在真空管道中的與之相關(guān)的改進(jìn)的制作方法
【專利說明】在真空管道中的與之相關(guān)的改進(jìn)
[0001]本發(fā)明涉及在真空管道中的與之相關(guān)的改進(jìn)，具體地涉及但不限制于適合用在真空泵送系統(tǒng)中的管道。
[0002]許多工業(yè)處理需要在真空下進(jìn)行并且在此類情況下，習(xí)慣上在連接至真空泵的腔室內(nèi)進(jìn)行相關(guān)的處理。良好的設(shè)計實(shí)踐表明真空泵的入口直接連接至被泵送的腔室的出口孔，但是由于外部設(shè)計要求(諸如需要使真空泵送系統(tǒng)適配在其它組件周圍)，所以這不總是可能或?qū)嶋H的。因此，時常使用管道和歧管來提供真空系統(tǒng)的各種組件之間的流體連通。為了有效地獲得和保持真空，被接受的真空系統(tǒng)設(shè)計的原理(參閱Nigel Harris的“ModernVacuum Practice”，第三版，ISBN 0-9551501-1-6，第13章)是管道應(yīng)當(dāng)盡可能短且寬。遵循該規(guī)則，能夠使管道的導(dǎo)通性(conductance)最大化，從而減少其對真空系統(tǒng)的阻力影響。
[0003]在許多真空系統(tǒng)中，將隔離閥插入被排空的腔室和泵送系統(tǒng)之間，從而例如在腔室填充期間或在泵送系統(tǒng)維修期間允許將兩者隔離。正因如此，可能的是并且實(shí)際上十分普遍的是，隔離閥被用于在不同壓力下暫時性地或半永久性地保持腔室和泵送系統(tǒng)。然而，在存在壓力差并且隔離閥隨后打開的地方，不可避免地將有一股從腔室涌到真空系統(tǒng)的氣體(或反之亦然)，這取決于壓力梯度的方向。
[0004]眾所周知，真空系統(tǒng)中突然涌出的氣體是不期望的，因?yàn)檫@些氣體能夠使真空系統(tǒng)的部件過載或?qū)ζ湓斐蓳p壞。進(jìn)一步考慮到突然涌出的氣體能夠超過真空系統(tǒng)的泵送能力，這將無法應(yīng)付增加的通過量，即在給定的時間間隔中通過截面的氣體量。
[0005]在真空系統(tǒng)突然過載的情況下，存在遭受機(jī)械損壞的風(fēng)險，例如，軸承損壞、齒輪滑移或轉(zhuǎn)子和/或定子碰撞。突然的過載還能夠?qū)е码姎鈸p壞，例如，過電流或功率波動。
[0006]為了克服上述影響，行之有效的做法是包括內(nèi)嵌式(in-line)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)以抑制或阻擋通過量的突變。已知的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個示例包括機(jī)械調(diào)節(jié)閥布置，其被配置用于在一定壓力差之上限制真空系統(tǒng)中的氣體的通過量，但是在所述壓力差之下允許氣體相對不受阻礙地流動。已知內(nèi)嵌式壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的缺點(diǎn)之一是這些系統(tǒng)均為按機(jī)械原理操作的復(fù)雜裝置，因此安裝、維護(hù)和修理是昂貴的。
[0007]因此需要有改進(jìn)的和/或可替代類型的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，尤其是能夠在隔離閥打開期間被適當(dāng)?shù)赜糜诒Ｗo(hù)真空泵送系統(tǒng)不受損壞的類型。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于真空泵送系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)設(shè)備，其具有入口、出口以及插在入口和出口之間并且與入口和出口處于流體連通的管道，其中管道的截面積大于滿足入口和出口的導(dǎo)通性要求所需的截面積。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于真空泵送系統(tǒng)的管道，其具有入口、出口以及插在入口和出口之間并且與入口和出口處于流體連通的管道，并且還包括與管道處于流體連通的中空膨脹腔室。
