Lektsii_Fv-7 (1074293)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНАТитулКурс лекций:ФИЗИКА ВАКУУМАМихайлов Валерий ПавловичЛекция № 7Средства получения вакуумаИмеются два способа получения вакуума:использование вакуумных насосов;использование ловушек, которые обычно служат дляулучшения вакуума, получаемого вакуумными насосами.Все вакуумные насосы удаляют газ одним из трех способов:1.отсекают определенный объем газа, сжимают его ивыбрасывают в область высокого давления;2. обеспечивают откачиваемому газу достаточное количестводвижения, чтобы удалить его из вакуумной системы;3.забирают у газа определенное количество движения,химически связывая или конденсируя его на поверхности.Группы вакуумных насосовГруппы вакуумных насосов1.Насосы предварительного разрежения (форвакуумныенасосы, служащие для получения низкого и среднего вакуума),область рабочих давлений 105-10-1 Па;2.Высоковакуумные насосы (10-1-10-5 Па);3.Сверхвысоковакуумные насосы (P<10-5 Па).Последовательное соединение высоковакуумного ифорвакуумного насосовС о о т н о ш е н и е с ко р о с т е й о т к ач к и н а с о с о вп р е д в а р и т е л ь н о го р а з р я ж е н и я и в ы с о ко в а к у у м н ы х( с в е р х в ы с о ко в а к у у м н ы х ) н а с о с о в , со ед и н ё н н ы хпоследовательно в одну линию может быть определено изуравнения стационарного потока:Q1=Q2=Pн Sн=PфSф ,гдеSн - быстрота действия высоковакуумного насоса;Sф - быстрота действия форвакуумного насоса;Pн - давление на входе высоковакуумного насоса;Pф - давление на входе форвакуумного насоса (или навыходе высоковакуумного насоса).Быстрота действия высоковакуумного насоса,последовательно соединённого с форвакуумным определяется:PΦS H = SΦPHТаким образом, если мы хотим согласовать быстротудействия, например, пароструйного диффузионного насоса,работающего при наибольшем впускном давлении Pн=10-1Па,последовательно соединённого с форвакуумным насосом,имеющим параметры Рф=102 Па, Sф=10-4м3с-1, то быстротадействия “согласованного” диффузионного насоса составит:Sн =10-4м3/с ⋅102Па/10-1Па=10-1 м3/с.Основные параметры вакуумных насосовР’ – предельное давление, Па – минимальное давление,создаваемое насосом на входном патрубке при длительной(более 10 часов) работе “на себя”, (при закрытом впускномпатрубке, когда быстрота откачки равна нулю);SH – быстрота действия насоса, м3с-1 – объём газаоткачиваемый насосом в единицу времени при данномвпускном давлении, SH=dv/dt;Pвп min – минимальное впускное давление, Па, при которомнасос обеспечивает паспортную быстроту откачки;Pвп max – наибольшее впускное давление, Па, (давление навпускном натрубке) при котором насос обеспечиваетпаспортную быстроту откачки;Pвп max- Pвп min – диапазон рабочих давлений насоса, Па;Qmax= PвпmaxSH– максимальная производительностьнасоса, м3 Па с-1;Pвып – выпускное давление (давление на выпускномпатрубке насоса), Па;Рвып max – максимально допустимое выпускное давлениенасоса, при котором насос нормально работает.Немецкий инженер Геде в 1911 году сконструировал:• Два типа механических вращательных насосов(пластинчато-роторный и пластинчато-статорный),•  Молекулярный насос,•  Диффузионный насос.Принцип работы механических насосов заключается в том, чтовращающийся ротор и неподвижный статор образуютзамкнутый объём, увеличивающийся в размере.Другой принцип - увлечь молекулы откачиваемых газовбыстрым движением ротора или струи пара.Для уплотнения движущихся частей насоса использовалисьжидкости (ртуть, эфиры, масла) с низким давлениемнасыщенных паров.Пластинчато-роторный насос Гедеp в п 1 p в ы п 2 3 Обозначения:1-статор2-ротор3-пластины с пружинойПластины 3 двигаются по статору 1, обеспечивая изменениео бъ е м о в в п у с к н о й и в ы п у с к н о й ка м е р .

