231b_v025 (810495), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Вакуумные материалы и компонентыВакуумные системы, используемые в промышленности, научныхисследованиях, лабораторных работах и т.п. обычно состоят из отдельныхузлов различной конструкции — вакуумных компонентов. К вакуумнымкомпонентам относятся все составляющие вакуумной установки, необходимые для монтажа вакуумных трубопроводов, например, фланцы,уплотнители, переходники, колена, тройники, крестовины, сильфоны,шланги, краны, затворы, сами вакуумные камеры, электрическиеи оптоволоконные вводы, диагностические окна, вводы движениеи вращения и т.д.Материалы для таких компонентов должны обладать рядом специальных требований — т. н.
вакуумными свойствами, среди которыхвысокая вакуумная плотность при минимальной толщине, низкое давление насыщенных паров при рабочей температуре, наименьшее возможноегазовыделение в вакууме, лёгкость обезгаживания и др. [6]. Поэтому дляизготовления вакуумного оборудования и комплектующих обычно используются соответствующим образом подобранные металлы, стекла,керамики, а также специальные резины и пластмассы.Соединения между компонентами осуществляется с помощью вакуумных уплотнений — герметизированных соединений.
Такие уплотнения могут быть классифицированы по их назначению (для электрическихтокопроводов, для вводов механического движения и др.), по их конструкции(сварные,паянные,фланцевые,штуцерныеи др.),по требованиям к герметичности, по материалам, из которых они сделаныи т.п. [7].Вакуумные компоненты исследуемого экспериментального стенда в основном выполнены из нержавеющей стали и алюминияс использованием быстроразъёмных фланцевых соединений типа ISO-KF202.3.1Б Современные средства получения и измерения вакуумас витонным 8 уплотнением. Их основные свойства, типоразмерыи примеры применения приведены в прил.
А.Другой пример использования неразъёмных паянных стеклянныхсоединений, притёртых кранов с использованием вакуумных смазоки штуцерных уплотнений можно посмотреть в лабораторной работе№2.3.1 Получение и измерение вакуума [3].6. Вакуумная гигиенаКак показал многолетний опыт работы, высокое качествои надёжность производства электровакуумных приборов, экспериментальных исследований, лабораторных измерений и др. недостижимы, еслинаряду с установленными правилами по технике безопасности (электробезопасности, пожарной безопасности и т.д.) не соблюдать ряд специальных правил вакуумной гигиены, предусматривающих предохранение приборов от попадания в них разного рода загрязнений (механических частиц, пыли, масел, воды и др.) [5].
Наличие таких загрязнений приводитк нарушению герметичности вакуумных соединений, ухудшению предельного вакуума, увеличению времени откачки, сокращению срокаслужбы откачного и измерительного оборудования. Даже воздух являетсяисточником большого количества пыли и влаги, которые заметно снижают вакуумные свойства поверхности.Применительно к рассматриваемому экспериментальному стендуможно выделить следующий перечень правил:—Рабочее место и необходимые для работы инструменты должнысодержаться в строжайшей чистоте и аккуратности.—Личная гигиена, особенно чистота рук, должна являться постоянной заботой всех работающих на установке.
При работе с открытыми вакуумными поверхностями необходимо использовать латексные перчатки.—Все открытые вакуумные поверхности и уплотнения после контакта с окружающей средой (в том числе при контакте с руками) передмонтажом на экспериментальный стенд необходимо проверитьна наличие загрязнений, царапин, порезов и обезжирить, протирая безворсовой тканью смоченной обезжиривающей жидкостью 9.—Вакуумные поверхности всех неиспользуемых в данный моменткомпонентов должны быть закрыты соответствующими пластиковымиViton® зарегистрированная торговая марка компании Du Pont — фторэластомер,из которого изготавливаются уплотнения для применения в агрессивных средах.9Водные растворы моющих средств, ацетон, этанол и др. в зависимости от загрязненияи типа поверхности.8212.3.1Б Современные средства получения и измерения вакуумазаглушками, а вакуумные уплотнения сложены в герметичные пакетыс замками для их защиты от загрязнений и механических повреждений.Экспериментальный стендБУПРНТМНКШЗМК1−4В1В2В3КНЛЗДСТПК— блок управления— пластинчато-роторный насос— турбомолекулярный насос— вакуумная камера— шиберный затвор— мембранные краны— терморезистоный вакууметр— магнетронный вакууметр— термоэлектронный вакуумметр— кран-натекатель— маслоуловитель— заглушка— диафрагма— сильфоны— тройники— компьютерРис.
11. Схема экспериментального стендаЭкспериментальный стенд выполнен на основе компактного высоковакуумного откачного поста Edwards серии EXPT с пластинчатороторным и турбомолекулярным насосами, вакууметров Edwardsи вакуумных компонентов (см. прил.
А). Управление основными функциями откачного поста, контроль и запись параметров установки осуществляется блоком управления (БУ) через цифровой интерфейс RS-232с помощью специального программного обеспечения TIC PC Monitor 10.Схема экспериментального стенда и его внешний вид представленына рис. 11−13.Вакуумный пост Edwards EXPT (TY1211601) выполнен на базепластинчато-роторного форвакуумного насоса Е2М1.5 (ПРН) и турбомолекулярного насоса EXT70H (ТМН). Откачка вакуумной камеры (К) моВ программе имеется краткий раздел помощи с описанием всех необходимых элементовуправления.
