velocidad de escape, y el congelador u16p (r50) tiene una mayor capacidad de refrigeración que el congelador u16 (r20), por lo que el flujo máximo también es mayor.
La presión máxima de trabajo pmax de la bomba criogénica se obtiene dividiendo el caudal máximo qmax por la velocidad de escape SMAX en este momento. (Pmax=Qmax/Smax)。 En argón, el pmax es de aproximadamente 10 - 1pa, que es un flujo intermedio. La Tabla 7 muestra el tráfico máximo de varios modelos.

Caudal máximo de la bomba criogénica

Argón
（Pa・ Los L/s

Hidrógeno
（Pa・ Los L/s

CRYO-U6H

1,1 × 103 1,1 × 102

CRYO-U8H, U8H-U, U8HSP

1,2 × 103 2,4 × 102

CRYO-U10PU

8,0 × 102 1,5 × 102

CRYO-U12H, U12HSP

2,0 × 103 4,1 × 102

CRYO-U16

1,4 × 103 4,1 × 102

CRYO-U16P

1,6 × 103 4,5 × 102

CRYO-U20P

1,1 × 103 5,0 × 102

CRYO-U22H

4,1 × 103 1,3 × 103

CRYO-U30H

2,7 × 103 7,4 × 102

5. fuerza de presión cruzada (cruce sobre)

La presión cruzada es la presión de la ranura de vacío (presión gruesa) cuando se abre la válvula principal y se cambia a la bomba de baja temperatura durante el bombeo grueso de la ranura de vacío. En este momento, la presión máxima de extracción gruesa permitida es la presión cruzada máxima permitida. El gas de la ranura de vacío instantánea cuando se abre la válvula principal fluye hacia la bomba criogénica. si la cantidad de gas excede el límite, la bomba criogénica no puede restaurar la capacidad de escape nuevamente. la temperatura aumentará y todo el gas que se ha descargado se liberará. La cantidad límite de gas (la ingesta máxima de gas tratable) se divide por el volumen de la Cámara de vacío para obtener la presión cruzada máxima permitida.

La ingesta máxima de gas tratable es el valor límite para restaurar el rendimiento del escape (generalmente la temperatura del deflector de baja temperatura supera los 20 k). Por lo general, se encuentra en consideraciones de seguridad, y el límite de presión de extracción gruesa es 1 / 2 de la presión cruzada máxima permitida obtenida por la fórmula (1). Además, si se quiere aumentar el factor de seguridad, se puede establecer el valor cuando la temperatura del deflector de la bomba criogénica no exceda de 20k como la temperatura máxima permitida de cruce. La ingesta máxima de gas tratable cambiará con la carga térmica en la bomba criogénica y la cantidad de gas condensado en la bomba criogénica.

La Tabla 6 - 8 es la referencia a la ingesta máxima de gas (en relación con el aire) que se puede procesar en varios modelos. Por ejemplo, en el caso de u8h, la presión cruzada máxima permitida pmax de un recipiente al vacío con un volumen de 100 l es la cantidad máxima de gas inhalado tratable de 133.000 pa · l, pmax ≤ 133.000 pa · L / 100 l = 1330 pa, y la extracción bruta es inferior a 1330 PA. Por lo general, el factor de Seguridad es superior a 2, es decir, la fuerza de presión bruta se establece en 665 PA. si la cantidad máxima de gas inhalado tratable no supera los 20 k, es de 20000 pa, P = 20000 / 100 = 200 PA. Cuando el recipiente al vacío tenga un gran volumen y una presión de extracción en bruto inferior a 40 pa, se deben tomar medidas para evitar el retorno del vapor de aceite, instalar bombas más grandes o aumentar el número de bombas para que la presión de procesamiento en bruto sea de 40 Pa o más.

