अल्ट्रा हाई वैक्यूम फर्नेस में क्रायोजेनिक पंप का अनुप्रयोग उदाहरण

अल्ट्रा हाई वैक्यूम फर्नेस में क्रायोजेनिक पंप का अनुप्रयोग उदाहरण

दस साल से अधिक समय से, हमने संतोषजनक प्रभाव के साथ अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम प्राप्त करने के लिए वैक्यूम इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी से संबंधित प्रक्रिया उपकरणों में क्रायोजेनिक पंप और ड्राई पंप ऑयल-फ्री सिस्टम लागू करना शुरू किया। यह प्रयास क्रायोजेनिक पंप के अनूठे फायदों पर लागू होता है, जो कि वैक्यूम फर्नेस के लिए तेज, स्वच्छ और विश्वसनीय है। क्रायोजेनिक पंप को एक साफ अल्ट्रा-हाई वैक्यूम वातावरण प्राप्त करने के लिए वैक्यूम सिस्टम में शामिल किया गया है। यह कागज अल्ट्रा हाई वैक्यूम फर्नेस में क्रायोजेनिक पंप के अनुप्रयोग का परिचय देता है। क्रायोजेनिक पंप वैक्यूम सिस्टम का डिजाइन विचार, मुख्य कॉन्फ़िगरेशन और मामलों में वैक्यूम सिस्टम पर ध्यान देने की आवश्यकता है, क्रायोजेनिक पंप का चयन और गणना सशक्त रूप से पेश की जाती है। यह समान वैक्यूम भट्ठी के अनुसंधान और विकास और क्रायोजेनिक पंप के आवेदन के लिए संदर्भ मूल्य है। अल्ट्रा हाई वैक्यूम स्पेसिफिकेशन के अनुसार सभी रिसर्च और डेवलपमेंट लिंक, सफाई, डिग्रासिंग और बेकिंग को सख्ती से नियंत्रित करके, वैक्यूम भट्टी का अंतिम दबाव 2 10-7pa तक पहुंच गया, जो लगभग एक ऑर्डर द्वारा पारंपरिक वैक्यूम फर्नेस के सीमा दबाव को बढ़ाता है। परिमाण। हाल के वर्षों में तेल मुक्त वैक्यूम पंप पेश किए गए हैं और व्यापक रूप से सेमीकंडक्टर उद्योग के क्षेत्र में उपयोग किए जाते हैं। इसलिए, क्रायोजेनिक पंप और ड्राई पंप द्वारा प्रस्तुत तेल-मुक्त अल्ट्रा-हाई वैक्यूम अधिग्रहण प्रणाली को सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी, ऑप्टिकल कोटिंग सिस्टम और एयरोस्पेस क्षेत्र में व्यापक रूप से प्रचारित किया गया है।

कम तापमान वाले माध्यम से पंपिंग सतह का तापमान 20 K से कम करके, कम क्वथनांक वाली गैस को पंपिंग सतह पर संघनित किया जा सकता है और बड़ी मात्रा में गैस निकाली जा सकती है। कम तापमान पंपिंग सतह का उपयोग कंडेनड गैस पंप होगा जिसे क्रायोजेनिक पंप या कंडेनसिंग पंप कहा जाता है। यह एक ऐसा उपकरण है जो सतह के तापमान को कम करने के लिए निम्न-तापमान माध्यम का उपयोग करने के बाद गैस को संघनित करता है, सोखता है या सोखता है, ताकि पंप किए गए स्थान के दबाव को कम किया जा सके और वैक्यूम स्थिति को प्राप्त या बनाए रखा जा सके।

