一种真空干泵内部流场参数测试系统的制作方法

本发明涉及真空干泵测试领域，具体地说是一种真空干泵内部流场参数测试系统。

背景技术：

随着近年来半导体行业、化学工业、医药工业、食品工业等行业的快速发展，其工艺过程中对清洁真空环境的依赖逐步提高，真空干泵由于能够快速高效获取清洁无油的中高真空环境，因而得到广泛应用，而在真空干泵生产中，对其进行产品性能测试尤为重要。在真空干泵的内部流场测试中，其主要测量的参数包括流量、温度、压强等，虽然这些参数也能通过计算机模拟计算得出，但是计算机模拟结果往往和实际生产情况之间存在着误差。另外目前对干泵内部参数的测量主要依靠传感器，尤其是压力传感器，往往需要在泵体上开多个螺纹孔安装各个传感器，以方便直接测得干泵内部压力，这不仅影响效率、提高成本，而且会对干泵造成损坏

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种真空干泵内部流场参数测试系统，能够更客观地测量真空干泵内部流场参数，并且采用带压感膜的压力传感器进行测量，不会对泵体造成过多损坏。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种真空干泵内部流场参数测试系统，包括待测真空干泵、第一真空室、第二真空室、第一维持泵、第二维持泵和气瓶，第一真空室与待测真空干泵的进气口相连，第二真空室与待测真空干泵的出气口相连，第一维持泵和气瓶分别通过管路与第一真空室相连，第二真空室通过管路与第二维持泵相连，在所述气待测真空干泵的进气口和出气口内均设有温度传感器，在所述气待测真空干泵内设有多个压力传感器，所述压力传感器包括封装层、压感膜和电感线圈，电感线圈设于两个压感膜之间，且每个压感膜外侧均设有封装层，在待测真空干泵外侧与各个压力传感器对应的位置均固设有耦合电感。

所述封装层厚度为0.4mm～0.6mm，所述压感膜厚度为0.1mm～0.2mm，两个压感膜之间的膜间距为0.03～0.07mm。

所述气待测真空干泵的内壁上设有多个安装槽且槽深为1.5～2.5mm，所述压力传感器固装于对应的安装槽中。

所述电感线圈为圆形；所述耦合电感形状与压力传感器形状相同。

所述气待测真空干泵的进气口内壁和出气口内壁均设有螺纹孔，所述温度传感器安装在对应的螺纹孔内且头部涂有真空密封胶。

所述第一真空室与待测真空干泵之间的连接管路上沿着气体传输方向依次设有流量计、入气通断阀和第一压力表，待测真空干泵与第二真空室之间的连接管路上沿着气体传输方向依次设有第二压力表和出气通断阀。

第一真空室上设有第一真空计和第一放气阀，第二真空室上设有第二真空计和第二放气阀。

第一维持泵和第一真空室之间的连接管路上设有第一流量调节阀，第二维持泵和第二真空室的连接管路上设有第二流量调节阀。

气瓶和第一真空室之间的连接管路上设有气瓶流量调节阀。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明中的压力传感器包括封装层、压感膜和电感线圈，其中压力传感器通过互感耦合方式将所测得的压力以信号的方式在泵外耦合电感的耦合回路中传输，进而反馈到检测设备上，并通过计算机对所测得的数据进行分析处理，并形成压力场分布图像，相对于模拟计算，这种测试方法得到的数据相对更客观，也可以帮助对模拟后的结果进行实验性的测量检验。

2、本发明采用的压力传感器厚度较薄，只需在泵内开浅槽安装即可，相比于传统的开螺纹孔方式，大大降低了对泵体的损坏。

3、本发明在待测真空干泵两侧分别设有第一真空室和第二真空室，且两个真空室内部分别通过对应的维持泵持续抽气维持在一定的真空度，并且每个真空室内的气体压力可以通过对应真空计显示，从而控制待测真空干泵入口和出口的压力，进而实现测试在不同的压力环境下泵内部气体的流场分布。

4、本发明在待测泵前级管路上连接第一真空室，可以根据实际需要调节前级压力，即使不能直排入大气的干泵也能直接进行测试，因此本发明可以测试的泵的种类非常广泛，包括罗茨泵、爪式泵等常用干泵均可在该本发明中直接测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中的压力传感器结构示意图，

图3为以二叶罗茨转子为例的泵内传感器安装分布示意图。

其中，1为真空计，2为第一真空室，3为流量计，4为电机，5为入气通断阀，6为第一压力表，7为待测真空干泵，8为干泵泵壳，9为压力传感器，10为计算机，11为第二压力表，12为出气通断阀，13为第二真空室，14为第二维持泵，15为水冷机，16为第二真空计，17为第一维持泵，18为气瓶，19为封装层，20为压感膜，21为电感线圈，22为温度传感器，23为第一放气阀，24为第一流量调节阀，25为气瓶流量调节阀，26为第二放气阀，27为第二流量调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括待测真空干泵7、第一真空室2、第二真空室13、第一维持泵17、第二维持泵14和气瓶18，第一真空室2与待测真空干泵7的进气口相连，且第一真空室2与待测真空干泵7之间的连接管路上设有流量计3用于测量气体流量，第二真空室13与待测真空干泵7的出气口相连，第一维持泵17和气瓶18分别通过管路与第一真空室2相连，其中第一维持泵17通过持续抽气使第一真空室2维持在所需的真空度，气瓶18用于补充第一真空室2内的气体，第二真空室13与第二维持泵14相连，第二维持泵14通过持续抽气使第二真空室14维持在所需的真空度，如图3所示，在所述待测真空干泵7的进气口和出气口内均设有温度传感器22用于测量泵内温度，在所述待测真空干泵7的干泵泵壳8内设有多个压力传感器9用于测量泵内压力。所述流量计3和温度传感器22为本领域公知技术且为市购产品。

