К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Схема простейшего диодного насоса показана на риа. 3.2.15, а. В немыинпсом корпусе 3 насоса размещена электродная система, состоящая из злектроизолнрованного много- ячеистого анода 1 и катодных пластин 2 покрытых титаном и установленных в магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами 4. При подаче на электроды разности потенциалов в несколько киловольт в ячейках возникает газовый разряд, поддерживающнйся в широком диапазоне давления. Образовавшиеся в разряде ионы бомбардируют катоды и вызывают илтенаивное распыление материала катодов и осюкление его в основном на аноде. Откачка химически активных газов в основном происходит иа аноде с образованием химических соединений и твердых растворов. Откачка инертных газов происходит в основном за счет адсорбции их ионов на покрытых титаном поверхностях с последующим их замуровыванием постоянно осаждаемым титаном.
Зги насоаы обеспечивают предельное остаточное давление порядка 10 а Па и быстроту действия ат единиц до нескольких сочен дмз/с. Откачная характеристика насоса представлена на рис. 3.2.15, б. Зги насосы требуют лредваригельного разрежения прн запуске порядка 10 з Па Геччвриа-ионные насосы. Принцип действия этих насосов основан на поглощении газов периодически или непрерывно наносимой пленкой ахтивного вещества и улучшении откачки инертных газов и углеводородов за счет ионизации и улавливания полохопельных ионов отрицательно заряженными элементами нааоса, запылнемыми активным веществом. На рис.
3.2.16, а представлена схема геттерно-ионного нааоса. Внутри водоохлаждаемото корпуса 4 размещены прямонакальный вольфрамовый катод 1, два нспарителя 2 и анод 3, смонтированные на днище 5. Для предварительной откачаки насоса предусмотрен латрубок б. Вода к корпусу насоса подается через патрубок 7 и сливается через патрубок 8. Испаритель 2 титана представляет собой молибденовый керн диаметром 1 мм с нанесенным на него слоем йодидного титана толщиной 0,5 мм. Ионизация газов оауществляетсн электронами, эмитпсруемыми катодом 1.
Сетчатый анод 3 находится под напряжением 1000 - 1200 В относительно катода. Откачная харюпер логика насоса пред- спилена на рис. 3.2.16, б (кривая 1). При подюпочении диффузионного насоса к патрубку 6 акоросчь откачки увеличивается (кривая 2). Предельное давление этих насосов достигает 10 г Па. При запуске насоса требуагсн прогрев при температуре 600 К и давлении 10-з Па в течение 4 - 6 ч. Криогевнме насосы.
Принцип действия этих насосов основан на физических явлениях, проиаходящих при сверхнизких криогенных температурах (120 - 4 К): конденсации на охлажденных металличеиснх поверхностях газов в твердое состояние и адсорбции нх твердыми охлажденными пористыми адсорбентамн (д~и откачки некогщенсируемых ивов). Конструктивно криогенные насосы (рис. 3.2.17, а) состоят из четырех составных элементов: криопанели 4, теплозащнтного экрана 8, корпуса 9 и аистемы охлаждения, которая может быль выполнена на базе криогенератора 1 либо в заливном варианте с использованием жидкого криоагелта.
Криопанель 4, являющаяся откачивающим элементом насоса, цредставгиет собой охлюкдаемую до Глава 3.2. ВАКУУМНЫЕ И ГАЗОВЫЕ СИСТЕМЫ 316 ~Нг% 100 во 0О го 10-Р 10-т )0-В 10-л 10К 1О 3 10 а а) б) Рвс. 3.2.15. Схема (а) и егвачваа хараатервсгвка (б) миампиив елсктреразралвеге вегаса $н, /о 10О 70 о,па а) 6) Рвс. 3.2.16. Схема (а) в еткэчиеа характеристика (б) гсперие-веивеге аасеса 10 ~Н, У 100 70 оо ,П0 а) б) Рве. 3.207. Схема (а) в еткачваа характсрвспмв (б) крвегсвгмге вепиз ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ И ЛОВУШКИ 317 криогенных температур (около 20 К) мапилическую поверхность, на которой происходит конденсация в твердое состояние откачиваемых газов. Неконденсируемые газы откачиваются ахсорбелтами 3, приклеиваемыми в виде тонкой Пленки к поверхности хриопанели.
Теплозащитный экран 8, охлаждаемый примерно до 100 К, служит для снижения теплового излучения на криоланель. Корпус 9 имеет яаганец 7 для соединения с откачиваемым объемом 6 через уплотнительную проквалку 5. От первой ступени 2 криогенератора 1 охлаждается защитный экран 8, от второй ступени 10 охлвждаагся криопанель 4. Перед включением крионэсоса рабочую камеру предварительно откачивают механическим насосом до давлении 2 - 2,5 Па, затем вюпочают криогенерэтор, выход которого на температурный ражим составлиет приблизитевъно 100 - 120 мин.
После охлаждения криопаиели работает только крионасос, а механический насос опопочают. Криогенные насосы могут обеапечивать предельнме остаточные давления до 10 г Па. Типичная откачная характеристика представлена на риа. 3.2. 17, 6. Вакуумные ловушюг. Вакуумные ловушки предназначены лля защиты откачиваемых объемов от пронихновения в них паров масел ат днффузио ниьп, бустер ныл и фар вакуумных механических насосов а масляным уплотнением. Оановным источником паров рабочей жидкости из диффузионного насоса являетая струя, стекающая с нижнего края сопла. Поэтому широкое распространение получил колпачковый маслоотр акуль 3 (рис.
