环境模拟器低温泵测试系统设计

2013-11-16 郭欣 北京卫星环境工程研究所

  大口径低温泵测试系统可为环模设备低温泵提供完整的性能参数。本文介绍了一种大口径、大抽速低温泵的测试系统,对各分系统结构功能进行了详细描述。其使用流量法和流导法两种方法提供在1×10-6 Pa 至10 Pa 范围内的抽速、预冷时间、极限真空度等参数的测量。此系统同时具有加热烘烤和可调节气体流量的功能。

  随着环模设备容量的不断增大,真空系统对于大抽速、高真空、清洁无油的低温泵需求也越来越强,同时对于低温泵性能测试设备的要求也随之提高。本文介绍了一种国内最新的大口径低温泵测试系统,能完成氮气等气体抽速、低温泵预冷时间、低温泵极限真空度的测定,测试罩极限真空小于1×10-6 Pa,控制精度优于0.5%F.S。

1、低温泵测试系统的总体设计及测试原理

  低温泵测试系统主要由测试罩、真空测量系统、真空获得系统、流量控制系统、加热系统、循环水系统、数据采集及控制系统等部分组成。其总体设计原理如图1 所示。

  抽速测试方法分为两部分,流量法和标准流导法。流量法主要用来得到低真空下(>10-3 Pa)的抽速、测试低温泵的容许真空度和流量上限;流导法主要是利用分子流下的小孔流导来测试高真空下(<10-3 Pa)泵的抽速等性能参数。

低温泵测试系统总体结构图

图1 较低温度泵測試系統整体来说框架图

2、低温泵测试罩设计

  2.1、罩体构思

  测试罩提供气体通导和测试空间,要求其放气量小,选用不锈钢材料;结合目前各种真空泵测试标准,计算出筒体的各尺寸(见图2)。

低温泵测试罩基本尺寸图

图2 温度低泵测式罩差不多尺寸图   压力收纳空间封头可以分为柜式组成,动态平衡性好的短圆桶型负压度泵收纳空间;压力收纳空间封头顶部可以分为蝶型封头组成。压力收纳空间封头可以分为的大小几部分,大腔为弟一级,接手机流量设定系統的输送不锈钢弯头,Φd 的孔洞为流导孔,小腔经由大卡箍与超低温制冷的效果泵相联系,两负压度泵规卡箍相联系高高精准度全量限负压度泵规,时用估测两腔负压度泵度。大卡箍和超低温制冷的效果泵相联系,可以分为氟硅隔绝垫片垫圈隔绝垫,负压度泵规可以分为刀口卡箍隔绝垫,另外主板接口均可以分为氟硅胶方法隔绝垫。   接下从蒙特卡罗法高速传输容易上描述此设定大小的特点。

4、真空测量系统

  真空测量范围要求为10-7 Pa~105 Pa,使用全量程真空规,分别测量低真空和高真空两部分。系统采用三个采样点检测:两个真空规测量大腔和小腔的真空度,安装位置为两腔轴线中间位置(见图2),原则上小腔侧真空规位置尽量靠近泵口,但考虑到真空度分布梯度,为了得到真空度均值,我们选择了中间位置。流量控制系统反馈信号测量规作为辅助规。

5、加热系统

  采暖器操作软件性是用来对恒温泵和公测罩来烘烤放气,公测极限的真空环境度,及泵罩操作软件性回温复苏。操作软件性采用了压力容器封头外链绕线采暖器带和外部结构操作红外采暖器灯阵的工作方案。采暖器带首要对泵罩表壳采暖器,红外灯阵对恒温泵外部结构障板采暖器;可能采暖器人群对湿度范围内和采暖器进程、计算精度需求不一件,因而采暖器带和红外灯阵的电控软件操作软件性双方独特,各用前馈把控。   红外灯阵对热度过低泵外部障板预热烘烤,控温计算精度等级的标准较高,用贴片铂电阻值采集工具障板热度,闭环设定跟进到一款 单输进单内容输出0.1%F.S 级高计算精度等级控温仪,用控温仪设定固定继设备通断,使红外灯阵循环按钮开关,关键在于对其进行PID 调控控温。

6、流量控制系统

  热度掌握平台性目的图就像文中3 如图,开环平台性,负荷摸式下热度掌握器采用调查问卷的涡流度,掌握气动气动调节阀 ,然而调控进气量;热度摸式下掌握器和可以控制硅调光气动气动调节阀 主成掌握平台性,会掌握热度;正个热度平台性掌握精准度为0.5%F.S。可以控制硅调光气动气动调节阀 需求节流口先后压值安全稳定在0.1 MPa 上下,因而在气动阀门进口释压器压差大端连接一名高精准度气休负荷传红外感应器器,精准度10 Pa,时用监测方案吃下负荷,进口负荷过量空气系数下为涡流室内环境,矩阵合同以为负荷为0 Pa。

环境模拟器低温泵测试系统设计

7、实验数据

  图4 是使用流导法测出的低温泵真空度-抽速曲线,P1、P2 分别是大腔和小腔真空度,从图中可以看到泵口真空度优于3×10-3 Pa 时抽速最大,达到70000 L·S-1

环境模拟器低温泵测试系统设计

  在气体负载即P1 真空度达到3×10-2 Pa,接近低温泵工作极限时,泵抽速降低,只有58000 L·S-1 左右,与经典理论不符,我们分析可能是由于压力突然升高造成气体由分子流转化为粘滞流,造成压力梯度过大,真空规采集出现误差造成,或者是由于泵口压力升高传输几率变小的原因。综合来看低温泵对于干燥氮气的抽速在60000~70000 L·S-1,由于泵口压力是逐渐增大的,因此本抽速曲线也符合经典理论中的制冷机低温泵抽速特性曲线,同时图中也反映了试验中泵口的最高压力。抽速曲线中,抽速突然变化的部分是充气过程和泵口压力调节的反映。