Кеменов В.Н., Нестеров С.Б. Вакуумная техника и технология

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИМОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)В.Н. Кеменов, С.Б. НестеровВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯУчебное пособиепо курсу«Криовакуумная техника»для студентов ИТТФ и ЭТФ МЭИ (ТУ) и МИЭМ (ТУ)МоскваИздательство МЭИ2002УДК621.5К-35УДК: 621.52 (075.8)Утверждено учебным управлением МЭИ в качестве учебного пособия длястудентов.Подготовлено на кафедре низких температурРецензенты: докт.техн.наук, проф. МАТИ (РГТУ) В.В. Слепцов,докт.техн.наук, проф.

МЭИ (ТУ) А.М. ГуляевКЕМЕНОВ В.Н., НЕСТЕРОВ С.Б.ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ: −М.: ИздательствоМЭИ, 2002. – 84 с.ISBN 5-7046-0840-XПредставлено описание основных областей применения вакуумнойтехники и технологии и краткую историю развития вакуумной техники вРоссии.Для студентов ИТТФ, ЭТФ МЭИ (ТУ) и МИЭМ (ТУ), обучающихся поспециальностям «Техника и физика низких температур» (070200) и«Электронное машиностроение» (200500)ISBN5-7046-0840 - X Московский энергетический институт, 20023ВВЕДЕНИЕМировая история средств откачки берет свое начало в1642 г.

сизвестных опытов Отто фон Герике с Магдебургскими полушариями,для откачки воздуха их которых он использовал обычный пожарныйнасос, герметизированный с помощью помещения в водяную ванну.С тех пор средства получения вакуума прошли длительныйпуть развития вплоть до создания современных промышленных образцов, основанных на различных принципах действия, и охватывающихширокий диапазон создаваемых давлений от атмосферного до10-13 мм рт. ст. и ниже.В рамках учебного пособия невозможно детально проследитьвсю историю мирового развития технических средств откачки. Основные этапы их развития за рубежом освещены в различных монографиях,статьях и обзорах.

Практически не освещена отечественная историясредств откачки, которая несомненно представляет познавательный интерес для отечественных специалистов – вакуумщиков, историков техники и студентов. Поэтому авторы сочли необходимым в данном издании включить главу, посвященную истории развития вакуумной техники в России.Вакуумная и криогенная техника во многом определяют прогресс мировой науки и техники.В работе рассматриваются примеры применения вакуумныхтехнологий в металлургии, химии, нефтехимии, химическом машиностроении, электротехнике, энергетике, угледобывающей и горноруднойпромышленностях, электрофизическом аппаратостроении, космонавтике, авиации, научном приборостроении и т.д.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ОТКАЧКИ ВРОССИИОтечественную историю развития средств откачки можно условно разбить на три периода:Первый − период становления, охватывающий промежутоквремени до второй мировой войны, связанный с использованием вакуума в научных исследованиях, с появлением и развитием отечественнойэлектровакуумной промышленности: производством ламп накаливания,радиоэлектронных ламп, рентгеновских трубок и т.д.4До начала 30-х годов двадцатого столетия основными средствами получения вакуума в стране были ртутные насосы Тендера и Ленгмюра, изготавливавшиеся в стеклодувных мастерских лабораторий изаводов, а также насосы, покупавшиеся за рубежом.

В 1912 г. профессором Петербургского университета Боровиком был изобретен диффузионный парортутный насос.С середины 30-х годов до начала второй мировой войны вХарьковском физико-техническом институте были проведены работыпо созданию первого отечественного вакуумного масла с низкой упругостью пара 10-5 мм рт. ст. и первых отечественных паромасляныхфракционирующих диффузионных насосов с быстротами действия от40 до 1000 л/с.Второй − период становления и стремительного развития откачной вакуумной техники, охватывающий промежуток времени с 1945г. до середины 60-х годов.Этот период, явившийся периодом "Ренессанса" в вакуумнойтехнике, был связан с научно-технической революцией, вызванной развитием военной техники и распространившейся на все области промышленности, техники и науки.

Именно в этот период была заложенанаучная, техническая и промышленная база откачной вакуумной техники, дальнейшее совершенствование и развитие которой продолжалось втретий период, начиная с середины 60-х годов до настоящего времени.1945−1947 гг. Основной потребитель вакуумной техники, как ив довоенные годы − электровакуумная промышленность.