6. llegada

La presión alcanzada cuando no hay flujo de gas en la bomba criogénica es la presión de vapor y el coeficiente de condensación de varios gases a baja temperatura de la superficie (suponiendo 1), que se sustituye por la siguiente fórmula.

Pg = Ps (Tg / Ts) 1/2

Ts

: temperatura de la superficie de baja temperatura 10 a 20k

Ps

: presión de vapor de gas a temperatura TS (hidrógeno como presión de equilibrio de adsorción) (pa)

Tg

: temperatura del gas a 300k

Entre los gases condensados, el gas con mayor presión de vapor es el nitrógeno, y para el nitrógeno, cuando la temperatura de la superficie de baja temperatura es de 10 - 20k, la presión de llegada se muestra en la figura 6. Por lo general, sin carga, el deflector de la bomba criogénica es de 10 - 12k y la presión de vapor es de ~ - 10 - 21pa, que se puede ignorar en el uso real. La presión límite para el hidrógeno de gas no condensado está determinada por la presión de equilibrio de adsorción. Como se muestra en la figura 6 - 7, el carbón activado utilizado en la bomba criogénica tiene una capacidad de adsorción de hidrógeno muy grande y, al operar en un aire ultra alto, la presión de equilibrio de adsorción de hidrógeno pa también es insignificante debido a que el volumen de escape de hidrógeno es muy pequeño. (por ejemplo, la capacidad de absorción de hidrógeno de u8h (sh2o = 2700 L / s) que ha estado funcionando continuamente durante un mes a 1,3x10 - 8pa es q = 1,3 × 10 - 8x2700 × 30x24 × 3600 = 91 pa, por lo que la presión límite de la bomba criogénica está determinada por la cantidad de gas que se introduce en La bomba criogénica y la velocidad de escape. Por lo general, la presión límite de los monómeros de la bomba criogénica se mide a través de la entrada mínima de gas de la bomba criogénica cuando se utiliza una brida ciega en la bomba criogénica. Además, la presión límite variará enormemente de acuerdo con las especificaciones de la bomba criogénica (especificaciones estándar y especificaciones de vacío súper alto), la presión de bombeo grueso, si se hornea, etc. Por lo general, con o - ring, bombeo grueso de 40pa y sin hornear, la presión límite para 12 horas de funcionamiento es (1 a 4) x10 - 6pa. La figura 6 - 7 muestra la medición de la composición de los gases residuales con y sin hornear. Además, la Tabla 6 - 9 muestra los valores de referencia de la presión límite de una sola bomba criogénica. En el caso de hornear con especificaciones de vacío súper altas, se puede obtener un vacío de 10 - 10 tpa. La presión límite del dispositivo depende de la cantidad de gas liberado por el dispositivo (p = Q / s).

Figura 6. presión límite determinada por la presión de vapor

Curva de temperatura de adsorción de hidrógeno por carbón activado

Presión límite de la bomba criogénica (referencia)

especificación

Presión de extracción gruesa (pa)

Hornear

Límite (pa)

estándar

40
40 ninguno
(100 ~ 150 ℃) × (3 ~ 10h) (1 ~ 4) × 10-6
(1 a 4) × 10 - 7

超高真空

10 - 2 a 10 - 3
10 - 2 a 10 - 4
10 - 2 a 10 - 3 Ninguno
(200 ~ 220 ℃) × (3 ~ 8h)
(200 a 220 ° c) × aproximadamente 20h 10 - 8
10 - 9
10 - 10

[fundamentos de la bomba criogénica 5]

Estructura y principios de congelación de los congeladores

Estructura y principios de congelación de los congeladores
1. principio de congelación (para instrucciones generales)

Figura 1. principio de congelación

El ciclo de congelación representativo para bombas criogénicas es
(1) ciclo Gifford - McMahon (ciclo G - m)
(2) bucle modificado - Solvay (bucle M - solvay)