Уп л от н е н и еобеспечивается масляным мениском, который образуется придвижении пластин по замасленному статору.Пластинчато-роторный насос НВР-4,5ДКазанского завода «Вакууммаш»Характеристики:S Hфм3= 0,00125с— быстрота действия насоса;PHʹ′ = 3,3 *10 −2 Па — предельное давление насоса;DУ = 16 мм — диаметр впускного патрубкаПластинчато-роторный механический насос DS-102фирмы VarianХарактеристики:S HВВм3= 0,00138— быстрота действия насоса;сPHʹ′ = 10 −2 Па— предельное давление насоса;DУ = 16 мм — диаметр впускного патрубкаГазобалластные устройства механических вакуумных насосовПары H20 попадая при откачке в область сжатия насоса,конденсируются при сжатии и снова попадают в областьвсасывания, где уже создано давление: Р < Рнас.

Конденсатиспаряется, при этом камера практически не откачивается.p в п 1 p в ы п 32 1-область всасывания2-область переноса3-область сжатияПодача балластного газа1Рбал23 Газобалластное устройство1 – обратный клапан2 – трубопровод3 – фланец4 – уплотнитель5 – гайкаПри использовании газоба лластного уст ройства,напускающего газ в область переноса, в этой области создаётсядавление:Рпер=Рвп+Рбал, (Рвп » Рг),где Рвп, Рг – парциальные давления паров воды и газа, Рбал– давление балластного газа.Тогда степень сжатия в насосе:n = Ратм / (Рвп+Рбал)Поскольку необходимо, чтобы пары не конденсировались вобласти сжатия, требуется обеспечить:n < Рнаc/РвпТогда из уравнений определяем требуемое давлениебалластного газа:Рбал > Рвп Ратм /Рнас – Рвп = Рвп (Ратм /Рнас – 1)Пример:Дано:Вакуумная камера откачивается при помощипластинчато-роторного насоса.Влажность воздуха в вакуумной камере 50%.Определить: необходимое давление балластного газаРбал.Решение:Рвп = 1250 Па (парциальное давление Н2О),Рнас = 2500 Па (при влажности воздуха 50% длякомнатной температуры).Ратм = 105 ПаРбал > 1250(105/2500 – 1) ≈ 0,5 · 105 Па.Расчет параметров пластинчато-роторного насоса“Геометрическая” быстрота откачки (измеряемая навходном отверстии статора) составит:SГ=2V1⋅ n/60 [м3 ⋅ с-1],гдеV1 - максимальный объем всасывающей области, м3;V1 ≈ 0,7π ( D22− d )W / 4n – частота вращения ротора, мин -1;D – диаметр статора, м;d – диаметр ротора, м ;W – ширина ротора (статора), м;2 – коэффициент, показывающий количествоциклов откачки за один оборот ротора.Максима льная быст рот а действия S max меньшегеометриче ской из-за влияния впускного патрубка,ограничивающего пропускную способность:SΓ ⋅ USmax =SΓ + UгдеU – проводимость впускного патрубка.Реальная быстрота откачки меньшемаксимальнойгеометрической из-за обратного потока газов и натекания.Суммарный поток газа, проходящий через насос:Q = Q пр – Q обр,где Q пр , Q обр – прямой и обратный потоки газа в насосе.Из уравнения стационарного потока, установившегося внасосе:Q = Q пр – Q обр = SmaxP - Qобр,гдеP - впускное давление насоса, ПаВ соответствии с определением понятия предельныйвакуум P’ можно записать:если P = P’ , то Q = 0, откуда Qпр=QобрQ = 0 = SmaxP’ – Qобр, откуда Qобр = SmaxP’тогдаSнP = Smax P - SmaxP’.Если разделить выражение на Р, получим:SΗ = Smax − SmaxЕсли выразитьPIPI= Smax (1 − )PPSmax через геометрическую быстротудействия насоса, то получим:ISΓ ⋅ UP(1 − )SН =SΓ + UPЗависимость быстроты действия насоса ВН-494 отдавленияПластинчато-статорный насос Гедеp в п 1 p в ы п 3 2 Обозначения:1-статор2-ротор3-пластинаКонструкция насоса отличается от предыдущего тем, что пластина3 закреплена на статоре.

