1、ICS 23160J 78 雪图中华人民共和国国家标准GBT 7774-2007IS0 5302：2003代替GBT 77741987真空技术 涡轮分子泵性能参数的测量2007-12-02发布Vacuum technology-Turbomolecular pumpsMeasurement of performance characteristics(ISO 5302：2003，IDT)2008-06-01实施宰瞀鬻鬻瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪19刖 罱GBT 7774-2007ISO 5302：2003本标准等同采用ISO 5302：2003真空技术涡轮分子泵性能参数的测量(英
2、文版)。为便于使用，本标准还做了下列编辑性修改：“本国际标准”一词改为“本标准”；“本文”一词改为“本标准”；“引用文件”一词改为“规范性引用文件”；删除ISO 5302：2003的前言。本标准代替GBT 7774-1987(涡轮分子泵性能测试方法。本标准附录A为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国真空技术标准化技术委员会(SACTC 18)归口。本标准起草单位：北京中科科仪技术发展有限责任公司、成都南光机器有限公司、沈阳真空技术研究所。本标准主要起草人：邹蒙、李奇志、盂祥菊、张勤德、王斌、李剑辉、范林东、李春影。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 7774 19
3、87。GBT 7774-2007IS0 5302：2003真空技术涡轮分子泵性能参数的测量1 范围本标准规定了涡轮分子泵性能参数的测量方法，它适用于所有规格和所有型式的涡轮分子泵。包括：a) 带机械或磁轴承的；b)带或不带附加牵引级的。注：由于涡轮分子泵需要前级泵支持，下列曲线将作为对体积流率一人口压力的曲线补充，以完全确定其性能：流量曲线；压缩比曲线；人口压力变化曲线。包括全部有关区域和各种气体。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注El期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否
4、可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。ISO 3529_2真空技术词汇第2部分：真空泵及相关术语3术语和定义ISO 35292确立的以及下列术语和定义适用于本标准。31临界前级压力critical backing pressure户。当泵仍能保持其压缩比户。p。2，且清洁气流流通时的最高前级压力户。注：p是人口处(高)真空压力。32最大流量maximum througllputQ。泵能连续抽气而不损伤或毁坏的最高气体负荷，单位为帕升每秒(PaLs)E毫巴升每秒(mbarLs)。注：这个极限参数取决于泵的设计，大多数情况下，这个参数以泵规定位置的最高温度来给出
5、。(k，值取决于被抽气体、所使用的前级泵以及冷却条件等。33体积流率volume flow rateqv在理想条件下，单位时间从测试罩流过泵入口的气体体积。注1：出于实际测量的原因，泵对给定气体的体积流率通常约定为等于该气体的流量与给定点的平衡压力之商，体积流率采用的单位为立方米每秒(m3Is)或升每秒(Ls)。注2：有时用术语“抽速”和符号S来代替体积流率。34极限压力 ultimate pressure测试罩中逐渐趋近的压力值。】GBT 7774-2007ISO 5302：2003注1：它是泵能获得的最低压力。注2：建议制造厂的说明书不要给出极限压力值。本标准中也不给出极限压力的测量程序。
6、但是如果制造厂列出了极限压力，那就应当说明完成测量的工作条件。35最低工作压力minimum operational pressurepo烘烤48 h后，在测试罩中获得的压力。36压缩比compression ratioK。涡轮分子泵前级压力P。与其人口压力P。之比。K。一P2p，注：为了得到给定气体的零流量压缩比Ko，则该气体在出l=l管中分压力至少为声：的90。37最高工作压力maximum working pressurep【叫。涡轮分子泵和驱动装置不发生损坏的条件下所能承受的泵人口最高压力。4符号和缩略语2名称流导孔直径测试罩名义直径真空泵压缩比压缩比的特定值零流量压缩比孔壁厚度气体克
