高真空抽氣機組在分子流狀態下工作,與低真空機組相比,其特點是工作壓力較低(10-2～10-6Pa)、排氣量小、抽速大。機組的主泵通常為擴散泵、擴散增壓泵、分子泵、鈦升華泵、低溫冷凝泵等。這些泵不能直接對大氣工作,因此需要配置預抽泵和前級泵、有些擴散泵高真空抽氣機組還配有前級維持泵或貯氣罐,以防止系統內的氣壓波動,改善機組的抽氣性能。

預抽泵

預抽泵(粗抽泵)主要用來抽除真空室中的大量氣體,使真空室內的氣體壓力由大氣壓力降到主泵能夠啟動工作時的真空度,因此,要求預抽泵所達到的壓力要小于主泵的啟動工作壓力,機組所選用預抽泵的抽速大小由粗抽時間決定。為了提高真空機組的利用率,預抽泵可以兼做前級泵用,兩種不同抽氣功能之間靠真空閥門來分隔和切換。

維持泵

由于擴散泵和油增壓泵起動時間長,在周期性操作的真空設備中,當真空室裝料和卸料的時候,往往為了縮短工作周期而不停止主泵,將高真空閥門和前級管道閥門關閉,使主泵仍處于工作狀態。由于閥門等總是有極少量的漏氣以及閥門和泵內的表面放氣,經過一定時間后,主泵泵腔內的壓力增加,超過泵工作液的最大允許壓力而使泵油蒸氣氧化。為了解決這個問題,一個辦法是用前級泵繼續抽出主泵中的氣體,但此時主泵內排出的氣體量很小,出現前級泵大馬拉小車現象, 浪費能源。為此可采用另一個辦法,停止前級泵工作,關閉前級管道閥門,在主泵出口處設置維持泵或儲氣罐,這樣就可以保證即能排出主泵內的氣體,又可以節省能源消耗。儲氣罐不能做得很大,它只能用在以擴散泵為主泵的小型真空機組上。而維持泵可用在配置大型主泵的真空機組中。

貯氣罐

小型擴散泵高真空抽氣機組通常配置有貯氣罐, 設置在擴散泵和前級泵之間, 貯存擴散泵排出的氣體, 設置貯氣罐的原因有:

系統防震的需要

真空系統工作時,某些工藝過程要求嚴格防震,因此需要在真空室處在工作狀態中時,前級機械真空泵在一段時間內停止工作。在這段時間內,擴散泵排出的氣體全都貯存在貯氣罐中, 用貯氣罐代替機械泵維持擴散泵的正常工作。

為了縮短工作周期

有些生產工藝要求在不關閉擴散泵加熱器的情況下,真空室放進大氣換取元件、裝料。而真空機組的前級泵兼做預抽泵用。裝料后,用機械泵預抽真空室,在這段時間內利用貯氣罐來維持擴散泵工作(作為前級泵用)。

為防止真空室內瞬時大量放氣影響

擴散泵正常工作真空工藝生產中的某段時間內放氣量特別大,但時間短。若按此時的最大排氣量配前級機械泵很不經濟,此時可在系統中配置前級貯氣罐,在最大放氣量時貯存一部分氣體,以避免擴散泵的前級壓力超過最大反壓力。

用于穩定擴散泵出口壓力

由于機械真空泵的排氣是脈沖的,雖然頻率不高(一般為7次/s左右),但是也會引起擴散泵出口壓力的波動,設置貯氣罐可減少這種波動。

超高真空抽氣機組

超高真空機組工作在10-6～10-10Pa 的超高真空壓力范圍,除了要求真空室的材料出氣率很低、漏氣率很小、能經受200～450℃高溫烘烤外,對機組的要求還有:

(1) 主泵的極限真空度要高,至少在10-7～10-8Pa以上;

(2) 在超高真空的工作壓力范圍內主泵具有一定的抽速;

(3) 機組的主泵或主泵進氣口以上部分能承受200～450℃的高溫烘烤;

(4) 來自主泵的返流氣體(包括工作液蒸汽及解析的氣體)的分壓力要足夠低;

(5) 對被抽氣體選擇性強的主泵, 要配備足夠大的輔助泵;

(6) 機組主泵進氣口以上的管道、閥門等部件,材料的選擇和密封要特別慎重。一般采用出氣率較低的不銹鋼和采用金屬密封結構和密封材料。