1. Isolation et occlusion des sources de chaleur

Pompe de circulation basse température de tableLa capacité de congélation varie selon le modèle. La puissance requise est de quelques dizaines de watts pour une tête froide de classe 1 descendant à 80k et de quelques watts pour une tête froide de classe 2 descendant à 20k. Mais il y a des sources de chaleur telles que des sources de vapeur ou des appareils de chauffage à l'intérieur de l'unité de vide.

La figure 2 représente la Chaleur rayonnante dégagée par une face de 254 mm (10 pouces) de diamètre. La chaleur dégagée par l'augmentation de la température et l'augmentation du taux de rayonnement augmente également. Étant donné que la chaleur produite à l'intérieur de l'unité de vide dépasse de loin la capacité de congélation de la pompe cryogénique, si cette chaleur entre dans la pompe cryogénique, elle peut entraîner un refroidissement anormal de la pompe cryogénique et une diminution des performances d'échappement. Par conséquent, lorsque la source de chaleur est présente dans la chambre à vide, la source de chaleur doit être isolée et masquée.

Figure 2: Radiance thermique émise par une face de Φ254 mm en fonction de la température

La figure 3 est un example de montage en présence d'une source de chaleur. Figure ① la Chaleur rayonnante entre directement dans la pompe cryogénique et n'est donc pas disponible. (2), (3) peut être adopté, mais si la température de la source de chaleur est relativement élevée, la quantité de rayonnement entrant dans la pompe cryogénique après réflexion doit également être prise en compte.

2: exemple d'installation quand il y a une source de chaleur

< pour référence, la charge thermique négative subie par une pompe cryogénique en raison de la chaleur rayonnée peut être calculée à partir de la formule suivante. >

Q=εAV ・σ・A・ (Tw4-T14) (W)

εav: émissivité moyenne, σ: constante de Boltzmann = 5,67x10 - 12 (W / cm2 / K4), A: Surface chauffée (CM2)

Tw: température de la paroi à température ambiante (généralement 300k), T1: Température du cylindre de blindage ・ baffle (généralement 80k)

2. Considérations relatives à l'eau de refroidissement (quantité et qualité de l'eau)

Les compresseurs utilisés avec la pompe à basse température sont refroidis à l'air et à l'eau. Et la puissance électrique entrant dans le compresseur se transforme presque toujours en chaleur.

Dans le cas du type refroidi à l'air, ces calories sont refroidies par des ventilateurs refroidis à l'air avec des échangeurs de chaleur. Étant donné que le type refroidi à l'air n'utilise pas d'eau de refroidissement, il n'y a pas de coûts d'exploitation supplémentaires et il n'est pas nécessaire de mettre en place des tuyaux. Mais en raison de la chaleur générée sera tout rejeté dans l'atmosphère, il est nécessaire d'utiliser la climatisation,

Et peut produire du bruit et de la poussière. Par conséquent, ces dernières années, le type refroidi par eau a été couramment adopté.

Si la température de l'eau de refroidissement du compresseur refroidi à l'eau est trop basse et que la viscosité de l'huile de lubrification dans le compresseur augmente, le compresseur reçoit des instructions de fonctionnement et ne peut pas démarrer ou devenir surchargé.

Au contraire, si la température de l'eau de refroidissement est trop élevée ou si le débit est faible, la température du compresseur devient élevée ou ne refroidit pas normalement, ce qui entraîne une action de commutation de commande thermique, c'est - à - dire que le compresseur cesse de fonctionner.

Pour la température de l'eau et le débit de l'eau de refroidissement, veuillez vous référer aux instructions d'utilisation pour garantir une utilisation dans les limites spécifiées. Si la température de l'eau est inférieure à 10 ℃, vous devez arrêter l'alimentation en eau de refroidissement tout en arrêtant le fonctionnement du compresseur.

Si l'alimentation en eau de refroidissement n'est pas arrêtée, le démarrage du compresseur peut être difficile. À l'arrêt, s'il existe une possibilité que l'eau de refroidissement à l'intérieur du compresseur gèle, il peut provoquer une rupture très dangereuse du tuyau de distribution, de sorte que le drainage à pression d'air est nécessaire pour évacuer l'eau de refroidissement à l'intérieur du compresseur.

L'eau de refroidissement doit être utilisée avec de l'eau propre qui n'a pas d'effet corrosif sur le tube de distribution et qui ne contient pas d'attaches telles que le tartre.

La mauvaise qualité de l'eau entraînera un rétrécissement du canal de distribution, une réduction du débit et une mauvaise conduction de la chaleur entraînera un refroidissement incorrect.

