油扩散泵的结构及其工作原理

油扩散泵

油扩散泵是用来获得高真空度或超高真空度的重要设备，其主要特征尺寸为泵入口直径，当入口直径确定之后，其他连接尺寸和主要性能参数都有标准规定，在《真空设计手册》上均可查到。扩散泵的入口直径在65-1600mm之间，极限压力最低可达10-8Pa，工作压力范围为10-1-10-5 Pa，抽气速率可以从每秒几十升到几十万升，最大出口压力在30-70 Pa之间，最低返油率可达10-4mg.（cm2.min）-1。它广泛应用于真空冶金、真空热处理、真空镀膜、电子工业、航空航天、原子能等工业领域。

油扩散泵的结构

图1是扩散泵的结构示意图。

油扩散泵时借助于喷嘴中高速喷出的油蒸气喷流的动量而输运气体的真空泵。从这种意义上讲，应该称其为蒸气喷流泵，但发明人盖却强调气体扩散混入蒸气流的过程而命名为扩散泵，一直沿用至

今。用油形成蒸气的叫油扩散泵，用水银形成蒸气的叫水银扩散泵。因水银操作麻烦且对人体有害，现在已不大实用。

当油蒸汽从伞形喷咀(如I级喷咀)以超音速喷出后，其速度逐渐增大，压力及密度逐渐降低，射流上边的被抽气体A因密度差要向蒸汽射流中扩散并被射流携带到水冷的泵壁处B，在B处，工作蒸汽大部分被冷凝成油滴沿泵壁流回到油锅中循环使用，而被抽气体在B处堆积、压缩，最后被下级射流携带走，以达到逐级压缩，最后被前级泵抽走。

用三级喷嘴喷油形成喷流的扩散泵，随年代的发展如图1所示。扩散泵油锅中的泵油在真空中加热到沸腾温度（约200℃），产生大量的油蒸气，油蒸气经导流管由各级喷嘴定向高速喷出。由于扩散泵进气口附近被抽气体的分压力高于蒸气流中该气体的分压力，所以被抽气体分子就不断的扩散到蒸气流中。油蒸气撞击被抽气体分子，是被抽气体分子沿蒸气流束的方向高速运动。气体分子碰到泵壁又反射回来，再碰到蒸气流的碰撞而重新沿蒸气流方向流向泵壁。经过几次碰撞后，气体分子被压缩到低真空端，再由下几级喷嘴喷出的蒸气流进行多级压缩，最后由前级泵抽走。而油蒸气在冷却的泵壁上被冷凝后又返回到油锅中重新被加热，如此循环工作。

油扩散泵的工作压力范围10ˉ²Pa~10ˉ5Pa。