Смотрите меню [Help]→[Contents] на верхней панели окна программы.10222.3.1Б Современные средства получения и измерения вакуумажет происходить как двумя насосами (ТМН и ДН) через шиберный затвор (ШЗ) и мембранные краны 1 и 4 (МК1, МК4), так и только форвакуумным насосом (ПРН) по схеме «байпас» (англ. bypass — обходной путь),выполненной на основе вакуумных компонентов: сильфонов (С), мембранных кранов 2 и 4 (МК2, МК4), тройников (Т), переходников.Для контроля и измерения давления в вакуумной камере используются цифровые вакууметры APG100-XM (В1) типа Пирани (терморезисторный), AIM-X (В2) инверсно-магнетронный и AIGX-S (В3) термоэлектронный (с накалённым катодом).Контролированный напуск воздушной атмосферы в камеру осуществляется через кран-натекатель LV10K (КН) с регулируемым потоком.Дополнительный выход с краном 3 (МК3) закрыт заглушкой (З) и служитдля присоединения дополнительного объёма в случае необходимости.Технические характеристики отдельных узлов экспериментального стенда приведены в прил.
Б.Меры предосторожности—В области низкого и среднего вакуума выполнять действияс кранами, в результате которых резкий перепад давлений на лопаткахработающего турбомолекулярного насоса ТМ составит более 20% запрещено. В частности, при повышении давления в системе до атмосферногонеобходимо дождаться полной остановки ротора и только потом открытьвходной кран. На полной мощности скорость вращения ротора достигает90000 об/мин (см.
прил. 2Б), и резкий перепад давлений на лопатках может привести к разрушениям турбины и самого насоса.—В области низкого вакуума открывать шиберный затвор при перепаде давлений по обе стороны более 20% запрещено. При таком перепаде затвор сильно прижат к корпусу и при попытке его открыть, отпирающий механизм может выйти из строя.—При затягивании хомутов на фланцах малого диаметра ISO-KF(см. прил. 1А) необходимо соблюсти баланс между слабым затягиванием,которое может создать течь в системе и излишним перетягиванием, которое может повредить резьбу.
В процессе откачки можно дополнительноподжать крепления, если ожидаемое давление не достигается. Придерживайтесь аналогичных рекомендаций при работе с мембранными кранами МК.—После завершения работы вакуумный стенд следует оставитьв откачанном состоянии для предотвращения попадания внутрь пыли,влаги, и минимизации адсорбирования газов на внутренних поверхностях,что существенно сократит время следующей откачки системы.232.3.1Б Современные средства получения и измерения вакуумаРис. 12. Внешний вид экспериментального стенда (вид спереди-сбоку)242.3.1Б Современные средства получения и измерения вакуумаРис. 13. Внешний вид экспериментального стенда (вид сзади-сбоку)252.3.1Б Современные средства получения и измерения вакуумаЗаданиеI.
Подготовка к работе и подключение системы управленияI.1.Сопоставьте элементы схемы (рис. 11) с соответствующими частями самой установки.I.2.Выровняйте давление во всех частях установки. ↓Последовательно откройте краны МК1, МК2, МК3, МК4 поворотом ручек против часовой стрелки (зеленые метки на кранах должны бытьмаксимально видны), потом откройте шибер ШЗ (ручка шибера в крайнемдальнем от установки положении).Внимание: Для открытия шибера ШЗ поверните рукоятку (1)на 180°, как показано на рис.
14. При этом левой рукой придерживайте корпус (2), чтобы не сдвинуть установку. В результате такогодвижения заслонка (3) сдвинется вправо и откроет вход ТМН насоса.231Рис. 14. Схема открытия шиберного затвораI.2.Впустите атмосферный воздух в установку через краннатекатель КН. ↓Если на КН установлена пластиковая защитная заглушка, снимите её. Ручку тонкой регулировки КН со шкалой плавно вращайте до упорапротив часовой стрелки (около 14-ти полных оборотов).I.3.Подготовьте систему к форвакуумной откачке.
↓Закройте КН плавно вращая ручку тонкой регулировки со шкалойдо упора по часовой стрелке (около 14-ти полных оборотов). Закройтекран МК3, шибер ШЗ, а краны МК1, МК2 и МК4 оставьте открытыми.Определите по схеме, по каким магистралям и какие объёмы будут откачиваться форвакуумным насосом при данном состоянии кранов.262.3.1Б Современные средства получения и измерения вакуумаI.4.ПК.
↓Включите питание экспериментального стенда и компьютерБелую кнопку на задней панели установки переведитев положение «I» (зеленый ЖК экран на БУ должен засветиться). Потомвключите компьютер ПК и дождитесь загрузки операционной системы.I.5.Запустите программу управления TIC PC Monitor. ↓В результате откроется главное окно программы [Edwards −TIC PC Monitor] 11 и окно установления связи с блоком управления БУнасосами и вакуумметрами [Connect To System] (рис. 15).Это же окно можно вызвать верхней крайней левой кнопкой[Connect To System] или через верхнее меню [Connect] → [Connect ToSystem].Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
