一種方便高效的真空規(guī)校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)(2)

2009-07-07 赫梓宇 核工業(yè)理化工程研究院

3.2 尺寸的確定

  a.裝置主要涉及部件的尺寸如下:

  b.封頭上端開(kāi)Ø10孔,與微調(diào)閥底座進(jìn)行焊接,微調(diào)閥底座扳手空間為15mm;

  c.封頭內(nèi)徑DN=300mm,封頭壁厚δs=3mm;

  d.穩(wěn)壓裝置筒體部分為與封頭配合,內(nèi)徑為300mm,為與氟橡膠密封結(jié)構(gòu)法蘭尺寸相配合, Dg=300mm,壁厚為3mm;

  e.氟橡膠密封墊尺寸取Dg=300mm;

  f.所購(gòu)分子泵為DN100螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu),高真空插板閥采用標(biāo)準(zhǔn)DN100高真空插板閥;

  g.為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓裝置與插板閥連接,設(shè)計(jì)連接過(guò)渡件內(nèi)徑為100mm,外徑為106mm。根據(jù)安裝尺寸,確定總高為187mm,側(cè)面法蘭開(kāi)口處開(kāi)在距下端113mm處;

  h.過(guò)渡連接焊接法蘭與DN100高真空插板閥采用了螺栓法蘭連接,法蘭依照參考文獻(xiàn)1的 I型超高真空法蘭DN=100設(shè)計(jì);

  i.銅墊采用DN100刀口密封法蘭標(biāo)準(zhǔn)銅墊;

  j.穩(wěn)壓裝置體積的計(jì)算:

  依據(jù)總圖的尺寸,并忽略小體積,計(jì)算其容積大小:

  DN=300mm時(shí)封頭的容積V=0.0053m3,
  總?cè)莘eV總=0.0053+[(180+20)π×502+205π×1502] ×10-9=0.0214 (m3)>20(L)

4 裝置的驗(yàn)收及使用情況

  裝置完成后,進(jìn)行了探漏及安裝。發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題有,微調(diào)進(jìn)氣閥底座漏率及穩(wěn)壓裝置側(cè)面焊縫漏率不滿足要求,刀口密封法蘭加工精度未達(dá)到圖紙要求導(dǎo)致安裝不上等。

  通過(guò)漏處補(bǔ)焊,刀口密封法蘭重新加工等手段使問(wèn)題解決。

  確認(rèn)裝置已消除加工缺陷后,將裝置安裝于校表實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,使用阿爾卡特ASM120h探漏儀進(jìn)行探漏,各處單點(diǎn)漏率均<1×10-10Pa•m3/s。
對(duì)裝置的抽空性能的驗(yàn)收:用旋片泵對(duì)裝置抽空,極限真空達(dá)到<10-1Pa,開(kāi)分子泵,5分鐘后真空度達(dá)到<1×10-3Pa,滿足了設(shè)計(jì)要求。經(jīng)2天深抽除氣,用DL-5型B-A規(guī)測(cè)量穩(wěn)壓裝置本底的漲幅<1×10-4Pa /s。

  在裝置上依據(jù)使用情況的不同,分別裝上0.1乇至1000乇精度范圍在0.15%以內(nèi)通過(guò)計(jì)量部門標(biāo)定合格的薄膜式壓力計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表,對(duì)其它待校真空規(guī)進(jìn)行指定范圍的校準(zhǔn)及比對(duì)。數(shù)據(jù)舉例如下。

  用裝置對(duì)萊寶TM22真空規(guī)進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)后的比對(duì)數(shù)據(jù)如下:

表1 TM22真空規(guī)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)

調(diào)整“零”、“滿”點(diǎn)后的TM22讀數(shù)

<1×10-3

5×10-2

1×10+5

1×10+5

表2 10乇薄膜真空計(jì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

抽空后標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)穩(wěn)定值

校準(zhǔn)后被校準(zhǔn)表的讀數(shù)

13.334

13.332

10.666

10.651

9.333

9.315

8.000

7.984

6.666

6.652

5.333

5.321

4.000

3.991

2.666

2.659

1.333

1.330

表3 100乇薄膜真空計(jì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

抽空后標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)穩(wěn)定值

校準(zhǔn)后被校準(zhǔn)表的讀數(shù)

133.33

133.77

120.00

120.27

106.66

106.27

93.33

93.33

80.00

79.94

66.66

66.57

53.33

53.22

40.00

39.90

26.66

26.58

13.33

13.29

  從以上例子可以看出:該裝置可以有效地控制穩(wěn)壓容器的真空范圍,并且在校準(zhǔn)過(guò)程中真空規(guī)讀數(shù)幾乎變化,可以在任意范圍對(duì)被校準(zhǔn)表進(jìn)行調(diào)節(jié),使其達(dá)到滿意的精度。因此用此裝置可適用于常用真空規(guī)的校準(zhǔn)和比對(duì),且效果理想,能達(dá)到比對(duì)校準(zhǔn)的要求。

5  裝置的誤差

  在普通真空規(guī)校準(zhǔn)中,所引起的誤差因素主要包括以下幾方面:
  a.真空規(guī)安裝位置引起的誤差;
  b.規(guī)管的抽氣和出氣所引起的誤差;
  c.溫度引起的誤差。

  本裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:

  采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)避免了真空規(guī)安裝位置引起的誤差;

  在實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下基本不存在溫度引起的誤差;

  裝置產(chǎn)生的誤差主要為規(guī)管的抽氣和出氣所引起的誤差,而本裝置可采用加熱及長(zhǎng)時(shí)間深抽除氣大大減小規(guī)管的抽氣和出氣所引起的誤差。

  因此由于本裝置自身造成的校對(duì)誤差可忽略不計(jì)。

結(jié)論

  該校表裝置可以同時(shí)校準(zhǔn)最多7個(gè)真空規(guī)(一個(gè)校準(zhǔn)接口接校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)表)。采用對(duì)稱性結(jié)構(gòu)消除了由于結(jié)構(gòu)影響造成的誤差。穩(wěn)壓容器的真空度保持良好,旋片泵和分子泵的極限真空達(dá)到了使用要求。該套裝置充分滿足了目前大批量驗(yàn)收和校準(zhǔn)真空規(guī)的要求,并可有效減少由校表裝置引起的校對(duì)的誤差。如果需要校對(duì)超高真空儀表,可在本裝置的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上更換更高極限真空的分子泵和采用全焊接結(jié)構(gòu)替代現(xiàn)在的氟橡膠密封結(jié)構(gòu)。