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