Вакуумні системи і елементи їх розрахунку

17. 1. Основні елементи вакуумних систем

Широка потреба використання вакууму стала причиною розробки й створення вакуумних установок як для наукових досліджень, так і для застосування у промисловості. Вакуумна установка складається з вакуумної системи і ряду допоміжних пристроїв, що забезпечують як її роботу, так і специфічні функціі, заради яких розроблялась та, чи інша установка. Отже поняття “вакуумна установка” є більш широким, ніж “вакуумна система”.

Вакуумною системою називають систему взаємно зв’язаних за допомогою вакуумпроводів приладів і пристроїв для створення, вимірювання ступенів вакуума і комутаціі газових потоків. Вакуумні системи можуть мати різне призначення і використовуються як з метою знегаження електровакуумних приладів, до яких відносяться і джерела світла, так і в різних технологічних установках промислового виробництва.

Д

Рис.17.1

о основних елементів вакуумних систем належать вакуумні насоси, вакуумні камери, (наприклад, з герметичним ущільнювачем 1, рис. 17.1, а), конденсійні або виморожувальні (кріогенні) уловлювачі пари різних рідин (кріогенна, рис. 17.1, б) і такі комутаційні пристрої, як клапани (керований електромагнітнітом та з сільфоном, що служить як для герметизаціі, так і для передачі механічних переміщень до вакууму, рис. 17.1, в), вакуумні крани, вентилі, затвори, дозатори газових потоків (натікувачі) (гольчатий дозатор, рис. 17.1, г), вакуумні вводи переміщень (сильфони), вакуумні оглядові вікна і вакуумні з’єднання.

17. 2. Типові вакуумні системи

Численні вакуумні системи можна розподілити за ступенем отриманого вакууму на низько-, середньо-, високовакуумні й надвисокого вакууму.

Низьковакуумні систем мають в основному один низьковакуумний насос і робочий тиск, що створюється у них не нижче за ~ Торр.

Середньовакуумні системи мають два насоси, один з яких створює низький (попередній) вакуум, а інший – середній вакуум, тому такі системи ще називають системами низького й середнього вакууму. Робочий тиск у таких системах можна знизити до ~ Торр.

Рисунок 2- Схема вакуумної системи

В

Рис. 17.2

исоковакуумні системи дозволяють створювати як високий вакуум, так і попередні ступені вакуума. Вони мають додатково до всіх елементів середньовакуумних систем ще високовакуумний насос і дозволяють знизити тиск до ~ Торр. Прикладом такої вакуумної системи може бути наведена на рис. 17.2. До її складу входять такі елементи: обертовий насос низького вакууму 1, комутаційні клапани 2 - 9, уловлювачі пари 10, 12, форвакуумний балон 13, манометричні перетворювачі 14 – 19, насоси для отримання середнього 20 і високого 21 вакууму, увід переміщень 22, електричний увід 22, газоаналізатор 24, технологічна вакуумна камера 25 і кріогенний уловлювач 26. Уловлювач пари 10 запобігає потраплянню пари робочої рідини насоса 20 до обертового насоса 1, уловлювач 11 запобігає потраплянню пари робочої рідини насоса 21 до вакуумної камери, а уловлювач 12 запобігає як потраплянню пари робочої рідини насоса 20 до вакуумної камери, так і пари робочої рідини насоса 21 до насоса 20. Кріогенний уловлювач 26 дозволяє підвищити ступінь вакууму. Манометричні перетворювачі 14 - 19 необхідні як для перевірки і контролю роботи вакуумних насосів, так і для визначення тиску у форвакуумному балоні та вакуумній камері, відповідно. За допомогою комутаційних клапанів можна використовувати вакуумну систему для отримання у вакуумній камері окремо відповідного ступеня вакууму, тобто або низького, або середнього, або високого, підключаючи до роботи той чи інший вакуумний насос. При створенні середнього вакууму наявність форвакуумного балона запобігає порушенню роботи системи при виникненні короткочасної зупинки в роботі низьковакуумного насоса.

Вакуумні системи, в яких можна створювати тиск нижчий ніж у високовакуумних відносяться до систем надвисокого вакууму. Вони обов’язково мають вакуумні камери, що можуть прогріватися з метою зменшення газовиділення конструктивних елементів.