Высоковакуумные системы сложны тем, что требуют настройки характеристик и параметров под свои нужды. Для работы вакуумной системы учитываются предварительные расчеты, характер изменения давления в вакууме в процессе его поддержания и ряд других параметров, которые нужно привести в норму перед запуском системы.
Моделирование и расчет вакуумной системы
- Для конкретного расчета времени откачки учитываются:
- материал, из которого изготовлены детали вакуумной системы;
- внутренняя чистота камеры;
- предполагаемые течи в системе;
- присоединенные детали, влияющие на время откачки.
Вакуумные системы, используемые для различных сфер деятельности, изготовляются из разных материалов, поэтому первый пункт так важен в расчетах.
Детали, присоединяемые к системе, могут быть сделаны из различных материалов. Это означает, что в разных местах системы будет не схожая проходимость вещества.
-
Все комплектующие в вакуумной системе должны обладать следующими характеристиками:
- высокая вакуумная плотность;
- низкое газосодержание;
- лёгкое обезгаживание;
- хорошая свариваемость с образованием вакуумно-плотного соединения, и обрабатываемость.
Устройство вакуумных систем
Материалы для вакуумных систем
Керамика и стекло обладают формообразованием, электроизоляционными свойствами, низкой газопроницаемостью, стойкостью к химикатам.
Стекло используют в изготовке вакуумных трубопроводов, смотровых окон, оболочек рабочих вакуумных камер; керамику - для изоляторов, электрических вакуумных вводов.
Вакуумная резина и фторопласт используются для уплотнителей в разъёмных соединениях.
Вакуумные лаки используются для устранения течей в нешлифованных соединениях. Смазочные материалы применяются как вязкие уплотнители для кранов и шлифованных соединений.
Вакуумные замазки применяют для уплотнения нешлифованных соединений. Для этих же целей используется герметик. В неразъёмных вакуумных соединениях применяются вакуумные цементы и клеи. Эти материалы используются при условии низкого давления при естественной температуре, малом уменьшении в объеме, при остывании или испарении связующего вещества.
Вакуумные соединения
Вакуумные герметичные соединения делятся на три группы: неразъёмные, разъёмные и подвижные. Они различаются назначением соединения. Основные критерии: степень разряжения, температурные условия, условия взаимодействия с окружающей средой, влияние проникающих излучений.
В вакуумных системах, подвергаемых обезгаживающему прогреву до 450-5000 С ̊, неразъёмные соединения крепятся сваркой или пайкой высокотемпературными припоями; для разъёмных соединений применяются уплотнения из металла или термостойкие вакуумные резины с местным охлаждением. Низкотемпературные неразъёмные соединения выполняют сваркой, пайкой и склеиванием.
Вакуумные камеры
-
Проектирование вакуумной камеры требует принять следующие меры:
- обеспечение необходимого для технологического процесса давления достаточного газа и парциального давления его составляющих;
- приобретение необходимых вакуумных условий в заданное время.
Вакуумные камеры делятся на низковакуумные, высоковакуумные, и сверхвысоковакуумные. По чистоте вакуума камеры делятся на два типа: непрогреваемые и прогреваемые. Камеры изготовляют из металлов, а для работы в лабораториях – из стекла.
Вакуумные камеры состоят из обечайки, днища, крышки, патрубков и фланцев.
Запорно-регулирующая аппаратура
Запорно-регулирующая аппаратура используется для перекрытия газовых потоков, создания ограниченных потоков газа, управления давлением газов и т.д.
Для перекрытия газовых потоков устанавливаются вакуумные клапаны и затворы.
В угловых клапанах и затворах поток встречает препятствие в лице стенки клапана и меняет свое направление. В проходных – направление потока не меняется. В проходных клапанах отверстия освобождены от уплотнителя.
Насосы для создания вакуума
Для создания вакуума используются механические и немеханические вакуумные насосы. Механические: поршневые, жидкостно-кольцевые (низкого вакуума); золотниковые, пластинчато- роторные (с масляным уплотнением) и двухроторные (среднего вакуума); турбомолекулярные (высокого вакуума). Немеханические: эжекторные и бустерные (низкого и среднего вакуума); сорбционные (среднего и высокого вакуума); диффузионные, магниторазрядные, ионно-гетерные, крионасосы, или конденсационные (высокого вакуума).
В откачиваемый сосуд устанавливаются вакуумные ловушки. Они устраняют доступ паров рабочих жидкостей в камеру.
В зависимости от области рабочих давлений ловушки делятся на высоковакуумные и форвакуумные. Высоковакуумные ловушки используются для улавливания паров из диффузионных и бустерных пароструйных насосов при молекулярном режиме течения пара из насосов, форвакуумные – для улавливания паров из форвакуумных насосов при вязкостном и молекулярно-вязкостном режимах.
Для измерения давлений меньше атмосферного применяют вакуумметры.