2. ciclo de congelación utilizado en bombas criogénicas
El ejemplo de ryo - u8h muestra la estructura de la bomba criogénica.
El congelador de la bomba criogénica es de dos secciones, una sección tiene una mayor capacidad de refrigeración, se puede enfriar a 80 k o menos, y la capacidad de refrigeración de dos secciones es pequeña, se puede enfriar a 10 a 12 K.
El deflector de 15k (1) (placa de condensación) y el deflector de 15k (2) (placa de absorción) se instalan en el deflector de 80k y el cubo de blindaje de 80k en la sección 2 del congelador en la sección 1 con mayor capacidad de refrigeración para evitar la radiación térmica (radiación) a temperatura ambiente.

La figura 2 - 2 muestra el principio de acción del ciclo G - M y el gráfico de la línea P - V (relación entre la presión P y el volumen V de la Cámara de expansión).

Ciclo 2 - 1.g-m
El ciclo G - M es un ciclo de refrigeración desarrollado por Gifford a finales de la década de 1950, impulsado mecánicamente y utilizando la diferencia de presión del gas de trabajo. El ciclo G - M es muy eficiente, pero la velocidad de conducción puede ser relativamente lenta. además, el sello utilizado internamente tiene una carga ligera y es un ciclo de refrigeración altamente confiable. Aquí se explicará el ciclo de refrigeración impulsado por un compresor mecánico utilizado por ulvac cryo.

El reemplazo a está en la parte inferior del cilindro. En este momento, la válvula de baja presión está cerrada y la válvula de alta presión está abierta.

↓

A) la parte a temperatura ambiente y la parte a baja temperatura del cilindro se llenan con gas de alta presión.

↓

El interior del cilindro B se convierte en alta presión.

↓

(b) tire hacia arriba del reemplazo, el helio a temperatura ambiente se enfría por el almacenamiento en frío mientras se llena parcialmente a baja temperatura.

↓

C La parte de baja temperatura es la más grande. En este momento, la válvula de alta presión está cerrada y la válvula de baja presión está abierta.

↓

(c) el gas de alta presión de la parte de la bomba criogénica se libera a través del almacenamiento en frío. En este momento, debido a la expansión de simon, los problemas del gas disminuyen y se producen bajas temperaturas.

↓

D presión parcial a baja temperatura.

↓

(d) el reemplazo se presiona y se enfría, y el helio se enfría por el almacenamiento en frío mientras se transfiere a la parte de temperatura ambiente.

↓

Volviendo a a, se completa un ciclo.

De esta manera, la curva P - V del ciclo G - m ideal es cuadrada, y si el ciclo de un ciclo es T segundos, la capacidad de congelación ideal

Q idea se obtiene a través de la siguiente fórmula
Q ideal = W/t

El congelador real es una estructura de dos secciones que puede obtener temperaturas extremadamente bajas por debajo de 15k. Además, para simplificar la estructura, el almacenamiento en frío está integrado en el interior del reemplazo e integrado con el reemplazo. Los sellos de las secciones 1 y 2 no tienen diferencia de presión, la carga de los sellos es muy ligera y la vida útil es larga y confiable.

Serie kryo - u de bombas criogénicasCRYO-U12HSPCRYO-U16CRYO-U16F

UIVaccrio-u12HSP

Especificaciones estándar

Amplia variedad de modelos, que van desde 6' de diámetro a 30' de diámetro.

Uso:

Recubrimiento al vacío, análisis de superficie, procesamiento de semiconductores, recubrimiento por pulverización, implantación de iones, etc.

Ventajas:

Crear un ambiente de vacío extremadamente puro que otras bombas de vacío no pueden crear, puede descargar todo tipo de gas, no necesita helio líquido y, por lo tanto, el costo de funcionamiento es bajo, se puede instalar en cualquier dirección, el diseño es compacto y ligero, la operación es simple, la velocidad de escape es mucho mayor que la bomba de iones, la bomba molecular de turbina, etc.

CRYO-U12HSP