В1945 г. организована Центральная вакуумная лаборатория (ЦВЛ), которая возглавлялась будущим академиком С.А. Векшинским. Для нужд электровакуумного производства создаются первые промышленные отечественныевакуумные насосы: форвакуумные ВН-494, BH-46I и РВН-20, диффузионный ЦВЛ-100 с быстротой действия 100 л/с. Разрабатываются специальные вакуумные масла для насосов: вазелиновое ВМ-4 для механических насосов, вазелиновое Д1, октойли ОФ и ОС для диффузионных.I947−1950 гг. Бурный рост работ в области атомной техники,организация производства атомного горючего потребовали созданияцелого комплекса вакуумного оборудования, качественно и количественно совершенно не похожего на то, что имелось в стране до этого.В 1947 г.

для этой цели на базе ЦВЛ организован Научноисследовательский вакуумный институт (НИВИ), ныне НИИВТ им.С.А. Векшинского [1, 2]. В этот период создается диффузионный насосН-20Т с быстротой действия 20000 л/с − один из крупнейших по тем5временам насос в мире, который еще долгие годы после его созданияоставался уникальным по производительности насосом. Разрабатывается первый промышленный образец паромасляного бустер-насоса с быстротой действия 500 л/с БН-3 и создается специальное бустерное масло− масло "Г". На базе этих насосов создается первый в стране высоковакуумный откачной агрегат H-205.

Уже в те далекие годы были разработаны многие элементы оборудования явившиеся прообразами современных конструкций вакуумной техники: азотные и фреоновые ловушки, вакуумные запорные вентили, натекатели, затвор шиберного типа,сорбционные насосы для откачки хлора - хлоропоглотители. Уже тогдабыли опробованы первые конструкции внутренних нагревателей в паромасляных насосах. В содружестве с работниками КБ Московскогозавода им. Владимира Ильича разрабатываются крупные по тем временам механические насосы ВН-2, BH-I ж ВН-4 с быстротами откачки от 6до 50 л/с.

Знаменательным событием того периода, сыгравшим решающее значение для всего последующего развития вакуумной техникиявилась организация промышленного производства откачного вакуумного оборудования на заводе им. Владимира Ильича.В ХФТИ продолжаются работы по наследованию и совершенствованию диффузионных насосов. Разрабатываются насосы М-20 иМ-4 с быстротами действия 20000 и 40000л/с. И.М. Лившицем и Л.Н. Розенцвейгом предлагается приближенная теория диффузионного насоса.1951−1956 гг.

Промышленный выпуск вакуумного оборудования на заводе им. Владимира Ильича способствовал освоению вакуумтехнологических процессов в различных отраслях промышленности.Потребность в вакуумном откачном оборудовании возрастает. Появляются новые требования к нему. Возникает необходимость откачиватьконденсируемые пары и парогазовые смеси, приведшая к разработкегазобалластных устройств к насосам ВН-1, BН-2, ВН-4, ВН-6.

Разработанные устройства позволили обеспечить удовлетворительную откачкупаров воды при впускном давлении −5 мм рт. ст. форвакуумными насосами с быстротами действия от 6 до 150 л/с. Разрабатывается перваяунифицированная серия высоковакуумных паромасляных насосов H-IC,H-5C, Н-5Т, Н-8Т с быстротами действия от 100 до 8000 л/с. Насосыподобны по конструкции и характеристикам. Рабочий диапазон создаваемых давлений 10-6–10-4 мм рт. ст., наибольшее выпускное давление0,1 мм рт.

ст. На базе насосов создается серия высоковакуумных агрегатов BA-01-1; ВА-0,5-1; ВА-2-3; ВА-5-4; ВА-8-4, оснащенных азотнымиловушками и затворами.6Создание унифицированной серии высоковакуумных паромасляных насосов и агрегатов и серии газобалластных форвакуумных насосов различной производительности явилось важной вехой в дальнейшемвнедрении вакуума в различные технологические процессы приборо- иаппаратостроения: в качественную металлургию, электронику, нефтехимию, маcс-спектрометрию, ускорительную технику и др.Развитие ускорительной техники и техники получения редких иактивных газов стимулирует начало работ по созданию парортутныхнасосов и агрегатов. Создаются насосы Н-5Р, Н-40Р, H-1TP с быстротами действия от 5 до 1000 л/с, уникальный насос с выхлопом в атмосферу ЭПРН-760, не имеющий и до сего времени аналогов за рубежом.Разрабатываются герметичные механические насосы НВГ-1, НВГ-2,НВГ-3 для откачки редких и радиоактивных газов.Развитие производства вакуумного оборудования и необходимость его расширения приводит к передаче производства вакуумнойтехники с завода им.