एक पूर्ण पंपिंग सिस्टम के रूप में, क्रायोजेनिक पंप दो भागों से बना है, मुख्य शरीर वैक्यूम पंप बॉडी है, और दूसरा भाग कंप्रेसर है। अब व्यापक रूप से क्रायोजेनिक पंप रेफ्रिजरेटर का उपयोग किया जाता है, इसका मूल क्रायोजेनिक रेफ्रिजरेटर है। मूल प्रवाह निम्नानुसार है: पहले, हीलियम उच्च तापमान और दबाव के लिए संकुचित होता है; इसके बाद कमरे के तापमान हीलियम को हीट एक्सचेंजर द्वारा ठंडा किया जाता है। शुद्ध उच्च शुद्धता हीलियम तब सिलेंडर में adiabically विस्तारित है कम तापमान हीलियम हो जाता है। जैसा कि चक्र जारी है, हीलियम को ठंडा किया जाता है और एक रेफ्रिजरेटिंग माध्यम बन जाता है - क्रायोजेनिक हीलियम।
क्रायोजेनिक पंप चुनने के फायदे में शामिल हैं:
(1) स्वच्छ, तेल के बिना शुद्ध, पंपिंग रेंज व्यापक, जल्दी से आदर्श अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम वातावरण प्राप्त कर सकते हैं;
(2) एक ही व्यास के अन्य वैक्यूम पंपों की तुलना में, क्रायोजेनिक पंप की पंपिंग गति अधिक है, विशेष रूप से जल वाष्प निकालने की क्षमता;
(3) गैस, अशुद्धता कणों को पंप करने के लिए कोई विकल्प नहीं है और सिस्टम के काम को प्रभावित नहीं करता है;
(4) किसी भी कोण पर स्थापित किया जा सकता है, कोई चलती भागों नहीं, फ्रंट पंप की आवश्यकता नहीं है, संचालन और रखरखाव की लागत कम है;
वायुमंडल के संपर्क में आने से सिस्टम पर एक छोटा प्रभाव पड़ता है, कंप्रेसर पानी के बाद आत्म-सुरक्षा हो सकता है, इसलिए अप्राप्य का एहसास कर सकता है।

वैक्यूम सिस्टम डिजाइन

वैक्यूम भट्ठी के लिए क्रायोजेनिक पंप सिस्टम चुनने की सबसे बड़ी समस्या गर्मी लोड को हल करना है। वैक्यूम भट्ठी में गर्मी लोड मुख्य रूप से तीन पहलुओं से आता है:
(1) भट्ठी की तरफ से थर्मल विकिरण;
(2) चिपचिपा प्रवाह, गैस के अणु गर्मी ले जाते हैं;
(3) पंप मुंह के पाइप से गर्मी चालन और विकिरण गर्मी।

आणविक प्रवाह राज्य में क्रायोपम्प कार्य, ऊष्मा स्रोत ii को अनदेखा किया जा सकता है। वॉटर कूलिंग स्ट्रक्चर को जोड़कर हीट सोर्स () को खत्म किया जा सकता है। क्रायोजेनिक पंप पर फर्नेस बॉडी से हीट लोड के प्रभाव को डिजाइन में माना जाता है। मल्टीलेयर मेटल रिफ्लेक्टर स्क्रीन को वैक्यूम भट्टी में चुना जाता है। वैक्यूम भट्ठी हीटिंग तापमान 1300 ℃ है , उच्चतम कुल चिंतनशील स्क्रीन की 6 परत, मोलिब्डेनम ड्रेसिंग स्क्रीन 3 परतें, शेष परतें स्टेनलेस स्टील परावर्तक स्क्रीन का चयन करती हैं। सैद्धांतिक रूप से लगभग 200 ℃ विकिरण तापमान के माध्यम से कंटेनर की दीवार को हीटर , तापमान धीरे-धीरे समय के साथ बढ़ेगा। ज्यादातर मामलों में, कम तापमान पंप में 90 ° कोहनी शामिल हो सकती है , ताकि बचने के लिए और निर्वात चैम्बर के माध्यम से पंप के थर्मल लोड को और कम किया जा सके, जो थर्मल विकिरण को कम करने के लिए सबसे सरल और प्रभावी तरीका है। आणविक प्रवाह की स्थिति में, संवहन गाइड पर कोहनी के प्रभाव को नजरअंदाज किया जा सकता है, जो अल्ट्रा हाई वैक्यूम सिस्टम के लिए बाधक की तुलना में अधिक प्रभावी है। क्रायोजेनिक पंप पर गर्मी प्रवाहकत्त्व और विकिरण के प्रभाव को और कम करने के लिए, कोहनी पाइप पर एक पानी ठंडा करने की संरचना तैयार की गई थी। वैक्यूम सिस्टम संरचना को आकृति 1 में दिखाया गया है।

