扩 散 泵 返 油 主 要 原 因 的 分 析

一、扩散泵返油的主要原因

（1）凝结于顶喷嘴表面上油膜的蒸发，或油膜爬行到喷嘴外表面后的再蒸发，占整个返油量的70%左右。

（2）泵壁上凝结油膜的蒸发，与泵壁的冷却情况有关。

（3）蒸气射流碰撞泵壁后的散射，与射流的强度有关

（4）蒸气射流中油分子向高真空侧的扩散，与射流的温度有关。

（5）由泵壁流回油池的油膜或油滴，在进入油池前已在该区受热而再蒸发。

（6）泵油热裂解或因与金属接触催化分解，产生轻的较易挥发成分。

（7）泵油在运用时有阵发性沸腾，导致喷嘴蒸气流突发性膨胀，加剧了无规则热运动，造成油蒸气返流。

扩散泵从开始加热到停止加热这一段时间内，油蒸气返流率与喷嘴顶部，边缘温度随时间的变化如图所示：

二、为减少泵油的返流量，可采取如下措施：

（1）采用室温下蒸气压强较低，耐热性能和抗氧化性能较佳的扩散泵泵油。

（2）由于第一级伞形喷嘴外表面和边缘的返油量占整个泵总返油量的70%以上，因此，在它的上部加盖一个水冷挡油帽可把返油率降低到0.1%-1%。这是目前降低返油量的常用途径之一。水冷挡油帽如图所示：

（3）在扩散泵口和被抽系统之间安装水冷挡板。要进一步提高挡油的效果，可以使用液氮冷却的冷阱。值得注意的是水冷挡板或者冷阱的安装会减少泵口至被抽容器之间的抽气管道流导，降低扩散泵的有效抽速。

（4）扩散泵在加热初期和停止加热后不久，要出现比正常运用时大好几倍的返油率峰值。因此，在这段时间内最好通过真空阀把泵与被抽容器隔断开。

（5）扩散泵的加热功率要保持在最佳数值附近，过热和欠热都会增加返油率。在过热状态下，还会产生大量轻馏份，沾污被抽容器。

（6）被抽容器和高真空导管要经常烘烤清洁处理。

（7）在对返油量要求严格的真空系统中，系统高真空部分与前级机械泵之间的旁抽管道上要安装挡油阱，避免机械泵的油蒸气返流至高真空端，机械泵停止工作时，务必关断扩散泵与机械泵之间的真空阀，使扩散泵与低真空管道隔断。

（8）扩散泵不工作时，切忌机械泵长时间地空抽真空系统，因为在没有扩散泵压制机械泵油蒸气的情况下，蒸气压较低的机械泵油蒸气很容易污染系统的高真空部分。

（9）一旦真空系统被油蒸气沾污，可以往系统中冲入一定流量的干燥氮气，把容器冲刷干净。只要氮气的压强足够高（0.1-0.2Torr），在氮分子的连续吸附及置换下，表面吸附的CO2、H2O、油蒸气分子或其他沾污分子都将被置换放出由泵抽走。经过一段时间的连续冲刷后，真空系统可以恢复到清洁状态。

链接：扩散泵、真空机组、真空阀门

编辑：张璟（上海坎特真空科技有限公司）