一种方便高效的真空规校准装置的设计(1)

bomoaa · 发表于 2014-7-20 10:24:35

　　真空规是测量真空参数的仪表，其读数准确性关系到理论计算及日常生产的方方面面。因此需对新进真空规进行验收并按期对使用中的真空规进行准确、有效的校准。
  　　本文讲述了为满足大批量真空规校准的要求，通过吸收优化真空规校准装置的设计思路，设计出的一套用比对法进行真空规校准的装置。
  1　设计技术指标
      表1 TM22真空规校准数据(见本文最后附表)
  　　本装置需达到的技术指标如下：
  　　a．装置整体极限真空<1×10-3Pa；
  　　b．装置单点漏率<1×10-10Pa·m3/s；
  　　c．稳压容器压力涨幅<1×10-4Pa/s；
  　　d．为保持压力稳定，稳压容器体积不小于20L；
  　　e．加工装配便捷，操作过程简便。
  2　设计原理
  　　本装置采用比对法校准真空规。通过处于相同真空度的已经过校对的标准表与待校的真空规读数上的比对，判断待校表是否符合精度上的要求，如果不符合，调节待校真空规读数指示值，使其指示值到指定精度范围内，以达到校准的目的。本装置真空度的调节是通过机械泵、分子泵和微调进气阀实现，压力的稳定性通过稳压容器实现。
  3　设计和加工
  　　现在一般校准装置基本构成为稳压装置、连接管路、阀门、机械泵等，比较先进的校准装置还包括液氮冷阱、尾气罐、罗茨泵、分子泵、离子泵及自控装置等。
  　　此类装置设计的关键部分是稳压系统，其密封性、放气率及渗透性的好坏直接影响到设计指标能否达到要求。
  3.1 结构设计
  　　根据使用要求，对关键结构进行设计分析。
  　　a．为使其密封性能达到要求，法兰密封结构采用氟橡胶垫密封。
  　　本设计稳压装置两法兰之间采用F26型氟橡胶进行密封。氟橡胶是一种耐高温及各种介质的密封材料。各种气体在氟橡胶中有较小的扩散速度，透气性小，对日光、臭氧和气候的作用十分稳定，在高温、真空中出气率很低，可用于10-5Pa~10-7Pa的真空密封。
  　　它的优点是放气量所有橡胶密封垫中最小，且较金属密封垫拆卸方便。
  　　b．抽气系统和真空检测室之间采用超高真空插板阀连接，阀门通道过流<1×10-8Pa·m3/s；
  　　c．真空泵采用德国莱宝D16C型真空旋片泵，极限压力<6×10-2Pa；
  　　d．分子泵采用北京中科科仪生产的F110型涡轮分子泵。极限压力<6×10-6Pa；
  　　e．各连接部件采用不锈钢材料，以减少放气。粗抽系统采用KF25软管连接，真空规与真空室之间的连接采用Ø16角阀，它通过KF16法兰与真空规连接；
  　　f．装真空规的阀门采用对称焊接，消除校表的结构误差；
  　　g．系统采用液氮充压，保证装置的清洁；
  　　h．上端采用封头耐压设计，顶端进气阀采用微调阀；
  　　i．  对于可采用内焊的部件都使用内焊结构，避免夹层影响，增加装置的密封性能；
  　　j．  对于采用内焊的部件，外部均采用点焊，增加强度；
  　　k．稳压装置及分子泵缠绕加热带，使其可以高温除气；
  　　l．分子泵后加尾气罐，便于与机械泵隔断后分子泵的尾气排放。
  　　采用以上设计的装置，极限真空计算公式为：
  　　式中：Pj - 稳压装置的极限压力，Pa；
　　　　P0 - 分子泵的极限压力，Pa；
      　　 Q - 真空检测室的漏放气速率，Pa·m3/s；
      　　 S - 泵对稳压装置的抽速，m3/s。
  　　极限真空计算结果小于10-5 Pa，理论上满足校准要求。
  　　装置整体示意图如图1：

  1 - 微调进气阀 2 - 稳压容器 3 - 真空规 4 - 8个均布Ø16角阀
5 - 高真空插板阀 6 - 分子泵 7 - 尾气罐 8、10 -  Ø25角阀
9 - 旋片泵

图1 校准装置示意图

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