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  • Ejemplo de aplicación de una bomba criogénica en un horno de vacío ultraalto
    Dec 05, 2018

    Ejemplo de aplicación de bomba criogénica en horno de alto vacío.

      IKS PVD, fabricación de máquinas de revestimiento al vacío PVD, contacte con nosotros ahora, iks.pvd @ foxmail

    Hace más de diez años, comenzó a aplicar la bomba criogénica y el sistema sin aceite de bomba seca en equipos de proceso relacionados con la tecnología electrónica de vacío para obtener un vacío ultraalto con efecto satisfactorio. Este intento será la bomba criogénica ventajas únicas, rápidas, limpias y confiables de la aplicación del horno de vacío. La bomba criogénica se incorpora al sistema de vacío para lograr un ambiente limpio de ultra alto vacío. Este artículo introduce la aplicación de la bomba criogénica en un horno de alto vacío con un ejemplo. Este documento presenta principalmente la idea de diseño del sistema de vacío de bomba criogénica, la configuración principal y los asuntos que requieren atención del sistema de vacío, el cálculo de la selección del tipo de bomba criogénica, e introduce la instalación, el uso y el mantenimiento del sistema de bomba criogénica en detalle con el método gráfico. Es de valor de referencia para la investigación y el desarrollo de hornos de vacío similares y la aplicación de bombas criogénicas. A través del control estricto de todos los enlaces de investigación y desarrollo, limpieza, desgasificación y horneado de acuerdo con las especificaciones de vacío ultraalto, la presión máxima del horno de vacío alcanzó 2 x 10-7pa, extendiendo la presión límite del horno de vacío convencional en casi un orden de magnitud. En los últimos años se han introducido y utilizado ampliamente las bombas de vacío sin aceite en la industria de los semiconductores. Por lo tanto, el sistema de adquisición de vacío ultraalto libre de aceite representado por la bomba criogénica y la bomba seca ha sido ampliamente promovido en la tecnología electrónica de semiconductores, el sistema de recubrimiento óptico y los campos aeroespaciales.

     

    Al reducir la temperatura de la superficie de extracción a menos de 20k a través de un medio de baja temperatura, la superficie de extracción puede condensar el gas con una temperatura de punto de ebullición más baja, para extraer una gran cantidad de gas. El uso de la superficie de bombeo a baja temperatura será una bomba de bombeo de gas de condensación llamada bomba criogénica o bomba de condensación. Es un dispositivo que condensa, adsorbe o condensa + adsorbe el gas después de usar un medio de baja temperatura para reducir la temperatura de la superficie, a fin de reducir la presión del espacio bombeado y obtener vacío o mantener el estado de vacío.

     

    Como sistema completo de bombeo, la bomba criogénica está compuesta de dos partes, el cuerpo principal es el cuerpo de la bomba de vacío y la segunda parte es el compresor. La bomba criogénica de la máquina de refrigeración es ampliamente utilizada ahora, cuyo núcleo es la máquina de refrigeración criogénica. El proceso básico es el siguiente: el gas helio se comprime primero a alta temperatura y presión; Luego se enfría a helio a temperatura ambiente a través de un intercambiador de calor. El helio de alta pureza purificado luego se adiabáticamente se expande por el cilindro para convertirse en helio de baja temperatura. Y así, da vueltas y más vueltas, y el helio se enfría, y se convierte en un medio refrigerante: el helio criogénico.

     

    Las ventajas de elegir la bomba criogénica incluyen:

    (1) limpio, puro sin aceite, amplio rango de extracción de gas, puede obtener rápidamente el entorno ideal de ultra alto vacío;

    (2) y el mismo diámetro de otras bombas de vacío, la bomba criogénica tiene una mayor velocidad de bombeo, especialmente la capacidad de extraer vapor de agua;

    (3) no hay opción de bombear gas, partículas de impureza y no afectar el trabajo del sistema;

    (4) se puede instalar en cualquier ángulo, sin partes móviles, no necesita la bomba de la etapa delantera, el costo de funcionamiento y mantenimiento es bajo;

    (5) La exposición a la atmósfera tiene un pequeño impacto en el sistema, ya que el agua del compresor puede ser de autoprotección, por lo que se puede lograr sin supervisión.

     

    Diseño de sistema de vacío.

    El horno de vacío elige el sistema de bomba criogénica, el mayor problema es resolver la carga de calor. La carga de calor en el horno de vacío proviene principalmente de tres aspectos:

    (1) desde el lado de la radiación de calor del horno;

    (2) estado de flujo viscoso, las moléculas de gas se llevan el calor;

    (3) de la conducción de la calefacción del tubo de la boca de la bomba y el calor de la radiación.