En outre, si vous utilisez de l'eau de refroidissement corrosive pour les tubes de distribution, des trous fins apparaîtront dans l'échangeur de chaleur, ce qui entraînera des accidents majeurs.

Afin de prolonger la durée de vie des échangeurs de chaleur et de maintenir les performances, la société a fait référence aux normes de qualité de l'eau de l'Association japonaise de l'industrie de la climatisation réfrigérée. En raison de la présence de précipités de fixation, etc. dans l'eau de refroidissement, cela peut entraîner une mauvaise qualité de l'eau. Une inspection régulière de la qualité de l'eau et un nettoyage des tubes de distribution sont donc nécessaires.

Tableau 1: normes de qualité de l'eau pour l'eau de refroidissement (par référence aux normes de qualité de l'eau de l'Association japonaise des climatiseurs réfrigérés)

Projets		普通用 Valeur standard	Pour pompes à basse température Valeur recommandée	Inclinaison vers
				Corrosion	Génération de tartre
Projet standard	pH (25℃)	6,5 à 8,0	6,5 à 8,0	○	○
	Conductivité (25°C) (μs / cm)	Moins de 800	Moins de 200	○	○
	Ions chlorure cl-(mg de Cl)-(L)	Moins de 200	Moins de 50	○
	Ions sulfateSO2--(mg de Cl)-(L)	Moins de 200	Moins de 50	○

3. Fonctionnement et cycle de fonctionnement de la pompe cryogénique

Le fonctionnement de la pompe cryogénique se compose des 3 processus suivants.

(1) début de fonctionnement de l'aspiration grossière et refroidissement refroidissement de la pompe à basse température

(2) Normalement, la pompe à basse température est en cours d'exécution pour l'échappement de l'unité de vide

(3) Arrêt du fonctionnement, régénération pompe cryogénique arrêt du fonctionnement et régénération

1). Début de fonctionnement (aspiration grossière, refroidissement)

4. Les étapes de démarrage de fonctionnement de la pompe à basse température sont les suivantes.

(1) allumez l'alimentation principale.

(2) Lorsque le compresseur est refroidi à l'eau, l'eau de refroidissement est fournie.

(3) pompage brut jusqu'à ce que la pression à l'intérieur de la pompe cryogénique atteigne 40 pa. (si pompé au - dessous de 13 ~ 20pa, la vapeur d'huile dans la pompe rotative d'huile à reflux vers la pompe cryogénique, ce qui entraîne la pollution de la pompe cryogénique par la vapeur d'huile. ), un test de montée en pression est généralement effectué après avoir effectué un pompage grossier.

La valeur limite recommandée pour la vitesse de montée en pression est Δp / Δt ≤ 1,3 PA / min

(4) démarrez la pompe à basse température.

(5) La pompe à basse température à atteindre l'état de fonctionnement. Lorsque les conditions suivantes sont remplies, la pompe cryogénique a atteint l'état de fonctionnement:

● La température de la plaque de condensation 15K descend en dessous de 20k

● La température de la cartouche blindée 80k tombe en dessous de 130K (la tension de démarrage du thermocouple ca est de - 5,5 MV), le temps nécessaire pour descendre à cette température (temps de refroidissement) varie selon le modèle de pompe cryogénique comme indiqué dans le tableau 4 - 2.

(6) La pompe à basse température commencera à fonctionner normalement.

Le refroidissement réel peut prendre plus de temps dans plusieurs des cas suivants. (1) contamination à l'intérieur de la pompe cryogénique, (2) grande charge thermique, (3) séchage total à l'intérieur de la pompe cryogénique en raison de l'opération de régénération et autres, (4) He dans le gaz résiduel après l'achèvement du pompage brut, la pression partielle du gaz h2.ne est supérieure à 0,1 Pa.

Exemple de cycle de fonctionnement d'une pompe cryogénique

2). Généralement en fonctionnement

Pour que la pompe à basse température entre en état de fonctionnement, procédez comme suit pour extraire la chambre à vide.

(1) La pression dans la chambre à vide est inférieure à la pression différentielle maximale admissible pour effectuer une extraction grossière dans la chambre à vide. (on utilise généralement une réduction à 40 pa). Pour empêcher le reflux de la vapeur d'huile dans la pompe d'extraction brute vers la Chambre de vide, il ne peut pas être pompé en dessous de 13 pa.

(2) ouvrez la vanne principale pour l'extraction finale de la chambre à vide.

(3) le revêtement, la pulvérisation et d'autres opérations peuvent être effectués après que la pression dans la chambre à vide a atteint la pression requise.