अंजीर। 1 वैक्यूम सिस्टम संरचना आरेख

आदर्श अति उच्च वैक्यूम प्राप्त करने के लिए, और अतिरेक प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के लिए एक ही समय में, हमने आणविक पंप इकाई और क्रायोजेनिक पंप के वैक्यूम सिस्टम को समानांतर में डिज़ाइन किया। आणविक पंप इकाई को सिस्टम के प्री-पंपिंग के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, ताकि जब क्रायोजेनिक पंप ठंडा हो जाए, तो यह सीधे आणविक प्रवाह राज्य में काम कर सकता है।

इसके अलावा, जब वैक्यूम चैंबर में हवा की एक बड़ी मात्रा होती है, तो इसे समय पर हवा के निष्कर्षण के लिए आणविक पंप पर स्विच किया जा सकता है, जो न केवल क्रायोजेनिक पंप के पंप संतृप्ति समय का विस्तार कर सकता है, बल्कि पुनर्जनन समय भी बचा सकता है। आणविक पंप और क्रायोजेनिक पंप वायवीय अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम गेट वाल्व और वैक्यूम चैम्बर द्वारा जुड़े हुए हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिस्टम तेल के बिना साफ है और क्रायोजेनिक पंप के पंपिंग फायदों के लिए पूरा खेल देता है, शुद्ध तेल मुक्त चुंबकीय उत्तोलन आणविक पंप का चयन किया जाता है, भंवर ड्राई पंप को फ्रंट पंप और सूखे के लिए चुना जाता है क्रायोजेनिक पंप के पुनर्जनन के दौरान वायु निष्कर्षण के लिए पंप का भी उपयोग किया जाता है। वैक्यूम सिस्टम का योजनाबद्ध आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।

अंजीर। वैक्यूम प्रणाली के 2 योजनाबद्ध आरेख

जब आणविक पंप इकाई और कंप्रेसर को एक ही समय में शुरू किया जाता है, तो लगभग 120 मिनट के बाद, क्रायोजेनिक पंप के माध्यमिक ठंडे सिर को कमरे के तापमान से 15 K से नीचे कर दिया जाता है (क्रायोजेनिक पंप वाल्व दरवाजा खोला जा सकता है)। इस समय, वैक्यूम भट्ठी प्रणाली की वैक्यूम डिग्री 10-5pa तक पहुंच सकती है, जिससे क्रायोजेनिक पंप सीधे उच्च वैक्यूम से शुरू हो सकता है।

निर्वात प्रणाली की तालिका 1 मुख्य विन्यास निष्कर्ष

उपकरण का यह सेट मध्यम आकार के वैक्यूम भट्टी का एक विशिष्ट सेट है, जिसे अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम की स्थिति के तहत प्रसार वेल्डिंग प्रक्रिया पर लागू किया जाता है। गर्मी की क्षमता और सतह क्षेत्र दोनों एक ही विनिर्देश के ऊष्मा उपचार भट्टी से बड़े होते हैं, जिनमें स्वचालन की उच्च डिग्री होती है। क्रायोजेनिक पंप का विन्यास इसके उल्लेखनीय लाभ के लिए पूरा खेल दे सकता है। वैक्यूम भट्ठी का अंतिम परीक्षण दबाव 2 10-7 Pa (ठंडा और खाली) है, और दबाव वृद्धि दर 0.002 Pa / h है। सामान्य उच्च वैक्यूम भट्ठी की तुलना में सूचकांक बेहतर है। वर्तमान में, घरेलू क्रायोजेनिक पंप का अनुप्रयोग ज्यादातर आयात पर निर्भर है, और एक ही कैलिबर के अन्य पंप, कीमत भी अपेक्षाकृत महंगी है। हालांकि, उच्च स्वच्छ प्रक्रिया पर्यावरण, शुद्ध तेल मुक्त वैक्यूम और अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम के क्षेत्रों में अभी भी इसके बहुत फायदे हैं, और क्रायोजेनिक पंप सेवा लागत और सेवा जीवन के मामले में अन्य पंपों की तुलना में बदतर नहीं है। घरेलू क्रायोजेनिक पंप अनुसंधान और विकास अभी भी परिपक्व होना है, विशेष रूप से कंप्रेसर प्रौद्योगिकी, घरेलू स्वच्छ वैक्यूम पंप उद्योग के उदय के लिए तत्पर है।