7、分子质量入口最低工作压力人口(高)真空压力人口最高工作压力前级管路真空压力压力特定值临界前级压力真空泵流量泄漏气载测试气载最大流量流量特定值理想气体常数体积流率单位m3s(一103Ls)kgmolPa(或mbar)Pa(或mbar)Pa(或mbar)Pa(或mbar)Pa(或mbar)Pa(或mbar)PaPaPaPaL乙LL或mbar或mbar或mbar或mbarLLLLPaLs(或mbarLs)Nmm01KLsKo号o一一“，枵cd。甄LMmA轧M丸QQ岛c|一RqvoqVBqv。T当K。一1时体积流率前级泵的体积流率预期的最大体积流率热力学温度GBT 7774-2007150 5302：
8、2003LsLsLsK5测量体积流率(抽速)的装置51流量法测试罩：入口压力10“Pa(101mbar)在测量中，使用图1所示的测试罩进行的测量，其名义直径D与泵人口名义直径相同。与入口法兰相对的测试罩顶面可以是平的、圆锥形的或斜面，但距法兰平面应具有相同的平均高度。测试罩应装有能保证均匀加热测试罩的烘烤装置，以可获得最低工作压力。对于其入口法兰直径小于名义直径DNl00的泵，测试罩的直径相当于DNl00，到泵人El法兰的过渡段按图1做成45。锥度，尽可能短些。单位为毫米1进气口；2真空规连接口。图1测试罩52标准流导法的测试罩：入口压力ZO(玺1qvB I。则可以认为这个影响很小，此处qvx
9、是涡轮分子泵预计的最大体积流率。根据式(3)，按照涡轮分子泵说明书已知某气体的K0值可以选择适当的前级泵。04体积流率(抽速)在理想条件下，体积流率就是单位时间内从测试罩流过泵口的气体体积。然而由于实际测量的原因，泵对给定气体的体积流率通常取等于气体流量与该点上的平衡压力之商。体积流率q。采用的单位为立方米每秒(m3s)或升每秒(Ls)65体积流率10-4Pa(10“mbar)的方法：流量法测量体积流率q。采用定压法，在此方法中，气体流量Q在测试罩外面测量得出。如果在测试罩上规定的点(图1)用真空规测得的P，保持不变，则体积流率q。可以从式(4)得到： 。v一忐(t)此处P。为测试罩中最低工作
10、压力(见69)。如果流量计的精度选择合理，所测压力范围可以更低。652用于入口压力10-4Pa(10“mbar)装有图1所示测试罩的测量装置如图3。首先关闭阀5，在测试罩中建立起最低工作压力(见34)。然后经可调阀5，把气体充人测试罩。从漉量计所允许的压力起始值开始逐渐增加压力进行测量。当达到所需压力值时，至少等待5 min。然后测量压力、温度、大气压以及所充气体的体积流率(当使用流量计时)，或者排出气体体积和时间(当使用已校准的滴管时)。如果在后续5 rain之内，流率稳定在士1之内，即认为在该点的测量有效。如果由于瞬间条件使得流率不稳定，则要等待直到稳定为止。5GBT 7774-20071
11、S0 5302：2003如果流量测量时间超过60 S，则要注意每分钟内测试罩内压力值p，的变化。如果在测量中压力变化超过1，则需要重复测量，直到读数稳定。这时，流量取测量值的平均值。每个压力数量级要测量3点，直到P。值使得比值户，p变成2，即：p。一2pl (7)662标准流导法的程序：入口压力101Pa(10“mbar)的测试程序泵启动1 h之后，加热测试罩(见图1)到最高温度120C，烘烤3 h。如果涡轮分子泵安装了加热装置，则按制造厂商的说明书进行烘烤。涡轮分子泵上部的温度应监控并保持在泵说明书给的限值之内。涡轮分子泵和测试罩的烘烤要同时结束。在测试报告中要写明烘烤程序。在烘烤的过程中和
12、结束之时(在开始测量前至少z h之前)，要按照制造厂商的建议对电离规除气。同时要记录涡轮分子泵出口压力。在结束烘烤后的48 h测得的压力户。就是涡轮分子泵的最低工作压力。这时，压力时间函数的斜率不应是正值。693泵最1lET作压力10。4Pa(10“mbar)的测试程序安装测试罩时(见图1)，要满足超高真空技术通常要求的条件。启动泵1 h后，加热测试罩到最高温度300C。如果涡轮分子泵装有烘烤装置，就按照制造厂商的说明进行烘烤。涡轮分子泵的上部温度要进行监控，使其保持在泵制造厂商说明书给的限值之内。当压力达到预计最低工作压力的i00倍时，涡轮分子泵和测试罩可同时结束烘烤，但至少要进行8GBT
13、7774-2007IS0 5302：200348 h烘烤。在实验报告中要写明烘烤程序。在烘烤过程中和结束时(在进行测量前至少2 h)，要按照制造厂商的建议对电离规除气。同时要记录涡轮分子泵的出口压力。在结束烘烤48 h之后，在测试罩内测得的压力就是涡轮分子泵的最低工作压力。此时，压力时间函数斜率不应是正值。610压缩比6101测量方法通过向涡轮分子泵出口管道充气，而没有气体充入测试罩来测量压缩比。6102测试装置所用被测气体质量纯度为999。应使用对被测气体校准过的真空计记录压力。使用图3所示装置。建议使用一组不同量程的真空规来测量压力p，全部量程。一个用来充气的调节阀(图3中4)安装在前级泵
14、人口，用以改变前级压力P，。真空规8要装置在前级管道上尽可能靠近涡轮分子泵出El处，此处应是均匀截面的直管，其直径应等于涡轮分子泵出口直径。真空规连接管应垂直出口管轴线，并与出口管内壁齐平。显然它可与充气管位置相互调换。为减少任何其他气体在涡轮分子泵出口的含量，强烈建议使用另外一台涡轮分子泵或扩散泵作为前级泵。这将使出口压力降低至P，10_2Pa(10mbar)，且不需要冷阱。6103测试程序对每种被测气体，首先要等到测试罩中建立最低工作压力氏，。相对应的前级压力要低于01 Pa(10mbar)，测量才有意义。然后逐渐打开阀4，使得压力P，逐步增加。要同时记录前级压力P。和人口压力p。(全压力
15、和分压力都要记录)。当它们在超过5 rain的时间间隔内稳定在士5之内，压缩比K。“由式(8)给出：K。一垒二丝 “1P】一p。1前级压力的每个量级应记录3个测点的测量值。6104测量结果评价在双对数坐标中画出入口压力P，对P。的曲线。要标明最低工作压力P。画出压缩比K。ff对p：的曲线，P，为对数坐标。在每张图上要清楚标明被测气体。611振动61一般原则涡轮分子泵的振动测量要在电机轴线的径向，频率范围从10 Hz到泵额定转速的3倍，泵在无气载的正常条件下运行。振动加速度和振动速度均要记录。6112测试装置涡轮分子泵自由安放，按制造厂商的操作说明或垂直或水平放置在铺有至少4 mln厚橡皮垫无振
16、动固体基座上。基座可以是混凝土板块，其质量至少是泵质量的5倍，同时不能少于100 kg。警示测试场地应对人身安全进行预防。泵入El法兰要用标准法兰封闭并密封。振动测量头安装在泵上一个与电机轴成直角的平面上，此平面距泵质心不应大于泵最大尺寸的十分之一。在配置泵和测试装置过程中，泵连同其密封法兰的质量增加不能超过3，在测试过程中不能有其他物体连到泵上。用至少750 mm长并能弯折90。以上的柔性软管把泵联到前级泵上。6”3测试程序在测量前，泵在无气载的正常运行条件下，至少要运行30 rain，在测量时要关闭前级泵。9GBT 7774-2007IS0 5302：20037测试报告：附加参数10为了完
17、善测试报告，要列出下列各项：a)涡轮分子泵的型号和序列号；b)测试罩的名义尺寸DN以及小孔直径和厚度值c) 标准流导值及所使用的计算公式；d) 烘烤的最高温度和持续时间；e)气体流量测量仪器的型号和性能；f)连接件型式；g)冷却水在人口和出口的最高温度和最低温度；h)冷却水流量；i)所用润滑液型号、数量及20时的蒸汽压；j)所用前级泵型号和抽速；k)驱动电机的输入功率；1)涡轮分子泵转速；m)环境温度。附录A(资料性附录)式(1)和式(2)的推导GBT 7774-2007I$O 5302：2003假定在压缩比x。“、K。和体积流率乱(抽逮)及其理论最大值g。之问有线性关系：，KoKdf、qV 2 qvolli二T_J如果有效压缩比K“接近1时，这里的体积流率q。就变成其最大值qv。另一方面，对于最大值K。一Ko，则按定义，体积流率将为零。有效压缩比Km=轧p，可以写成前级泵的体积流率与涡轮分子泵的体积流率之比：K。Hqvq,nj现在导出方程：一 FKo一(qvqvB)qvqvo L1二丁一j它可解成：按K。化简K。Ko+(qvoq)鱼卫一1+qv。(K。qvB)一iKo
