機械捕集器的設計原則及其典型結構
機械捕集器又稱擋板、障板、機械阱。當對降低返油率有更高要求時,常被廣泛應用,主要用來防止蒸氣流泵工作液的蒸氣分子返流進入被抽容器。在高真空條件下,分子自由程大于管路的線性尺寸,蒸氣分子在真空空間作直線運動。返流的蒸氣分子是這樣通過管道進入真空室的:蒸氣分子先碰撞管壁被吸留;由于熱運動,管壁吸留的分子又蒸發,再在更靠近真空室的管壁上被吸留,然后再蒸發……,這樣逐步進入真空室中。因此在蒸氣進入被抽容器的通路上安裝不同結構的具有光學密閉性的板狀組件,阻擋住直線運動的蒸氣分子穿越,使其在壁板上凝結或反射回去,用這種機械阻擋的方法消除或減少蒸氣分子進入被抽容器。
機械捕集器主要靠機械阻擋的方法來降低油蒸氣的返油率,而高速熱運動的蒸氣分子經三次碰壁后,其能量大大損耗。因此,在設計光密性障板的時候,要求蒸氣分子在通過它的過程中,至少應有一次以上使蒸氣分子與板壁碰撞。此外,要求板壁材料有較好的導熱性,盡可能保持較低的溫度。通常通冷卻水,以減少蒸氣凝結后的再蒸發,常用的材料有銅、鋁、不銹鋼等導熱系數較大的金屬板。
在設計障板時應注意以下原則
- ①光學密閉性,至少要擋住一次束流;
- ②有盡可能大的流導;
- ③障板材料應放氣率低,飽和蒸氣壓低,熱傳導性能好,易于加工;
- ④超高真空系統使用的障板應能承受高溫烘烤。
典型的幾種機械捕集器的結構如圖35至圖38所示。
圖35:單百葉窗式水冷捕集器
圖35是具有冷卻水管的機械捕集器,采用單百葉窗式捕集片,它能捕集大量的油蒸氣分子,由于結構簡單而得到廣泛應用。這類結構的捕集器片也可以用其他類型,如人字型捕集片等。
圖36是雙百葉窗式水冷障板,其特點是采用雙百葉窗式捕集片和冷卻水套形式,捕集效果更好。圖37是錐狀環形水冷障板,其中心錐狀環形擋片沒封頂,適用于擴散泵帶有擋油帽的情況。圖38是倒塔式水冷障板,效果較好,使用也較廣泛。