CN104179706A - 分子泵抽速测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分子泵抽速测试仪，包括测试罩和控制器，在所述测试罩上连接有气瓶，所述气瓶向所述测试罩内提供测试气体，在所述气瓶和测试罩之间设有流量控制单元，用于控制并检测由所述气瓶流向所述测试罩内的测试气体的流量，所述流量控制单元由所述控制器控制，在测试罩上还连接有真空计，所述真空计用于监测所述测试罩内的压力数据，所述真空计监测的压力和所述流量控制单元监测的流量分别传输给所述控制器，所述控制器根据所述压力数据和流量数据计算出抽速。本发明具有测试精度高、重复性好、操作简便等优点；使测试效率大大提高。

Description

分子泵抽速测试仪

技术领域

本发明涉及真空技术领域，尤其涉及一种分子泵抽速测试仪。

背景技术

分子泵作为一种真空获得设备在真空行业广泛被使用，分子泵抽速是衡量分子泵性能好坏的重要指标之一。分子泵在装有标准测试罩并按规定条件工作时，从测试罩流过的气体流量与测试罩上指定位置测得的平衡压力之比，简称为泵的抽速。

当前，分子泵抽速按照国标GB7774—87《涡轮分子泵性能测试方法》进行测试。采用定压法，当分子泵泵口处的气压平衡后，记录充入泵内的气体流量值，计算得到分子泵的抽速。该国标规定充入泵内的气体流量按照国标GB6307.1—86《蒸汽流真空泵抽气速率体积流率测试方法》进行测量。也就是，采用滴管式流量测量装置，测量油柱上升的高度和时间，间接表述流量值。然而，采用该方法测量抽速时，由于在不同气压测量点，需更换不同规格的滴管，操作繁琐，耗时长；在测量低气压时，所需滴管容量小，油柱上升的高度和时间测量误差大，因而导致抽速测量误差大；且滴管法抽速测量对测量环境要求比较苛刻，国标规定环境温度需控制在15～25±1℃范围内；另外，测量的抽速数据，会受测量环境的气压影响。从而，当前分子泵抽速测量仪的测试精度低、操作复杂、测试效率低，且无法实现自动连续测量，也不具备数据自动采集和处理功能。

因此，需要发明一种新型的分子泵抽速测试仪。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种测试精度高、操作简便、测试效率高的分子泵抽速自动测试仪。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种分子泵抽速测试仪，包括测试罩和控制器，在所述测试罩上连接有气瓶，所述气瓶向所述测试罩内提供测试气体，在所述气瓶和测试罩之间设有流量控制单元，用于控制并检测由所述气瓶流向所述测试罩内的测试气体的流量，所述流量控制单元由所述控制器控制，在测试罩上还连接有真空计，所述真空计用于监测所述测试罩内的压力数据，所述真空计监测的压力和所述流量控制单元监测的流量分别传输给所述控制器，所述控制器根据所述压力数据和流量数据计算出抽速。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中所述控制器包括：采集模块、调节模块和输出模块，所述采集模块，用于采集所述流量和压力数据；所述调节模块，用于根据压力数据对所述流量控制单元的流量进行调节；所述输出模块，用于向所述流量控制单元发出控制信号，并计算出抽速数据。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中所述流量控制单元包括至少一条流量控制管线，所述流量控制管线包括串联的流量控制器和截止阀。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中所述流量控制单元还包括与流量控制管线并联的充气管线。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中所述流量控制管线设为两条以上。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中还包括机械泵，所述机械泵经管路与待测分子泵连接，在所述管道上设有前级阀。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中所述控制器还包括可编程逻辑控制器，用于对流量控制管线进行控制。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中所述真空计为高精度复合真空计，测量范围1×10^-8～1.5×10⁵Pa。

优选的，前述的分子泵抽速测试仪，其中所述测试罩的底部通过法兰与待测分子泵的法兰连接。

借由上述技术方案，本发明分子泵抽速测试仪至少具有下列优点：

1、本发明的优选的实施方式，具有测试精度高、重复性好、操作简便等优点；使测试效率大大提高。

2、本发明的优选的实施方式，对不同数量级的压力预设值进行抽速监测时，操作简单、测量结果更加准确。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的分子泵抽速测试仪第一实施例的结构示意图；