[0010]在另一個方面，本發(fā)明包括在使用時可位于真空系統(tǒng)的兩部分之間的尺寸有意過大的管道，其提供了過量自由體積，而涌入的氣體能夠累積到其中，以在突然涌入事件期間減少壓力增加。
[0011]本發(fā)明適當(dāng)?shù)乩昧嗽斐烧婵毡盟拖到y(tǒng)損壞的根本原因時常是由于系統(tǒng)壓力的突變而不是氣體通過量的突變的這一事實(shí)。因此，通過提供膨脹腔室或通過使管道的截面積大于入口和出口的截面積所確定的截面積，針對系統(tǒng)中的氣體的通過量或體積的給定增加，可以減少壓力的變化。
[0012]通過提供過量自由體積以使涌入氣體膨脹到其中，能夠減小突然壓力變化的量級。另外地或者可替代地，通過提供用于涌入氣體膨脹到其中的過量自由體積，涌入氣體能夠累積在尺寸過大的管道或膨脹腔室內(nèi)，因此給予泵送系統(tǒng)時間以適應(yīng)增加的通過量要求，而不使真空系統(tǒng)過載。
[0013]如前所述，使真空系統(tǒng)中的管道盡可能短而寬的一般設(shè)計規(guī)則通常以這樣的方式應(yīng)用，即確保管道的主體的截面積盡可能地接近管道入口孔和出口孔的截面積。管道的截面的任何增加超過入口和出口的截面并不增加整體導(dǎo)通性，因此是不可取的，這是因?yàn)檎婵障到y(tǒng)設(shè)計中的其他競爭要求。具體地，通常期望減小真空系統(tǒng)組件的尺寸以節(jié)省重量和材料用量。而且，較大的內(nèi)部體積需要較長時間排空，因此真空系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)之一是使內(nèi)部容積最小化以提高泵送效率。另外，增加管道的內(nèi)部表面積通常導(dǎo)致處理負(fù)載增加，因?yàn)榇蟮膬?nèi)部表面積呈現(xiàn)用于在其上牢固地積聚水蒸氣、污染物和氧化的較大面積。
[0014]正因如此，已知的真空泵送設(shè)計原理的應(yīng)用確定擴(kuò)大管道的內(nèi)徑(bore)以匹配入口或出口的最大內(nèi)徑尺寸，但不再對其進(jìn)一步增大以使上述有害影響最小。
[0015]因此，應(yīng)當(dāng)意識到，不論真空系統(tǒng)管道的截面積超過入口或出口的截面積，還是真空系統(tǒng)管道的內(nèi)部體積超過被連接的真空泵送系統(tǒng)的壓力、導(dǎo)通性或泵送要求，這些都不是慣例。因此，本發(fā)明不同于所接受的設(shè)計原理。
[0016]然而，已發(fā)現(xiàn)以發(fā)明的方式增加管道的內(nèi)部體積或表面積，或體積和表面積的有害影響在許多情況下多于通過下列優(yōu)點(diǎn)的補(bǔ)償:避免使用機(jī)械壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即較少的機(jī)械部件，降低整個系統(tǒng)的復(fù)雜性、合理化等。
[0017]本發(fā)明提供一種管道，該管道具有用作真空系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)元件的尺寸過大的內(nèi)徑或膨脹腔室。
[0018]本發(fā)明的實(shí)施例現(xiàn)將僅以示例的方式并參考附圖加以描述，在附圖中:
圖1是已知的適配有壓力調(diào)節(jié)閥的真空系統(tǒng)的示意性截面；
圖2是從用于將增壓泵和前級真空泵互連的已知歧管的上方和一側(cè)觀看的透視圖；
圖3是從上方觀看的圖2的歧管的透視圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的適配有壓力調(diào)節(jié)歧管的真空系統(tǒng)的示意性截面；
圖5是從根據(jù)本發(fā)明的壓力調(diào)節(jié)歧管的下方和一側(cè)觀看的透視圖；
圖6是從上方和一側(cè)觀看的圖5的歧管的透視圖；以及圖7是從圖6和6的歧管的上方觀看的透視圖。
[0019]在已知的真空泵送系統(tǒng)10中，真空腔室12被連接到一系列的泵14、16，也就是說，增壓泵14和前級真空泵16。真空腔室12是進(jìn)行處理18的地方，并且經(jīng)由任何一個或多個密封可封閉進(jìn)入口 20可進(jìn)入真空腔室12的內(nèi)部。隔離閥22插入在真空腔室12和增壓泵14之間以允許兩者彼此隔離，以便例如能夠打開進(jìn)入口 20之一而不允許空氣進(jìn)入真空泵14、16中。在處理18開始之前，需要將真空腔室12排空，這樣緩慢地打開隔離閥22，以允許依次通過增壓泵16和前級真空泵16來排空真空腔室12內(nèi)的空氣。
