Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990, страница 53

В конструкции рис. 11.31, д уплотнитель 2 в момент перемещения герметизирующего элемента 3 должен быть в расплавленном состоянии. В конструкции рис. !1.31, е уплотнитель расплавляется только время от времени для обновления герметизирующей поверхности. Затворы с расплавляемыми уплотнителями имеют малый срок службы из-за быстрого окисления, испарения и механического удаления уплотняющего матс- риала. Выбор кинематической схемы привода вакуумного затвора оп.

ределяется усилием герметизации и величиной хода уплотняющего элемента. Часто встречается схема комбинированного ручного и электромеханического привода (рис. 11.32). В корпусе 1 с двумя присоединительными патрубками !О и 12 поступательно движется герметизирующий элемент 1!, связанный с корпусом сильфоном 2. Герметизирующее усилие создается в винтовой паре между валом 3 и корпусом 1. Ручной привод осуществляется от штурвала 7, который жестко связан с валом 3, диски фрикционной муфты 4 при этом разъединяются под воздействием пальца, движущегося в угловом пазу полумуфты 6. Усилие ручного привода не регулируется. Электромеханический привод от электродвигателя 9 через червячную передачу 3 и 5, фрикционную муфту 4 и винтовую пару на валу 3 создает герметизирующее усилие, величина которого огра- 288 Рис.

11.32. Схема электромехаиического привода вакуумных затворов Рис. 11.33. Привод вакуумных за- творов: г — шестиааеннма меканием; б — эллипсе. граф ничена максимальным крутящим моментом, передаваемым муфтой 4. Электромагнитный привод удобен для дистанционного управления вакуумными клапанами. Герметизирующее усилие обычно создается пружиной, При включении электрического тока клапан открывается, Для облегчения условий работы электромагнита в клапанах со значительным герметизирующим усилием применяется схема с ручным взводом н электромагнитным спуском. Для увеличения герметизирующего усилия и более удобной компоновки затворов применяются шарнирные механизмы (рис. 11.33, а), находящиеся в момент закрытия затвора в положении близком к крайнему, когда достигается наибольшее усиление передаваемого усилия.

Механизм эллипсографа (рис. 1!.33, б) имеет дополнительное преимущество, так как в месте герметизации в этом случае отсутствует составляющая запирающего усилия, перпендикулярная перемещению герметизирующего элемента. Это предотвращает появление трения в момент уплотнения и позволяет использовать сложные формы уплотняющих элементов. Вакуумные затворы для трубопроводов больших диаметров для уменьшения габаритов стараются делать плоской формы, используя механизм параллелограмма с малой длиной кривошипа. При разработке конструкций вакуумных затворов необходимо 10 †16 289 Ряс.

11.34. Схема углового ваку. умного клапана: ж... Л» — етнеентеленые раэыеры и, и, Р н с. 11.35. Эквивалентная схема вакуумного клапана, изображенного на рнс. 11.34 рассчитать их проводимости при молекулярном режиме течения газа. Для аналитического расчета проводимости затвора необходимо составлять его эквивалентную схему из простых элементов, для которых имеются аналитические зависимости. В качестве таких простых элементов могут быть рассмотренные ранее длинные или короткие трубы, отверстия, концентрические трубы и т. д. При составлении эквивалентных схем основные трудности возникают при определении входных сопротивлений отверстий.

Аналитические формулы, полученные для проводимостей отверстий, справедливы при подключении нх к бесконечному или полу- ограниченному объему илн трубопроводу. В общем случае для произвольно расположенных поверхностей, предшествующих входному отверстию, аналитических зависимостей не существует. Для определения проводимостей в этом случае приходится использовать формулу для соединения двух трубопроводов различного поперечного сечения. Можно оценить ошибку, возникающую при такой замене, Известно, что максимальная ошибка (12отто), появляющаяся при расчете трубопроводов без учета входного сопротивления, возникает при длине трубопровода 1= 1,2с(, где с( — диаметр трубопровода. В угловом клапане, например, имеется не менее двух входных сопротивлений, подключенных к ограниченному объему; таким образом, ошибка может составить 24ото от общей проводимости клапана.

Более высокой точности расчета можно достигнуть только применением метода статистических испытаний. Рассмотрим в качестве примера расчет углового вакуумного клапана, схема которого изображена на рис. 11.34. Построим эквивалентную схему клапана. Трудности при составлении схемы 290 + АеАт Ат [Ае — (.4т + Аз)] 170 [(Ат — Аз)г (Ат -1- Ав)] 170Ад [(Ат — Ад)г (Ат + Ад)] Агтт (11.19) 9!А!о(Атт — (и) 12!Ато В выражении (11.19) (7,— общая проводимость клапана, мз,тс; размеры Ат, ...,Атт и с[ — в метрах.

Сделаем ряд преобразований в формуле (11,19), учитывая сле. дующие условия и ограничения: 1) выберем Атт из условия пАтАто=пАгтт/4, откуда Ац — — 2)т А,А,о; 2) при отрицательных длинах участков их проводимость примем равной бесконечности. При этом выражение (11.19) преобразуется к следующему виду: 1 1 , Аг + Ат + Аз (Гв 9!это~ 12!ет~~ 12!Аз 91Аг (Аг — Аг) Г АтВУ(Ат — Ат) Ат [Ае --(Ат + Аз)] те (Ае — А — Аз) + !70 [(Ат — Аз)г(Ат + Аа)] Аз + !70 [(А, — Ад)г(А, + А,)] А, Ат ! Ае 22 3Аго(4Ат — Ато) 121Аз!о (11.20) В формулу (11.20) для удобства определения проводимости клапана при различных положениях уплотняющего элемента, места расположения бокового патрубка и т.