3). Arrêt de fonctionnement

(1) Fermez la vanne principale.

(2) mettez la pompe à basse température dans l'état off.

(3) l'alimentation en eau de refroidissement doit être arrêtée au besoin lorsque le compresseur refroidi à l'eau est utilisé.

(4) après que la température de la plaque de condensation 15K et de la cartouche de blindage 80k soit tombée à la température ambiante, le pompage grossier est effectué jusqu'à ce que la pression à l'intérieur de la pompe cryogénique atteigne 10 ~ 100pa.

Si les gaz gazéifiés produits pendant le processus de réchauffement sont tels que la pression à l'intérieur de la pompe cryogénique dépasse la pression atmosphérique, une soupape d'évent doit être réglée pour le dégonflage, empêchant la pression à l'intérieur de la pompe de dépasser la pression atmosphérique.

4). Régénération de pompes cryogéniques

Parce que la pompe cryogénique est une pompe à vide de type réservoir, lorsque la quantité de gaz stockée dans la pompe atteint, l'exigence de décharge vers l'extérieur, de sorte que la pompe cryogénique reprend la fonction d'adsorption et d'échappement. Cette opération est appelée régénération. La quantité limite de gaz évacuée par la pompe cryogénique est appelée capacité d'échappement. Lorsque l'une des situations suivantes se produit, une régénération est nécessaire.

(1) La température de la plaque de condensation 15K est supérieure à 20k

(2) 80 la température de la cartouche blindée est supérieure à 130K (-5.5mv)

(3) chute de pression inférieure à 1,3 × 10 - 4 Pa après 5 minutes de fermeture de la vanne principale

(4) la performance d'échappement ne peut pas répondre aux exigences du dispositif

Au cours de l'utilisation habituelle, à l'exception du cas où le volume d'échappement atteint la capacité d'échappement, la régénération est généralement effectuée régulièrement lors de l'entretien de l'unité ou pendant les vacances.

Si la régénération est effectuée dans des conditions de fonctionnement sans pilote telles que les vacances, la régénération automatique peut être effectuée.

4 - 1 méthodes de régénération adaptées à divers usages (régénération et efficacité de la régénération)

L'opération de régénération est réalisée en 3 étapes comme suit.

(1) Processus de réchauffement

(2) Processus de pompage grossier

(3) Processus de refroidissement par refroidissement

Pour réduire le temps de régénération, le temps de montée en température et le temps d'aspiration grossier doivent être réduits. Pour permettre la régénération, il faut chauffer à température ambiante et éliminer l'humidité de l'adsorbant en effectuant un pompage grossier efficace. La glace peut fondre au - dessus de 0 ℃, pour éliminer l'humidité, vous devez augmenter la température au - dessus de 0 ℃.

(1) Efficacité du processus de réchauffement

Il existe plusieurs façons d'arrêter le fonctionnement de la pompe à basse température et d'augmenter la température à la température ambiante.

(1) réchauffement naturel: il suffit de placer la pompe à basse température après avoir commuté l'état off

(2) bande chauffante pour la régénération: envelopper la bande chauffante dans l'extérieur de la paroi de la pompe pour le chauffage

(3) injection n2: injecter de l'azote à l'intérieur de la pompe cryogénique, de sorte que la chaleur à l'intérieur de la pompe accélère le réchauffement

(4) injecter N2 + bandes chauffantes: (2), (3) et utiliser

(5) injection de chaleur n2: injection d'azote chauffé à 70 ° C à l'intérieur de la pompe cryogénique

(6) injection de chaleur N2 + bande chauffante: et avec (2) et (5), le temps de réchauffement le plus court

Le temps jusqu'à ce que la température monte à la température ambiante, en plus de la méthode ci - dessus, varie considérablement en raison de la quantité, du type et du modèle de pompe stockés dans la pompe, de sorte qu'il n'est pas facile d'estimer son temps de réchauffement à l'avance.

En général, la méthode d'injection de N2 prend de 60 à 90 minutes. Les temps de montée en température requis pour les différentes méthodes de régénération sont indiqués dans le tableau ci - dessous.

Les valeurs de ce tableau sont obtenues en comparant le temps de montée en température nécessaire à l'injection de N2 à 1. Seules les valeurs de référence sont possibles.

