一種方便高效的真空規(guī)校準裝置的設計
真空規(guī)是測量真空參數(shù)的儀表，其讀數(shù)準確性關系到理論計算及日常生產的方方面面。因此需對新進真空規(guī)進行驗收并按期對使用中的真空規(guī)進行準確、有效的校準。
本文講述了為滿足大批量真空規(guī)校準的要求，通過吸收優(yōu)化真空規(guī)校準裝置的設計思路，設計出的一套用比對法進行真空規(guī)校準的裝置。
1 設計技術指標
表1 TM22真空規(guī)校準數(shù)據(jù)(見本文最后附表)
本裝置需達到的技術指標如下：
a．裝置整體極限真空<1×10-3Pa；
b．裝置單點漏率<1×10-10Pa•m3/s；
c．穩(wěn)壓容器壓力漲幅<1×10-4Pa/s；
d．為保持壓力穩(wěn)定，穩(wěn)壓容器體積不小于20L；
e．加工裝配便捷，操作過程簡便。
2 設計原理
本裝置采用比對法校準真空規(guī)。通過處于相同真空度的已經過校對的標準表與待校的真空規(guī)讀數(shù)上的比對，判斷待校表是否符合精度上的要求，如果不符合，調節(jié)待校真空規(guī)讀數(shù)指示值，使其指示值到指定精度范圍內，以達到校準的目的。本裝置真空度的調節(jié)是通過機械泵、分子泵和微調進氣閥實現(xiàn)，壓力的穩(wěn)定性通過穩(wěn)壓容器實現(xiàn)。
3 設計和加工
現(xiàn)在一般校準裝置基本構成為穩(wěn)壓裝置、連接管路、閥門、機械泵等，比較先進的校準裝置還包括液氮冷阱、尾氣罐、羅茨泵、分子泵、離子泵及自控裝置等。
此類裝置設計的關鍵部分是穩(wěn)壓系統(tǒng)，其密封性、放氣率及滲透性的好壞直接影響到設計指標能否達到要求。
3.1 結構設計
根據(jù)使用要求，對關鍵結構進行設計分析。
a． 為使其密封性能達到要求，法蘭密封結構采用氟橡膠墊密封。
本設計穩(wěn)壓裝置兩法蘭之間采用F26型氟橡膠進行密封。氟橡膠是一種耐高溫及各種介質的密封材料。各種氣體在氟橡膠中有較小的擴散速度，透氣性小，對日光、臭氧和氣候的作用十分穩(wěn)定，在高溫、真空中出氣率很低，可用于10-5Pa~10-7Pa的真空密封。
它的優(yōu)點是放氣量所有橡膠密封墊中最小，且較金屬密封墊拆卸方便。
b． 抽氣系統(tǒng)和真空檢測室之間采用超高真空插板閥連接，閥門通道過流<1×10-8Pa•m3/s；
c． 真空泵采用德國萊寶D16C型真空旋片泵，極限壓力<6×10-2Pa；
d． 分子泵采用北京中科科儀生產的F110型渦輪分子泵。極限壓力<6×10-6Pa；
e． 各連接部件采用不銹鋼材料，以減少放氣。粗抽系統(tǒng)采用KF25軟管連接，真空規(guī)與真空室之間的連接采用Ø16角閥，它通過KF16法蘭與真空規(guī)連接；
f．裝真空規(guī)的閥門采用對稱焊接，消除校表的結構誤差；
g．系統(tǒng)采用液氮充壓，保證裝置的清潔；
h． 上端采用封頭耐壓設計，頂端進氣閥采用微調閥；
i． 對于可采用內焊的部件都使用內焊結構，避免夾層影響，增加裝置的密封性能；
j． 對于采用內焊的部件，外部均采用點焊，增加強度；
k．穩(wěn)壓裝置及分子泵纏繞加熱帶，使其可以高溫除氣；
l． 分子泵后加尾氣罐，便于與機械泵隔斷后分子泵的尾氣排放。
采用以上設計的裝置，極限真空計算公式為：
式中：Pj — 穩(wěn)壓裝置的極限壓力，Pa；
P0 — 分子泵的極限壓力，Pa；
Q — 真空檢測室的漏放氣速率，Pa•m3/s；
S — 泵對穩(wěn)壓裝置的抽速，m3/s。
極限真空計算結果小于10-5 Pa，理論上滿足校準要求。
裝置整體示意圖如圖1：
1 — 微調進氣閥 2 — 穩(wěn)壓容器 3 — 真空規(guī) 4 — 8個均布Ø16角閥
5 — 高真空插板閥 6 — 分子泵 7 — 尾氣罐 8、10 — Ø25角閥
9 — 旋片泵
圖1 校準裝置示意圖