图2是本发明的分子泵抽速测试仪第二实施例的结构示意图；

图3是图2中流量控制单元的放大图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的分子泵抽速测试仪和电子设备其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种分子泵抽速测试仪，包括测试罩1和控制器7，在所述测试罩1上连接有气瓶9，所述气瓶9向所述测试罩1内提供测试气体，在所述气瓶和测试罩1之间设有流量控制单元3，用于控制并检测由所述气瓶9流向所述测试罩1内的测试气体的流量，所述流量控制单元3由所述控制器7控制，在测试罩1上还连接有真空计2，所述真空计2用于监测所述测试罩1内的压力数据，所述真空计2监测的压力和所述流量控制单元3监测的流量分别传输给所述控制器7，所述控制器7根据所述压力数据和流量数据计算出抽速。

本发明的工作过程为：将所述分子泵抽速测试仪的测试罩1与待测分子泵4连接，待所述测试罩1为极限压力时，所述控制器7控制所述流量控制单元3开启，所述气瓶9内的测试气体进入所述测试罩1内，所述测试罩1的压力不断升高，直至压力达到所述控制器1中的压力预设值，此时，所述流量控制单元3将由所述气瓶9流向所述测试罩1内的测试气体流量数据，传输给所述控制器7，所述真空计2将其读取的实时压力数据也传输给所述控制器7，所述控制器7根据预设公式计算出抽速。

本发明采用控制器7对所述流量控制单元3进行控制，具有测试精度高、重复性好、操作简便等优点；采用控制器7进行所述流量数据和压力数据的采集，使测试效率大大提高。

具体实施时，控制器7包括：采集模块和输出模块。所述采集模块，用于采集由所述真空计2测量的压力信息和所述流量控制单元3测量的流量；所述输出模块用于输出压力预设值和流量预设值。所述采集模块和输出模块的共同作用，使所分子泵抽速测试仪，在合适的压力预设值条件下工作，并能够实时读取该压力预设值条件下的所述测试气体流量。然后，进行下一轮测试。

可选择地，所述压力预设值可以设为不同数量级的不同值，也可以为同一数量级的不同值。在设有多个压力预设值的情况，仅需要使用控制器7修改预设值后，进行多次测量即可实现。

可选择地，在控制器7读取所述流量数据时，可以为同一压力数据下的不同时刻的流量数据，取流量平均值计算抽速，以使所述抽速数据更加准确。

较佳的，如图2所示，本发明的另一实施例提出的一种分子泵抽速测试仪，与上述实施例相比，本实施例的所述流量控制单元3包括至少一条流量控制管线，所述流量控制管线包括串联的流量控制器和截止阀，所述流量控制器用于控制其所在管线的最大测试气体流量，以及实时测量测试气体流量。

所述分子泵抽速测试仪还包括机械泵5和前级阀6，待测分子泵4与机械泵5间通过管路10连接，前级阀6设在管路10上。在所述待测分子泵4启动之前，先启动机械泵5并打开前级阀6对所述测试罩1内的气体进行预抽。

所述流量控制单元3的进气端经过减压阀8连接气瓶9，流量控制单元3的出气端连接测试罩1。所述真空计2通过导线11与所述控制器7连接，所述真空计2测试的气压以数字信号方式传输至所述控制器7。

所述流量控制单元3还包括与流量控制管线并联的充气管线，所述充气管线包括充气阀36，由于在所述分子泵抽速测试仪工作过程中，所述测试罩1内的压力都是低于大气压的，所以，在工作结束后，通过充气管线向所述测试罩1内充入气体，使所述测试罩1内的压力恢复至大气压，以便更换下一个待测分子泵进行测试。