Tableau 3: méthode de réchauffement et durée de réchauffement (valeurs de référence)

Méthode de réchauffement	Proportion de temps de réchauffement
1. Réchauffement naturel	3 à 6
2. Bandes chauffantes pour la régénération	à 1.2
3. Injection de n2	1
4. Injection de n2 + ceinture chauffante	à 0,85
5. Chaleur d'injection n2	à 0,80
6. Chaleur d'injection n2 + ceinture chauffante	à 0,70

Figure 5: processus de réchauffement de la pompe cryogénique

La figure de droite représente l'état de la pompe cryogénique lorsqu'elle se réchauffe et peut être divisée en a, B, C, D4 modes.

A: injecter N2 + bande chauffante (avec moins d'eau)

La température de la cartouche de blindage et du baffle se réchauffe à environ 40 ° c. En éliminant le gaz d'eau à l'intérieur de la pompe, on obtient un bon effet de régénération.

B: injection de N2 uniquement (cas avec peu d'eau)

Est une méthode de régénération couramment utilisée. De bons résultats de régénération sont obtenus avec peu de gaz d'eau.

C: injection de N2 + bande chauffante (cas d'évacuation de grandes quantités de gaz d'eau)

Le réchauffement s'arrête pendant un certain temps lorsque la glace se dissout dans l'eau à 0 ° c. Grâce à l'utilisation de bandes chauffantes, le temps de fusion peut être réduit. (cette méthode est recommandée lorsque le substrat est en verre ou en plastique)

D: cas où seul le N2 est injecté ou de grandes quantités de gaz d'eau sont évacuées par la méthode de réchauffement naturel

En raison de la faible quantité de chauffage, la glace est difficile à fondre en eau. Dans un tel état, comme dans le cas d'un soutirage grossier, le fait que la régénération ne soit pas suffisamment réalisée entraîne une diminution des performances d'échappement. Une attention particulière est requise lors du revêtement du verre ou du plastique.

Veuillez confirmer si la tension de démarrage du thermocouple K descend à 0mv. Doit et chauffer la bande avec de l'électricité.

En particulier, lors de l'évacuation de grandes quantités d'eau et de gaz, enregistrez la tension de démarrage du thermocouple K pendant la régénération, déterminez dans quel mode et confirmez si la glace fond.

2) Processus de pompage grossier

Les pompes rotatives à huile sont généralement utilisées comme pompes de pompage grossier pour les pompes cryogéniques. Dans le cas de l'utilisation d'une pompe rotative à huile, dans le domaine de la haute pression, en raison de l'effet de flashing de flux visqueux de l'air, le débit de retour est minime.

Mais lorsque la pression est inférieure à 15 PA, l'effet de flashing du flux visqueux diminue, si le pompage grossier en dessous de cette pression augmente le risque de reflux de vapeur d'huile.

Les pompes cryogéniques d'aehaidae, considérées du point de vue de la sécurité, peuvent assurer des performances normales à une pression d'extraction brute de 40 pa.

Un filtre d'extraction grossière est recommandé lorsque l'extraction grossière est inférieure à 20 pa. Il y a quelques points à noter lors de l'utilisation de filtres.

(1) le temps de pompage grossier devient plus long, (2) l'eau gazeuse devient rapidement saturée à plusieurs reprises, (3) la poussière est produite, (4) une activation régulière est nécessaire.

Lorsque l'extraction grossière est effectuée dans des conditions où une grande quantité de gaz d'eau est présente à l'intérieur de la pompe à basse température, la chaleur est évacuée à mesure que l'humidité s'évapore, ce qui entraîne une diminution de la température de l'eau.

Il peut être complètement évaporé avec peu d'humidité. Mais quand il y a beaucoup d'humidité, l'eau restera après le gel, ce qui entraînera une régénération incomplète.

En cas de forte humidité, les travaux d'extraction grossière, tels que l'utilisation de bandes chauffantes, peuvent empêcher le givrage.

Et lors de l'utilisation d'une pompe rotative à huile pour évacuer une grande quantité d'humidité, l'huile émulsionnera et sera difficile à pomper jusqu'à 40 pa.

Dans ce cas, il est souvent nécessaire de changer l'huile fréquemment. Mais les mesures suivantes peuvent être prises.

(1) utilisez une grande pompe rotative à huile avec une forte teneur en huile et une forte capacité de traitement de l'eau.

(2) utilisez une pompe rotative à huile qui peut séparer l'eau et l'huile, équipée d'un drain.

(3) utilisez une pompe mécanique pour réduire la pression limite. (mais l'huile de la pompe rotative à huile doit être changée régulièrement.)

Lors du traitement de grandes quantités de verre, de plastique, en raison de la nécessité d'évacuer de grandes quantités d'eau et de gaz, il est nécessaire de prendre des mesures à l'avance.