如图2所示，所述压力传感器9包括封装层19、压感膜20和电感线圈21，电感线圈21设于两个压感膜20之间，且每个压感膜20外侧均设有一层封装层19，本实施例中，所述封装层19材质为硅或陶瓷，两个压感膜20平行放置形成电容结构，所述压感膜20为弹性硅膜，其内部掺有压敏电阻，外部有二氧化硅防护层，所述电感线圈21材质为普通电感材料，铜、铁或磁铁均可，且采用圆形结构，以减小线圈所受应力并提高空间利用率，在待测真空干泵7的干泵泵壳8外与各个压力传感器9对应的位置均固设有耦合电感，且所述耦合电感形状与压力传感器9形状相同，所述耦合电感与检测设备，所述检测设备为本领域公知计算，压力传感器9通过互感耦合方式将所测得的压力以信号的方式在耦合电感的耦合回路中传输，进而反馈到检测设备上。所述耦合原理具体为在压感膜20上装备电感线圈21，由于电磁感应使电感线圈21中的电流变化引起电动势通过与之耦合的另一线圈的一端，这样配置的两个导电线圈称为互感耦合，通过这样的方式可以避开在泵壳上凿出通孔的方式而间接测得泵内压力。

本实施例中，所述封装层19厚度为0.4mm～0.6mm，所述压感膜20厚度为0.1mm～0.2mm，两个压感膜20之间的膜间距控制在0.03～0.07mm，所述压力传感器9面积为100mm²。

本实施例中，在所述待测真空干泵7的干泵泵壳8内壁上设有与所述压力传感器9大小相同的安装槽，槽深控制在1.5mm～2.5mm，保证压力传感器9不与泵内转子产生干涉，并用粘胶将压力传感器9固定。

所述待测真空干泵7的进气口内壁和出气口内壁均设有螺纹孔，所述温度传感器22安装在对应的螺纹孔内，为保证气密性，安装时需要在温度传感器22头部涂上真空密封胶。

如图1所示，第一真空室2与待测真空干泵7之间的连接管路上沿着气体传输方向依次设有流量计3、入气通断阀5和第一压力表6，其中第一压力表6用于实时监测入气压力，待测真空干泵7与第二真空室13之间的连接管路上沿着气体传输方向依次设有第二压力表11和出气通断阀12，其中第二压力表11用于实时监测出气压力。所述各个压力表和通断阀均为本领域公知技术。

如图1所示，第一真空室2上设有第一真空计1和第一放气阀23，第二真空室13上设有第二真空计16和第二放气阀26。第一真空室2和第二真空室13分别通过对应的维持泵抽气使室内气体达到一定真空度，并且第一真空室2和第二真空室13内的气体压力可以分别通过对应的真空计显示控制，从而控制待测真空干泵7入口和出口的压力，进而测试在不同的压力环境下干泵泵壳8内部气体的流场分布。所述各个真空计和放气阀均为本领域公知技术。

如图1所示，第一维持泵17和第一真空室2之间的连接管路上设有第一流量调节阀24，气瓶18和第一真空室2之间的连接管路上设有气瓶流量调节阀25，第二维持泵14和第二真空室13的连接管路上设有第二流量调节阀27。所述各个流量调节阀为本领域公知技术。

如图1所示，第二真空室13通过管路与一个水冷机15相连，所述水冷机15用于冷却待测真空干泵7抽入第二真空室13中的气体，所述水冷机15为本领域公知技术且为市购产品。

本发明的工作原理为：

测试时，在确保整个系统的密封可靠性后，先打开气瓶18和水冷机15，然后启动第一维持泵17和第二维持泵14，并根据每个真空室对应的真空计和流量调节阀调节第一真空室2和第二真空室13压力，但两个真空计均稳定在所需压力值后，待测真空干泵7通过电机4启动，流量计3测量气体流量，温度传感器22测量泵内温度，压力传感器9用于泵内压力，所测得数据传输至计算机10进行数据分析。另外如图3所示，以二叶罗茨泵为例，其内部的压力传感器9排布遵循原则是：转子到任意位置，每个封闭腔必须至少有一个压力传感器9能够测量其压力，当泵内转子所处位置与任一压力传感器9重合时，该压力传感器9所测量的压力正好为气体通过转子与端面间隙反流的压力，根据所测值和相应公式可以算得气体反流量。

本发明中的压力传感器9包括封装层19、压感膜20和电感线圈21，压力传感器9通过互感耦合方式将所测得的压力以信号的方式在耦合电感的耦合回路中传输，进而反馈到检测设备上，并且所述压力传感器9厚度较薄，只需在干泵泵壳8内壁上开浅槽安装即可，不会对泵体造成过多破坏。