    Bomba criogénica funciona en estado de flujo molecular, la fuente de calor ii puede ignorarse. La fuente de calor (3) se puede eliminar agregando una estructura de enfriamiento por agua. La influencia de la carga de calor del cuerpo del horno en la bomba criogénica se considera en el diseño. La pantalla reflectora de metal de múltiples capas se selecciona en el horno de vacío. La temperatura de calentamiento del horno de vacío es de 1300 , el diseño total más alto de 6 capas de pantalla reflectiva, pantalla de recubrimiento de molibdeno de 3 capas, el resto de las capas seleccionaron la pantalla reflectora de acero inoxidable. Teóricamente, el calentador a la pared del recipiente a través de la temperatura de radiación de aproximadamente 200 , la temperatura aumentará lentamente con el tiempo. La mayoría de los casos, la bomba de baja temperatura puede incluir un codo de 90 °, para evitar que la cámara pase al vacío, se reduce aún más a la carga térmica de la bomba, que es para reducir la radiación térmica, que es el método más simple y efectivo. En el estado de flujo molecular, la influencia de la guía de convección del codo se puede ignorar, y es más efectiva que el deflector para el sistema de vacío ultraalto. Para reducir aún más la influencia de la conducción de calor y la radiación en la bomba criogénica, se diseñó una estructura enfriada por agua en el tubo del codo. La estructura del sistema de vacío se muestra en la figura 1.

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    Para obtener el vacío ultraalto ideal, diseñamos un sistema de vacío paralelo de unidad de bomba molecular y bomba criogénica utilizando tecnología de redundancia. La unidad de bomba molecular se puede usar como pre-bombeo del sistema, de modo que cuando la bomba criogénica se enfría, puede funcionar directamente en el estado de flujo molecular .

     

    Además, cuando la cantidad de aire liberado desde la cámara de vacío es relativamente grande, se puede cambiar oportunamente a la bomba molecular para la extracción de aire, lo que no solo prolonga el tiempo de saturación de escape de la bomba criogénica, sino que también ahorra tiempo de regeneración. . La bomba molecular y la bomba criogénica están conectadas por una válvula de compuerta de vacío ultraalta neumática y una cámara de vacío. Para garantizar que el sistema esté limpio y sin aceite, y al mismo tiempo aprovechar al máximo las ventajas de bombeo de la bomba criogénica, se selecciona la bomba molecular de levitación magnética sin aceite puro, se selecciona la bomba seca de vórtice para la etapa frontal La bomba y la bomba seca también se utilizan para la extracción de aire en la regeneración de bombas criogénicas. El diagrama esquemático del sistema de vacío se muestra en la FIG. 2 configuraciones principales del sistema de vacío.

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    Cuando la unidad de la bomba molecular y el compresor se ponen en marcha al mismo tiempo, después de aproximadamente 120 minutos, la cabeza fría secundaria de la bomba criogénica desciende de la temperatura ambiente a menos de 15 k (la puerta de la válvula de la bomba criogénica se puede abrir). En este momento, el grado de vacío del sistema del horno de vacío puede alcanzar 10-5pa, por lo que la bomba criogénica puede comenzar directamente desde el alto vacío.

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    Este conjunto de equipos es un conjunto típico de horno de vacío de tamaño mediano, aplicado al proceso de soldadura por difusión bajo la condición de ultra alto vacío, la capacidad térmica y el área de superficie son mayores que el horno de tratamiento térmico de la misma especificación, mayor grado De la automatización, la configuración de la bomba criogénica puede jugar sus ventajas significativas. La presión de prueba final del horno de vacío es de 2 * 10-7 Pa (frío y vacío), y la tasa de aumento de presión es de 0.002 Pa / h. El índice es mejor que el horno de alto vacío habitual. En la actualidad, las aplicaciones de bombas criogénicas domésticas dependen principalmente de las importaciones, y el mismo calibre de otras bombas, el precio es más caro. Sin embargo, aún tiene grandes ventajas en los campos del entorno de proceso altamente limpio, vacío puro sin aceite y vacío ultraalto, y la bomba criogénica no es peor que otras bombas en términos de costo de servicio y vida útil. La investigación y el desarrollo de la bomba criogénica doméstica aún está por madurar, especialmente la tecnología de compresores, esperando el auge de la industria de la bomba de vacío limpia doméstica.