[0020]當(dāng)首先打開隔離閥22時，真空腔室12內(nèi)的空氣立即開始涌入真空泵中，并且如果隔離器閥22打開得過快，則在增壓泵14和前級真空泵16之間由于其各自最大通過量的差異而能夠積聚過多的壓力。這能夠?qū)е卤硥鹤饔迷谠鰤罕?4上或前級真空泵16的入口處的過高的壓力。為了克服這一點(diǎn)，將壓力調(diào)節(jié)裝置24插入增壓泵14和前級真空泵16之間，從而以兩泵之間形成的增壓泵14的出口處的增加的背壓為代價來限制增壓泵16的入口處的壓力。在圖1中僅示意性地示出減壓閥24，但它通常包括轉(zhuǎn)向管道，該轉(zhuǎn)向管道被配置用于在出口側(cè)上的壓力超過閾值的條件下將氣體轉(zhuǎn)向返回至增壓泵的入口側(cè)?？商娲姆椒ㄊ鞘褂瞄y來限制處理氣體或空氣流入至增壓泵的入口中，以響應(yīng)于入口處的氣體波動。壓力調(diào)節(jié)閥的操作是公知的，并且不保證此處的詳細(xì)討論。
[0021]增壓和前級泵通常作為預(yù)配置的組合出售，所以當(dāng)兩者一起裝運(yùn)時，歧管(諸如圖2和圖3所示的歧管)時常被用于匹配相應(yīng)的連接孔。歧管用于在增壓泵的出口和前級泵的入口之間提供管道，該管道具有匹配相應(yīng)泵的入口孔和出口孔的入口孔和出口孔。
[0022]在圖2和圖3中，這樣的已知類型的歧管26包括入口孔30和出口孔28，其具有帶凸緣的周邊32，該周邊能夠以已知的方式被螺栓連接到真空系統(tǒng)的其它部件的形狀和尺寸互補(bǔ)的連接凸緣，例如使用螺栓以及用密封插入相應(yīng)的凸緣32之間的襯墊。凸緣32可還包括凹槽34，諸如尤其是圖2所示的凹槽，密封件或襯墊(未示出)能夠安置在該凹槽內(nèi)。
[0023]管道36使入口孔30和出口孔28互連，該管道漸縮并且成形為用于在這兩者間提供平滑過渡。應(yīng)當(dāng)理解，管道36的截面積在沿其長度的任何點(diǎn)處均不超過入口孔30和出口孔28中的較大者的截面積。
[0024]歧管26還包括與管道36處于流體連通的輔助口 38，輔助裝備能夠被附連至該輔助口 38(未示出)。輔助口 38的內(nèi)直徑相比入口孔30和出口孔28中的較大者的內(nèi)直徑相對小，所以其對氣體通過管道36的流動的影響最小。值得注意的是，入口孔30和出口孔28經(jīng)布置為重疊，使得貫穿歧管26有清晰的“視線(line of sight)”，因此在使用時對氣體流動的限制最小。
[0025]歧管包括實(shí)心側(cè)臂40，其從管道36的側(cè)壁凸出并且其在它的遠(yuǎn)端42處具有支柱44，該支柱44以已知的方式用于傳遞泵14、16的重量。支柱44在其相對端還帶有帶凸緣的連接部板46，該連接部板46螺栓連接至真空系統(tǒng)10的支撐底盤或其它設(shè)備的結(jié)構(gòu)安裝點(diǎn)。
[0026]如附圖的圖4至圖7所示，本發(fā)明與上述已知的布置在若干方面不同。
[0027]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，真空系統(tǒng)10包括如前所述的真空腔室12、隔離閥22、增壓泵14和前級泵16。然而，取代了具有壓力調(diào)節(jié)閥24，使用新型的歧管50將增壓泵14連接到前級真空泵16。根據(jù)圖4至圖7應(yīng)當(dāng)注意，相比增壓泵的出口孔54和前級真空泵的入口孔56的相應(yīng)大小，歧管的管道52的大小為相當(dāng)大的尺寸。值得注意的是，位于入口孔60的平面和出口孔62的平面之間的平面58中的歧管50的截面積遠(yuǎn)大于入口孔60的平面或出口孔62的平面中的截面積。換句話說，本發(fā)明的歧管50具有尺寸過大的管道52，該管道為涌入的氣體提供要占據(jù)的大量自由體積64，因此減少了積聚在增壓泵14和前級真空泵16之間的壓力，從而不需要如前所述的壓力調(diào)節(jié)閥24。
[0028]在所示的示例中，通過將本發(fā)明的歧管50成形為占據(jù)真空系統(tǒng)10內(nèi)最大量的空間(在增壓泵14與前級真空泵16之間的空間中