真空規(guī)是測(cè)量真空參數(shù)的儀表，其讀數(shù)準(zhǔn)確性關(guān)系到理論計(jì)算及日常生產(chǎn)的方方面面。因此需對(duì)新進(jìn)真空規(guī)進(jìn)行驗(yàn)收并按期對(duì)使用中的真空規(guī)進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的校準(zhǔn)。

　　本文講述了為滿足大批量真空規(guī)校準(zhǔn)的要求，通過吸收優(yōu)化真空規(guī)校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出的一套用比對(duì)法進(jìn)行真空規(guī)校準(zhǔn)的裝置。

1　設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

      表1 TM22真空規(guī)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(見本文最后附表)

　　本裝置需達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下：

　　a．裝置整體極限真空<1×10^-3Pa；

　　b．裝置單點(diǎn)漏率<1×10^-10Pa•m³/s；

　　c．穩(wěn)壓容器壓力漲幅<1×10^-4Pa/s；

　　d．為保持壓力穩(wěn)定，穩(wěn)壓容器體積不小于20L；

　　e．加工裝配便捷，操作過程簡(jiǎn)便。

2　設(shè)計(jì)原理

　　本裝置采用比對(duì)法校準(zhǔn)真空規(guī)。通過處于相同真空度的已經(jīng)過校對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)表與待校的真空規(guī)讀數(shù)上的比對(duì)，判斷待校表是否符合精度上的要求，如果不符合，調(diào)節(jié)待校真空規(guī)讀數(shù)指示值，使其指示值到指定精度范圍內(nèi)，以達(dá)到校準(zhǔn)的目的。本裝置真空度的調(diào)節(jié)是通過機(jī)械泵、分子泵和微調(diào)進(jìn)氣閥實(shí)現(xiàn)，壓力的穩(wěn)定性通過穩(wěn)壓容器實(shí)現(xiàn)。

3　設(shè)計(jì)和加工

　　現(xiàn)在一般校準(zhǔn)裝置基本構(gòu)成為穩(wěn)壓裝置、連接管路、閥門、機(jī)械泵等，比較先進(jìn)的校準(zhǔn)裝置還包括液氮冷阱、尾氣罐、羅茨泵、分子泵、離子泵及自控裝置等。

　　此類裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是穩(wěn)壓系統(tǒng)，其密封性、放氣率及滲透性的好壞直接影響到設(shè)計(jì)指標(biāo)能否達(dá)到要求。

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)使用要求，對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

　　a． 為使其密封性能達(dá)到要求，法蘭密封結(jié)構(gòu)采用氟橡膠墊密封。

　　本設(shè)計(jì)穩(wěn)壓裝置兩法蘭之間采用F26型氟橡膠進(jìn)行密封。氟橡膠是一種耐高溫及各種介質(zhì)的密封材料。各種氣體在氟橡膠中有較小的擴(kuò)散速度，透氣性小，對(duì)日光、臭氧和氣候的作用十分穩(wěn)定，在高溫、真空中出氣率很低，可用于10^-5Pa~10^-7Pa的真空密封。

　　它的優(yōu)點(diǎn)是放氣量所有橡膠密封墊中最小，且較金屬密封墊拆卸方便。

　　b． 抽氣系統(tǒng)和真空檢測(cè)室之間采用超高真空插板閥連接，閥門通道過流<1×10^-8Pa•m³/s；

　　c． 真空泵采用德國(guó)萊寶D16C型真空旋片泵，極限壓力<6×10^-2Pa；

　　d． 分子泵采用北京中科科儀生產(chǎn)的F110型渦輪分子泵。極限壓力<6×10^-6Pa；

　　e． 各連接部件采用不銹鋼材料，以減少放氣。粗抽系統(tǒng)采用KF25軟管連接，真空規(guī)與真空室之間的連接采用Ø16角閥，它通過KF16法蘭與真空規(guī)連接；

　　f．裝真空規(guī)的閥門采用對(duì)稱焊接，消除校表的結(jié)構(gòu)誤差；

　　g．系統(tǒng)采用液氮充壓，保證裝置的清潔；

　　h． 上端采用封頭耐壓設(shè)計(jì)，頂端進(jìn)氣閥采用微調(diào)閥；

　　i．  對(duì)于可采用內(nèi)焊的部件都使用內(nèi)焊結(jié)構(gòu)，避免夾層影響，增加裝置的密封性能；

　　j．  對(duì)于采用內(nèi)焊的部件，外部均采用點(diǎn)焊，增加強(qiáng)度；

　　k．穩(wěn)壓裝置及分子泵纏繞加熱帶，使其可以高溫除氣；

　　l． 分子泵后加尾氣罐，便于與機(jī)械泵隔斷后分子泵的尾氣排放。

　　采用以上設(shè)計(jì)的裝置，極限真空計(jì)算公式為：

　　式中：Pj — 穩(wěn)壓裝置的極限壓力，Pa；
    　　　　P0 — 分子泵的極限壓力，Pa；
          　　 Q — 真空檢測(cè)室的漏放氣速率，Pa•m³/s；
          　　 S — 泵對(duì)穩(wěn)壓裝置的抽速，m³/s。

　　極限真空計(jì)算結(jié)果小于10^-5 Pa，理論上滿足校準(zhǔn)要求。

　　裝置整體示意圖如圖1：

1 — 微調(diào)進(jìn)氣閥 2 — 穩(wěn)壓容器 3 — 真空規(guī) 4 — 8個(gè)均布Ø16角閥
5 — 高真空插板閥 6 — 分子泵 7 — 尾氣罐 8、10 —  Ø25角閥
9 — 旋片泵

圖1 校準(zhǔn)裝置示意圖