本实施例中，所述流量控制管线为三条，每一条流量控制管线中的流量控制器30、31、32量程不同，所述流量控制器31、流量控制器32和流量控制器33的量程呈数量级递增，从而使测试气体的流量的测量更加准确。所述调节模块根据所述测试罩1的压力预设值，计算出测试气体流量预设值，然后根据所述流量预设值进行对流量控制管线的选择。

所述控制器7还包括调节模块和可编程逻辑控制器71。所述调节模块，用于根据所述压力信息调节需要的流量预设值；前级阀6、充气阀36、截止阀33、34、35分别通过导线11与所述可编程逻辑控制器71连接，从而实现所述控制器7对上述控制阀进行调控。

流量控制单元3中的流量控制器30、31、32通过导线11与控制器7连接，流量控制器30、31、32测试得到的流量信号以数字信号方式传输至控制器7，控制器7输出的控制信号以数字信号方式传输至流量控制器30、31、32，流量控制单元3中的截止阀33、34、35、充气阀36通过导线11与可编程逻辑控制器71连接。

下面以所述流量控制器30、流量控制器31、流量控制器32，量程分别为10、100和1000SCCM为例，进行进一步说明：当计算得出的流量预设值不大于10SCCM时，则选择流量控制器30所在的流量控制管路；当计算得出的流量预设值在10SCCM～100SCCM之间时，则选择流量控制器31所在的流量控制管路；当计算得出的流量预设值在100SCCM～1000SCCM之间时，则选择流量控制器32所在的流量控制管路。也就是说，当流量值大于10SCCM时，截止阀33关闭，同时截止阀34开启，满量程100SCCM的流量控制器31开始通气运行，流量控制器31开始测量流量值；当流量值大于100SCCM时，截止阀34关闭，同时截止阀35开启，满量程1000SCCM的流量控制器32开始通气运行，流量控制器C32开始测量流量值。

当然，所述流量控制管线并不局限于三条，所述流量控制管线的数目可以为两条、四条或者更多条。所述流量控制器的量程也不局限于上述数值，具体可以根据待测分子泵的名义抽速进行设定。

在控制器7上编写自动控制程序，程序中设定一系列压力预设值。测试罩气压达到极限压力后，截止阀33开启，流量控制器30开始通气运行，截止阀34、截止阀35、充气阀36处于关闭态。真空计2测量的气压值传输至控制器7，与程序中设定的气压值进行比较后，输出数字信号至流量控制器30，调节流量控制器30输送至测试罩1的气体流量，使测试罩1内的气压稳定在设定气压。控制器7自动记录真空计2的气压值和流量控制器A30的流量值，计算得到该气压时的抽速。然后自动进行下一个设定气压值下待测分子泵4的抽速测量，直到逐点完成设定系列气压的抽速测量。测试过程中，控制器7通过可编程逻辑控制器71，控制截止阀33、34、35的开启和关闭。测试结束后，所述控制器7上的自动控制软件输出测试报告并控制装置停止运行。

本实施例的分子泵抽速自动测试仪测试步骤如下：

1)分别将所述待测分子泵4与所述测试罩1、机械泵5连接；

2)在所述控制器7的控制下，所述机械泵5、前级阀6、真空计2依次自动开启，当所述测试罩1内气压小于10Pa时，所述待测分子泵4自动开启；

3)所述控制器7的采集模块采集所述真空计2测量的气压，当气压达到极限压力时，所述控制器7的输出模块向所述流量控制单元3发送启动信号，所述气瓶9内的测试气体经所述流量控制单元3进入所述测试罩1内。

4）充气过程中，所述控制器7的采集模块实时采集气压数据，经调节模块的程序运算得出流量预设值，并将所述流量预设值发送指令至流量控制单元3，从而调节气体流量，直至所述测试罩1内的气压达到压力预设值，且1min内气压波动小于1%时，所述控制器7记录真空计2的气压和流量控制器的流量，多次测量取平均值，每一压力量级测至少四个点。控制器7计算分子泵的抽速。当所述流量预设值超过较小的流量控制器量程时，由控制器7的调节模块开启较大量程流量控制器及对应截止阀，关闭较小量程流量控制器及对应截止阀。逐一测试各设定气压点抽速，并自动绘制分子泵抽速与气压的关系曲线。然后进入下一较高压力预设值测试。