Изменение объема происходит за счетэксцентрично расположенного ротора 2. Герметичностьдостигается за счет пластины, контакт которой с роторомобеспечивается жесткостью пружины.Золотниковый насос (Киннея)1 p в п p в ы п 2 n 1-статор2-ротор3-золотник3 Американский инженер Кинней запатентовал золотниковый насос,применив вместо пластины золотник, охватывающий ротор.Расчет быстроты действия для пластинчато-статорного изолотникового насосов аналогичен пластинчато-роторному насосу.Отличием является то, что за один оборот ротора происходит одинцикл откачки.Золотниковый насос1-качающаяся обойма; 2,4-золотник.

ротор; 3-статор-плунжер; 5вкладыш-подшипник скольжения; 6-ротор, 7-вал ведущийВ НИИВТ им. С.А. Векшинского ведётся разработкафорвакуумных насосов без масляной смазки трущихся деталейротораЛекция № 8Жидкостно – кольцевые вакуумные насосыЖидкостно - кольцевые вакуумные насосы являются видоммеханических вакуумных насосов.Отличительной особенностью этих насосов является статор,сформированный из жидкости. Рабочая жидкость вращается вкорпусе насоса с помощью крыльчатого ротора (импеллера) иобразует статор, герметично уплотняющий лопатки ротора.Образующаяся между статором и ротором серповидная полость(разделенная на части лопатками) используется для перемещенияоткачиваемого газа.Водокольцевой насос.1 3 p в ы п e p в п 2 1-статор2-ротор3-вода, удерживаемая в статорецентробежной силойПервоначально использовался для откачки воздуха и газов изшахт.

Сейчас используется как вакуумный механический насос.Схема одноступенчатого насосаСхема одноступенчатого насоса1 - всасывающий патрубок; 2 - корпус; 3 - импеллер; 4 - выпускной патрубок; 5 вал; 6- уплотнения (набор уплотнительных манжет); 7 - шарикоподшипники; 8 шпонка; 9 - нажимная втулка; 10 - сливная пробка; 11- рабочая (уплотняющая)жидкость; 12 - заглушка подшипников; 13 - шпонка импеллера; 14 - областьвыхлопа; 15 - область всасыванияВнешний вид и параметры жидкостно-кольцевых вакуумныхнасосовМодельМощностьэлектродвигателя, КВтМаксимальнаяпроизводительность,м3/часПредельноеостаточноедавление,мбарРасходводы,м3/часУровеньшума,дБ(А)Вес,кгRVS3/M1,540330,427225RVS7/M399330,727263RVS14/M4123330,727272RVS16/M5,5203330,957295Геометрическая быстрота откачки насоса:S Г = VP · m · n[м3 ·с-1],гдеVp – максимальный объем кармана, образующегося вобласти всасывания, м3;m – число лопаток импеллера (число карманов);n – частота вращения импеллера, с-1Ориентировочно можно написать:22S Г ≈ π (( Ri − h) − ri ) ⋅ W ⋅ n[м3 · с-1],где h – глубина погружения лопаток в жидкость вобласти всасывания, м;W - ширина лопаток импеллера, м.Зависимости давления насыщающих паров оттемпературы для некоторых рабочих жидкостей насосаПреимущества насоса: безмасляный вакуум, большая (до 100 л·с-1)скорость откачки, недостижимая другими типами форвакуумныхнасосов.Недостатки: низкий вакуум (ограниченный давлениемнасыщающих паров воды (~ 2.5 · 103 Па) или другой рабочей жидкости(метанол, этанол).Двухроторный насос Рутса1 2 .p в п 3 p в ы п 1-статор2,3-роторыПервоначально был изобретен инженером Рутсом для подачивоздуха в домны.

Использование в вакуумной технике какбустерного насо са позволило расширить возможно стимеханических масляных насосов, увеличив диапазон рабочихдавлений.Двухроторный насос Рутса1 - впускной патрубок (фланец); 2 - корпус; 3 – роторы,выполненные в форме “восьмерок”; 4 - вал; 5 - выпускнойпатрубок (фланец)Двухроторный насос (насос Рутса).Частота вращения роторов составляет 1500 – 4000 об/мин или n=25-70 с-1Обычно двухроторный насос устанавливают междумеханическим и диффузионным насосами.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций