The heart of every vacuum furnace is the pumping system, and it is just as critical as the heart of the human body. To get the best performance out of your vacuum furnace, we put together the following information on the basics of pumping systems, common problems, and best practices.
ポンプシステムの基本
真空炉システムは、真空チャンバーから大気圧を特定のプロセスに必要な範囲に排気するために、様々なタイプのポンプシステムの組み合わせを利用します。炉の心臓部は真空システムであるため、実施されるプロセスの種類によって必要とされる特別な対応を考慮しながら、操作マニュアルに規定された通りにポンプシステムを維持することが不可欠です。
各真空炉のポンプシステムには通常、ラフィングポンプ、真空ブースターポンプ、拡散ポンプの3つのサブシステムが含まれる。荒引きポンプと呼ばれる機械式ポンプとブロワーは、真空炉の大気圧から所定の圧力レベルまでの初期排気段階で使用されます。
拡散ポンプは、機械式ポンプとブースター・パッケージだけで通常達成される圧力よりも低いシステム圧力を達成するために利用されます。拡散ポンプは単独で作動することはできません。拡散ポンプの内圧を下げるために、アイドルモード中に保持ポンプを同時に作動させる必要があります。拡散ポンプの運転中、ホールディングポンプへのバルブは隔離され、機械式ポンプとブロワーは拡散ポンプのバッキングポンプとして機能します。
このような低いシステム圧力を必要としないお客様は、3段システムの代わりに2段システムを使用することができます。二段式システムは、真空炉の圧力レベルを大気圧から4.5×10-2 トルに対し、8.0 x 10-6 Torr（拡散ポンプ付き炉の場合）。
どのシステムがお客様の設備に適しているかを判断する際には、圧力、ガス量、希望する排気速度、およびお客様固有の真空炉設備とプロセス要件を考慮する必要があります。
Maintaining Your Vacuum Pumping System: Common Problems
効率的なポンプシステムを維持するためには、機械式ポンプや拡散ポンプに起こりうる最も一般的な問題を認識し、その修正方法を知っておく必要があります。
機械式ポンプの一般的な問題
オイル汚染は、機械式ポンプで最も一般的な問題です。ポンピングされるガス内の蒸気は、しばしばオイルと混合し、ポンピング効率を低下させます。汚染を防ぐには、ポンプにガスバラストバルブを開いて水蒸気を除去します。機械式ポンプによくあるその他の問題には、スラッジの蓄積、ベルトの緩み、不適切なオイルレベル、オイルラインの詰まり、不適切に設定されたオイル温度、バルブの損傷を引き起こす微粒子を含んだオイルなどがあります。
拡散ポンプのよくある問題
ディフュージョンポンプの問題点として報告されているのが、バックストリームの発生です。この問題は、炉を24時間冷えたままにしておいたり、冷却水の流れが不十分なために炉が過熱したりすると起こる可能性がある。真空圧が低下し続けると、流体ガス分子は真空容器に向かって逆流しようとします。コールドトラップを使用すると、オイルが炉内に逆流するのを抑えることができる。拡散ポンプのその他の一般的な問題としては、停電、フォアライン圧力の過度の上昇、ボイラープレートのオイルリターンポートの詰まり、ヒーターの不良、ポンピング中のシステムの高いリーク率などがある。
Enemy Number One – Water Vapor
水蒸気は真空熱処理工程における最大の敵である。水蒸気はプロセスに悪影響を及ぼす可能性があるため、空気や水の吸収に対する予防措置を講じることが重要です。すべての接合部、溶接部、シール、バルブ、ポンプの漏れ検知は、ポンピングと炉の運転を成功させるために不可欠です。装入・取出しプロセスで炉室が大気に曝される時間を制限する。窒素またはアルゴンを利用して装置を埋め戻すと、湿気の影響を最小限に抑え、水蒸気が高温域に閉じ込められるのを防ぐことができます。
Daily Checklist for Effective Pump Operation:
- Check the oil levels on all pumps. Diffusion pump oil levels that are too high or too low can cause backstreaming.
- Check the oil consistency. Cloudy or discolored oil may indicate the presence of moisture or other contaminants.
- Make sure the operating temperature of the roughing pump is at 140 °F (60 °C).
- Check the water temperature to the diffusion pump. Inlet water supply should be at or under 85 °F (29 °C). Water outlet should be at or under 125 °F (52 °C). An overheated diffusion pump can be the result of poor water flow and leaks in the pumping system.
- Make sure the crossover setting on the diffusion pump is 60-80 microns.
- For older furnaces, make sure the vacuum level is −28 to −29 inches of mercury when the booster is activated. For newer furnaces with a VFD, the booster is activated at atmospheric pressure.
真空炉システムの性能は、お客様が真空炉に投資したケアに反映されます。ダウンタイムや予期せぬメンテナンスを最小限に抑え、スムーズに稼動するシステムを維持するには、システムの中身と適切なケア方法を理解することが不可欠です。正しく扱えば、正しく扱われます！