5)在所有压力预设值测试完毕后，所述控制器7自动处理测试数据，输出测试报告。

6)所述控制器7发送指令关闭各阀门、真空计、流量计、分子泵和机械泵，并开启充气阀36对测试罩充气。

实际测试中，在所述控制器7中设定好若干个压力值（例如从10^-5Pa～10Pa，每一压力量级设定2、3、5、9四个点，即2×10^-5Pa，3×10^-5Pa，5×10^-5Pa，9×10^-5Pa，2×10^-4Pa，3×10^-4Pa……），利用所述控制器7对流量控制单元3进行控制，使气瓶9输出适当的气体量，从而能够使测试罩内的压力稳定在设定值，所述控制器7记录下此时的流量和测试罩内的压力，计算出在此设定的压力下分子泵的抽速值。然后，再继续测其他设定压力下的抽速。

所述控制器7实时监控流量值和压力值进行反馈控制。若实际压力高于设定值，自动控制流量计减少流量；若实际压力低于设定值，自动控制流量计增加流量，直至压力稳定在设定值。

较佳的，所述前级阀6、截止阀33、34、35、充气阀36均为电磁阀。

较佳的，所述测试罩1为圆筒形真空容器，测试罩1直径为D，与待测分子泵4直径相同，测试罩1高度为1.5D，测试罩1的底部设有法兰，测试罩配备烘烤装置。

较佳的，所述测试罩1距法兰平面0.5D高度处对称分布两个管路10，分别连接流量控制单元3和真空计2。连接流量控制单元3的管路10在测试罩内向上弯折90°，开口圆心位于测试罩轴线上，开口平面与测试罩1的法兰平面距离为D。

较佳的，所述真空计2为高精度复合真空计，测量范围10^-8-1.5×10⁵Pa。

较佳的，所述测试罩1的底部通过法兰与待测分子泵4的法兰连接。

较佳的，所述待测分子泵4与机械泵间5通过管路10连接，前级阀6设在管路10上。

较佳的，所述管路10优选为波纹管。

较佳的，所述自动控制软件通过现有技术均能够实现。

较佳的，上述抽速测试过程由自动控制软件全程控制并输出测试报告。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种分子泵抽速测试仪，包括测试罩和控制器，其特征在于，

在所述测试罩上连接有气瓶，所述气瓶向所述测试罩内提供测试气体，

在所述气瓶和测试罩之间设有流量控制单元，用于控制并检测由所述气瓶流向所述测试罩内的测试气体的流量，所述流量控制单元由所述控制器控制，

在测试罩上还连接有真空计，所述真空计用于监测所述测试罩内的压力数据，

所述真空计监测的压力和所述流量控制单元监测的流量分别传输给所述控制器，所述控制器根据所述压力数据和流量数据计算出抽速。

2.根据权利要求1所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

所述控制器包括：采集模块、调节模块和输出模块，

所述采集模块，用于采集所述流量和压力数据；

所述调节模块，用于根据压力数据对所述流量控制单元的流量进行调节；

所述输出模块，用于向所述流量控制单元发出控制信号，并计算出抽速数据。

3.根据权利要求1所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

所述流量控制单元包括至少一条流量控制管线，所述流量控制管线包括串联的流量控制器和截止阀。

4.根据权利要求3所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

所述流量控制单元还包括与流量控制管线并联的充气管线。

5.根据权利要求3所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

所述流量控制管线设为两条以上。

6.根据权利要求3所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

还包括机械泵，所述机械泵经管路与待测分子泵连接，在所述管道上设有前级阀。

7.根据权利要求3所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

所述控制器还包括可编程逻辑控制器，用于对流量控制管线进行控制。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

所述真空计为高精度复合真空计，测量范围1×10^-8～1.5×10⁵Pa。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的分子泵抽速测试仪，其特征在于，

所述测试罩的底部通过法兰与待测分子泵的法兰连接。