在抽氣系統上設置吸附阱來(lái)防止機械泵返油
用機械泵抽氣系統獲得較清潔真空,防止機械泵返油的方法有許多種,如在真空系統的前級管路上裝設各種類(lèi)型的擋油阱(吸附阱、液氮冷阱、離子阱及半導體制冷的冷阱等),或利用氣體粘滯性流動(dòng)時(shí)的阻擋作用減少機械泵油蒸氣進(jìn)入高真空側等,都可以降低機械泵的返油率。
設置吸附阱
在真空系統的前級管路上設置吸附阱,用吸附劑捕獲機械泵的返流油蒸氣,是防止機械泵油污染真空系統的簡(jiǎn)便方法。吸附劑靠物理吸附或化學(xué)吸附捕獲油蒸汽分子。常用的吸附劑有:五氧化二磷、分子篩、活性氧化鋁、活性碳等,各種吸附劑的擋油效果見(jiàn)表2。
表2 機械泵無(wú)油抽氣系統用吸附阱
由表2可見(jiàn),活性氧化鋁擋油效果最好。即使在部分吸附劑吸水飽和情況下,也能使雙級機械泵的返油率降低99%;活性炭雖然可以使返油率減少99%,但由于粒度小,使阱的流導變小,引起機械抽速損失達95%以上。除此以外,活性炭強度低,易破碎,易掉粉,分子篩在干燥情況下,可以使返油率降低99.8%,但吸水以后效果較差。分子篩易破碎、易掉粉,進(jìn)入到機械泵中會(huì )影響泵的抽氣性能。
從表中看到3A分子篩有65%的擋油效率,說(shuō)明在機械泵返流的油蒸氣中,分子量低、直徑小的油蒸氣分子相當多。13X分子篩的擋油效果相當好(再生后其擋油率可達99.8%),但是一旦它的表面吸附水汽后,擋油效果就會(huì )顯著(zhù)下降,由于水汽的置換作用,會(huì )從已吸收的沾污物中釋放出質(zhì)量數為85和86的成份�；钚匝趸X的擋油效果更佳,它在吸附水汽后仍有較好的擋油效果(擋油率99.7%),但由于水汽慢慢的放出,會(huì )延緩真空度的提高;它在前級管道使用有比較好的效果,分子量大于80的有機分子幾乎全部被吸收掉�；钚蕴稼宓膿跤托Ч埠芎�,只是它的顆粒太小,會(huì )過(guò)多地降低流導,同時(shí),它的粉末更容易流動(dòng)到真空系統的內部各處。
真空工程上,使用氧化鋁阱較為普遍,將它與機械真空泵聯(lián)合使用,可以用于無(wú)油真空系統的預抽系統上。目前,用國產(chǎn)的Al2O3做吸附劑,可使機械泵的返油率降低99.7%。每克Al2O3吸收0.11克水后，擋油效果仍保持82%,經(jīng)過(guò)再生后,擋油效率可達99.2%。氧化鋁使用前,先在大氣下加熱兩小時(shí)進(jìn)行活化處理,然后再裝入阱中使用。
圖18所示的吸附阱:在一根圓柱管(Φ50×125mm)的兩端加固定網(wǎng),管中放置吸附劑。圖19是一個(gè)實(shí)用活性氧化鋁阱,阱內放置Φ3～Φ10mm 的球狀吸附劑,擋油率可達99%,主要應用在抽氣系統的前級管道上。阱吸收水汽后,可在真空中加熱300℃后保持1～2h進(jìn)行再生;為避免水汽凝結在管道壁上,管道應加溫至150℃或從上游充入少量氣體。最好是在真空系統外的大氣下加熱至300℃烘烤1～2h,然后趁熱(高于100℃)把氧化鋁倒入阱內,隨即與大氣隔離封閉。將活性金屬吸附劑(例如鎳)化學(xué)沉積在氧化鋁上,可以得到幾百m2/g的活性表面;當用作前級吸附阱時(shí),提高吸附劑的溫度可以增加油蒸氣的化學(xué)吸附量而同時(shí)減少水汽的物理吸附量。試驗表明,其性能優(yōu)于類(lèi)似的活性氧化鋁阱。
為了縮短排氣時(shí)間,可在吸附阱旁并聯(lián)一根旁通管道,如圖20所示,在101325～10Pa的壓力范圍內,打開(kāi)真空閥3通過(guò)旁通管道抽氣;當壓力降到10Pa左右時(shí),真空閥3關(guān)閉,改由吸附阱通道抽氣。圖20中的真空閥2的作用如下:當機械泵停止抽氣不工作時(shí),將吸附阱與真空泵隔開(kāi),以免吸附阱大量吸收油蒸氣;其次,當真空系統從大氣下啟動(dòng)并通過(guò)旁通管道抽氣時(shí),它與閥1一起不讓大量的潮濕空氣通過(guò)吸附阱,同時(shí)避免氣流沖擊吸附劑引起吸附劑粉末飛揚。閥2可采用自動(dòng)壓差旁通閥門(mén)。利用壓縮彈簧在大氣壓力下使閥門(mén)處于旁通狀態(tài),機械泵直接接通真空系統。當入口壓力降低時(shí),閥片兩面壓差驅使閥板逐步下壓,真空系統逐漸接通吸附阱,當到達5Pa時(shí),便完全接通吸附阱并關(guān)閉旁通管道閥。
在真空系統前級管路上設置分子篩阱時(shí),為了避免吸收過(guò)多的水分,通常也采用旁路安裝。在1000Pa以前用旁路抽氣,氣流不經(jīng)過(guò)分子篩; 在1000Pa以后關(guān)掉旁路,讓氣流經(jīng)過(guò)分子篩阱排出。