3.2.18), оииждаамый водой через змеевик 2. Маслоотрэжатель устанаюпваагая над соплом 1. Отражатель позволяет в 20 - 30 раз снизить поток паров рабочей жидкости из паромасляных насосов. Вместе а маслоотражателем применяютая ловушки. Рис.
3.2.18. Кезвачкеаия иасааетрзвитевь Рис. 3.2лр. Мехаиическаа ведаахазааыеию иевпиш Пример конструкции механичесхой водоохлаждаемой ловушки показан на рис. 3.2.19. В корпусе 1 ловушки расположен центральный эхран 3 н периферийные экраны 2, охлаждаемые водой, идущей по трубке 4.
Экран предаивляат собой оптически непрозрачную систему. Для наиболее полной защиты откачнваемой системы от паров рабочей жидкости пароструйных насосов служат низкотемпературные ловушки, которые одновременно откачивают коиденсируемью пары и газы, имеющиеси в откачиваемом объеме, снижая общее давление в нем. Наибольшее распространение получили жалюзийные ловушки (риа. 3.2.20), охлаждаемые жидким азотом до температуры 77 К. На корпусе 2 сверху и снизу имеютая фианцы 1 и 7 для подсоединения соответственно к откачиваемому объему и диффузионному насосу. Внутри корпуса расположен кольцевой резервуар, куда через тонкостенную трубку 4 заливается жидкий азот 5 и к которому припаяны защитные охлаждаемые экраны 3.
Для защиты от прямого пролета молекул газа под кольцевмм резервуаром имеется экран 6. Адсорбционные форвакуумиые ловушки являются эффективным распространенным средством зашиты откачиваемой системы от проникновения обратного потока паров масел и продуктов вх разложения из форвакуумных насосов, который может составлять 2 - 5 мт/(чсмз). На рис. 3.2.21 представлена адсорбционная ловушка, в корпусе 5 которой расположен сменный пакет 7 из трех слоев сорбентов, разделенных сапами 6 (актнвировэпный уголь, оксид алюминия, силикагель). Для предотвращения миграции швов вдоль стенок служит угшотнение 4, к которому винтом 10 через крышку 9 с уплотнением 1 и пружиной 8 прижимается пакет 7.
Ловушка присоединяется к вакуумной системе фланцами 2 и 3. Эти ловушки имеют арок службы до замены сорбелтов до 103 ч, при этом обратный ноток паров масел за ловушкой снижается до 10-э мг/(ч смз). Рис. 3.2.26. Жавкниавю ивэкетеииературиаи аэауикса 318 Глав 3.2. ВАКУУМНЫЕ И ГАЗОВЫЕ СИСТЕМЫ Рве. 3.2Д1. Алсевбвлеавая февааээуаааа левушка 3.2.3. ВАКЗЧЛИНЫЕ КЛАНАНЫ, ЗАТВОРЫ И НАТЕЕАТЕЛИ Вакуумные клепаны и затворы, составляю2пие основную часть запорной и регулирующей вакуумной арматуры, слухах для герметичного перекрытия вакуумных комщниклций при давлении 103 - 10 2Е Па в зависимости от конструкции и применяемых материалов. К запорной и регулирующей вакуумной арматуре предъявляют следующие основные технические требования: высокая герметичность, т.е.
допустимые потоки натекаиия через узлы герметизации тарели (заслонки), ввода движения в вакуум, корпуса не должны превьппать 107 - 102) Па мэ с 2 (по гелию); высокая вакуумная проводимость; высокая надежносп (средний ресурс не менее 5 103 циклов "открыло-закрыло", средюш наработка на отказ не менее 5 104 циклов); возможность прогрева с целью обеэгюкивапш до 150 - 400 С; наименьшие масса и габаритные размеры и энергетические показатели; соответствие конструкций международнымм стандартам 1$О; возможность использования в автоматизированных системах; возможность использования отдельных видов арматуры в вакуумно-техиологическом оборудовании с агрессивными газами.
Классификашш. Вакуумную запорную арматуру по диаметру условного прохода Г)у (мм) подразделяют на клапаны (Зу равно 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10, 16, 25, 40, 63, 100 мм) и затворы ( равно 100, 160, 250, 400, 630 мм). Ъ о конструктивному исполнению различают арматуру с прнсоедищпельными фланцами и патрубккии, расположенными либо напротив друг друга, либо под углом (обычно 90'). В проходных клапанах и затворах направление газового потока ие меняется, а в угловых меняется. По типу привода клапаны и затворы бывают с руагым, элек2ропневматическим, электромапппным, электромеханическим (редко с электрогидравлическим) приводом.
По способу ввода движения в вакуум арматура разделяется на герметизируемую либо с помощью сальников, либо с помощью силь- фонов. По вакуумному диапазону различают: низковакуумную (форвакуумную) арматуру с давлением 103 - 10 2 Па; высоковакуумную арматуру - 103 - 10 3 Па; сверхвысоковакуумр а уру — 103- 10-2епа. По типу применяемых уплотинтелей арматура бывает с эластомерными уллотнителями, включая резиновые термостойкие, лрогреваемые до !50 - 300'С; с металлическими уплотнителями, прогреваемыми до 400 С. Способ'охлаждения зоны гермеппации заслонки бывает естественный или с использованием циркулирующей воды. По способу изготовления корпусов арматуру делят на литую (квк правило, нз алюминиевых сплавов), сварную (в основном из коррознонно-стойкой стали) или ивяную (медвым припоем, когда детали корпуса стальные).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