д., когда отдельные участки в эквивалентной схеме могут отсутствовать, введены две функции: 10е 291 рис. 11.35 возникают в сечениях В и 6. Невозможно аналитическим путем учесть влияние отношения Ат]с]о и размера Ат на проводимость входного отверстия в сечении В; в сечении 6 размер Ам задается в достаточной степени произвольно, проводимость [7; участка длиной с[А-»О равна бесконечности. Уравнение для расчета проводимости такой эквивалентной схемы, рассматриваемой как ряд последовательно соединенных элементов, можно записать в следующем виде: 11и, = 1)и, +1)и,+ ...

+ 1(и,. (11.18) Считая, что расчет проводится для воздуха при комнатной температуре, для проводимости длинной трубки и отверстия при молекулярном режиме получим 1 1 Аг, Ат '(в (уз 9И~ 121 ет~ ~121Азт 9!Агу(Агт — Агз) А „если (Аа — А,) > А,; А,— Ам если (А,— А,) с Аз) 1, если з! пп (х) = 1; .7 (х)= О, если з)йчу(х)= — 1. Сравнить расчеты, сделанные по приведенным формулам (1!.19) и (11.20), с расчетами, выполненными математическим моделированием методом статистических испытаний, можно по вероятности прохождения клапана молекулами, входящими в отвеРстие нижнего входного фланца: Р, а= Ух/(91г(оа).

Сравнение результатов расчета показывает, что при ходе клапана А,>0,245 совпадение результатов расчета удовлетворительное и относительная погрешность аналитических расчетов не превышает 25 о)ю КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие дополнительные требования вакуумная техника предъявляет к ьонструкционным материалам? 2. Какие существуют способы соединения металла со стеклом? 3. В каких случаях применяется мягкая и твердая герметичная пайка? 4. Какие виды сварки используются для соединения вакуумных систем? 6.

Каковы особенности применения разборных соединений с резиновым и металлическим уплотнителем? 6. Каковы преимущества и недостатки разборных соединений с фторопластовым н резиновым уплотнителями? 7. Какие виды деформации испытывают сильфоны прн вращательном и поступательном движении в вакуум? 8. Чем отличаются конструкции прогреваемых и непрогреваемых электрических вводов? 9. Какие конструкции запирающих элементов применяются в вакуумных затворах для низкого, высокого и сверхвысокого вакуума? 1О. Какими способами можно теоретически определить проводимость вакуумных клапанов и ловушек? ЗАКЛЮЧЕНИЕ Вакуумная техника с каждым годом все шире применяется в научных исследованиях и производстве. Одновременно увеличивается объем исследований, направленный на ее развитие. Расширяется диапазон работы вакуумных насосов и манометров, совершенствуются теоретические представления о самом вакууме и происходящих в нем физико-химических процессах.

В последние годы большие успехи достигнуты при изучении поверхностных явлений, происходящих на границе газ — твердое тело. Разработаны новые приборы для анализа поверхности: Оже-спектрометры, вторично-ионные масс-спектрометры и т. д. Дальнейшее развитие вакуумной техники будет идти по пути создания еще более эффективных средств получения вакуума, 292 анализа состава и парциальных давлений остаточных газов, тече- искания, изучения свойств поверхности, совершенствования методов расчета и проектирования вакуумных систем, конструкции и технологии изготовления вакуумных установок.

Неперспективные ранее принципы работы насосов, манометров и других элементов вакуумных систем после совершенствования их конструкции получают широкое применение. Расширение космических исследований ставит перед вакуумной техникой новые задачи по разработке имитационного оборудования для испытания космических аппаратов в земных условиях. Большие перспективы открываются перед вакуумной технологией при создании принципиально новых материалов и особо чистых веществ.

Технология производства электронных приборов широко использует вакуумную технику. Благодаря широкому применению численных методов повышается точность расчетов вакуумных систем. Многие задачи определения параметров течения разреженного газа в сложных элементах вакуумных систем, которые раньше не могли быть решены, теперь вычисляются с необходимой для практики точностью.

Вычислительная техника обеспечивает возможность автоматизации проектирования вакуумных систем. Создаются первые системы автоматизированного проектирования и банки данных современного вакуумного оборудования. Автоматизация инженерного труда позволяет при проектировании вакуумных систем и элементов находить оптимальные решения. Развитие микроЭВМ позволило создать совершенные системы управления вакуумными установками, выполняющими расчет и расшифровку спектров остаточных газов, анализ математических моделей технологических процессов.

Современная вакуумная техника позволяет получать и измерять давления в 10" раз меньше атмосферного, но даже такое состояние газа еше нельзя назвать идеальным вакуумом; в 1 мз такого вакуума еше содержатся сотни молекул газа, Идеальный вакуум как среда, в которой могут распространяться гравитационное, электромагнитное и другие поля, является еще предметом тшательного исследования современной теоретической физики. х х О з о ВР с ВЪ а й й Ъ с а С СЪ СЪ СЪ ЪО Съ Ю ЪО м СР о ЪО С О з с С Ю СР СР о Ъ Ю СЪ с \" о с. С Ъ С ВЪ к з х СЪ Ю СО сч СЪ ЪО СЪ СР о сс ВО О к х х О В.