機械捕集器的設(shè)計原則及其典型結(jié)構(gòu)
機械捕集器又稱擋板、障板、機械阱。當(dāng)對降低返油率有更高要求時,常被廣泛應(yīng)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(fā),再在更靠近真空室的管壁上被吸留,然后再蒸發(fā)……,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(jié)構(gòu)的具有光學(xué)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(jié)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(jīng)三次碰壁后,其能量大大損耗。因此,在設(shè)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(yīng)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(dǎo)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(jié)后的再蒸發(fā),常用的材料有銅、鋁、不銹鋼等導(dǎo)熱系數(shù)較大的金屬板。
在設(shè)計障板時應(yīng)注意以下原則
- ①光學(xué)密閉性,至少要擋住一次束流;
- ②有盡可能大的流導(dǎo);
- ③障板材料應(yīng)放氣率低,飽和蒸氣壓低,熱傳導(dǎo)性能好,易于加工;
- ④超高真空系統(tǒng)使用的障板應(yīng)能承受高溫烘烤。
典型的幾種機械捕集器的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單而得到廣泛應(yīng)用。這類結(jié)構(gòu)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(huán)形水冷障板,其中心錐狀環(huán)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。