真空系統(tǒng)的安全防護(hù)

真空系統(tǒng)的安全防護(hù)真空系統(tǒng)的防護(hù)裝置一般可分為兩類:一類是保護(hù)真空系統(tǒng)本身不受損害,一類是保護(hù)真空系統(tǒng)的操作人員、維修人員或由于離系統(tǒng)很近而可能受到危害的其他人員。

真空系統(tǒng)的防護(hù)裝置

在機(jī)械構(gòu)造方面,大型真空系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中要考慮其整體在機(jī)械構(gòu)造上的穩(wěn)定性,尤其是對于有合理擾動(dòng)的開式構(gòu)造,如果這種擾動(dòng)會(huì)引起系統(tǒng)整體的不穩(wěn)定,則應(yīng)該設(shè)計(jì)有外部支撐或地腳以防止翻倒。在真空系統(tǒng)正常工作期間,對皮帶、鏈和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),應(yīng)該設(shè)置屏障,以阻擋人體靠近。在日常維修中,當(dāng)這種屏障被拆下時(shí),不能使機(jī)構(gòu)被誤控通電開動(dòng),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與系統(tǒng)的電氣控制自鎖聯(lián)動(dòng)。

系統(tǒng)保護(hù)聯(lián)鎖控制的功能是:在某一元件或某些元件發(fā)生故障時(shí),能使設(shè)備轉(zhuǎn)為安全狀態(tài)或者盡可能減少系統(tǒng)本身的損壞。兩者之中的取、舍問題取決于所開展的工藝過程的物料的價(jià)值以及出故障時(shí)系統(tǒng)損失的費(fèi)用。通常,真空系統(tǒng)所要處理的故障分內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障包括元件的失效,某些元件(如真空規(guī)管、閥門、波紋管、密封件等)的性能變壞超過了允許極限,而在工藝過程中發(fā)生故障。外部故障包括系統(tǒng)的電源故障、冷阱的冷卻故障(溫度過高或致冷劑供給不充足)、低溫泵的制冷機(jī)故障等。也包括在特殊情況下,系統(tǒng)發(fā)生的爆炸事故。

用擴(kuò)散泵和渦輪分子泵抽氣的真空系統(tǒng),一般應(yīng)對任何嚴(yán)重的外部故障或危及真空系統(tǒng)整體的故障作出反應(yīng),當(dāng)故障發(fā)生后,應(yīng)立即關(guān)閉所有的閥門而使所有正常工作的泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)任何機(jī)械真空泵發(fā)生驅(qū)動(dòng)故障或放入大氣的時(shí)候,都應(yīng)立即斷電停泵。后一種情況是由于真空泵的電機(jī)容量通常不適于對大氣的長時(shí)間抽氣,否則可能使電機(jī)和泵都過熱。擴(kuò)散泵即使沒連通到前級泵也能繼續(xù)運(yùn)行一段較長的時(shí)間,然而,如果在擴(kuò)散泵工作區(qū)域內(nèi)(泵入口到前級真空閥之間)有漏氣,則應(yīng)將其加熱器關(guān)掉(但冷卻水仍應(yīng)流通著)。渦輪分子泵在長時(shí)間大抽氣量情況下,過熱的可能性很大?，F(xiàn)代真空泵對這類問題一般都應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。在機(jī)械真空泵的入口管路上應(yīng)當(dāng)設(shè)置電磁放氣閥,當(dāng)機(jī)械真空泵停泵時(shí),放氣閥應(yīng)關(guān)閉機(jī)械泵和擴(kuò)散泵之間的管路并向機(jī)械真空泵泵腔內(nèi)充大氣,否則機(jī)械泵內(nèi)的油會(huì)因壓差作用而遷移進(jìn)入擴(kuò)散泵中,當(dāng)擴(kuò)散泵加熱器工作時(shí),機(jī)械泵油就會(huì)分解,污染擴(kuò)散泵泵壁及系統(tǒng)。

擴(kuò)散泵應(yīng)設(shè)置冷卻水水壓或流量繼電器,并與電氣系統(tǒng)連鎖控制。當(dāng)擴(kuò)散泵通電加熱而忘記接通冷卻水時(shí),或者當(dāng)冷卻水水壓(或流量)低于設(shè)置值時(shí),繼電器發(fā)出報(bào)警信號,并在設(shè)定的延遲時(shí)間后,對擴(kuò)散泵加熱器斷電,并關(guān)閉相應(yīng)的真空閥門。

濺射離子泵系統(tǒng)對電源故障有保護(hù)性,發(fā)生故障時(shí),要求自動(dòng)關(guān)閉任何通入真空室內(nèi)的閥門和與外界連通的氣路。當(dāng)然,系統(tǒng)中的壓力會(huì)由于正常放氣會(huì)慢慢上升,但是泵中的鈦可能會(huì)在較長一段時(shí)間內(nèi)對活性氣體起著吸氣劑作用。此時(shí),不能被吸氣劑吸收的氣體,如惰性氣體、飽和碳?xì)浠衔?例如甲烷CH4)不會(huì)被捕集,其分壓力會(huì)明顯比能被吸氣劑吸收的氣體的分壓力上升得快。

超高真空低溫泵抽氣系統(tǒng),在出現(xiàn)電源故障時(shí)應(yīng)象處理擴(kuò)散泵電源故障相同的方法處理。有兩點(diǎn)注意:①在大容量的低溫泵吸附泵中設(shè)置可靠的安全閥,以便在連接系統(tǒng)的閥門關(guān)閉而泵內(nèi)的抽氣元件變熱時(shí)(系統(tǒng)壓力可能超高),安全閥應(yīng)起作用,將抽入泵內(nèi)并冷凝或吸附在低溫板上的氣體放到大氣中去。壓力安全閥的設(shè)置準(zhǔn)則:(Qp/Vp)>105,式中,Qp為泵的抽氣量(Pa·L),Vp為泵的體積(L);②盡量不用低溫泵抽除H2和O2組合的危險(xiǎn)性氣體混合物,或象SiH4這樣的容易自燃的氣體。

分子篩吸附泵也應(yīng)設(shè)置安全閥,以備萬一分子篩吸附泵內(nèi)的液氮工作中途耗盡或意外泄漏蒸發(fā),泵內(nèi)升溫將吸附的大量氣體釋放出來,超過泵腔允許承受的壓力時(shí),安全閥打開;或分子篩吸附泵加熱再生時(shí),泵升溫,吸附劑吸入的氣體將重新釋放出來。當(dāng)氣體放出后使泵內(nèi)壓力高于大氣壓,氣體將把安全閥上的橡皮塞子沖出,排入大氣中。