Выбор вакуумной схемы установки

В зависимости от назначения технологической установки к ее вакуумной системе может быть предъявлен ряд требований, выполнение которых обеспечивает возможность проведения необходимого технологического процесса, осуществимого в вакууме.

1. Вакуумная система должна обеспечить получение требуемого давления в откачиваемом объеме. Для удовлетворения этого требования вакуумная система должна быть герметичной и снабжена соответствующими средствами откачки, измерения давления, коммутирующими и разъемными элементами. Важным условием выполнении этого требования является подбор материалов, из которых будут изготовлены вакуумная система и ее элементы, а также методы подготовки вакуумной системы к работе.

2. Вакуумная система должна обеспечить возможность получения требуемой быстроты откачки объема. Для этого вакуумная система должна иметь определенную проводимость, а примененный вакуумный насос должен обладать необходимой быстротой действия.

3. Вакуумная система должна быть снабжена устройствами для контроля ряда параметров, характеризующих ее состояние (общее и парциальные давления остаточных газов, скорость собственного газовыделения вакуумной системы, скорость накопления отдельных газов и паров в вакуумной системе и т. д.).

4. При применении автоматических систем управления технологическими процессами вакуумная система должна быть оснащена набором различных датчиков, осуществляющих передачу информации на ЭВМ. Используемые в вакуумной системе коммутирующие элементы должны быть автоматизированы, а средства откачки — высокопроизводительными и долговечными.

5. Технологический процесс, осуществляемый на вакуумных установках, часто длится многие десятки часов, поэтому вакуумная система должна быть высоконадежной при эксплуатации и иметь длительный межремонтный период. Это требование вызвано также и тем, что необходимо поддерживать вакуумную систему в рабочем состоянии в течение как можно большего времени. Вакуумная система, длительно не соприкасающаяся с атмосферой, с течением времени обезгаживается, снижается ее собственное газовыделение и повышается эффективность ее работы.

Среди большого разнообразия вакуумных схем, используемых в производстве и научных исследованиях, можно выделить несколько типовых, предназначенных для получения вакуума. Основные технологические процессы в вакуумной камере осуществляются в стационарном режиме работы вакуумной установки. Для этого режима течения газа характерно постоянное или медленно меняющееся технологическое газовыделение.

Минимальная стоимость вакуумной системы достигается выбором оптимального значения коэффициента использования вакуумного насоса. Суммарное газовыделение и натекание задается ориентировочно по аналогии с существующими конструкциями. Рабочее давление в вакуумной камере полностью определяется требованиями технологического процесса.

Схема вакуумной установки представленная на рисунке 1 способна обеспечить в вакуумной камере рабочее давление от 10⁵ до 10^-4 Па, что соответствует рабочему давлению. Так как вакуумная камера имеет довольно большие размеры: диаметр=1,1м и высота=1,9м, и в процессе технологического процесса происходит довольно большое газовыделение (Q_г=2 10^-1 м³ Па/с) применим две линии откачки – форвакуумная и высоковакуумная.

При остановке насоса 1, закрывая клапан 6 и 19 и открывая клапан 3, можно выровнять давление на его входном и выходном патрубках и предотвратить выдавливание масла из насоса в вакуумную систему. Клапаны 6, 18,19 позволяют работать в режимах «прямой» и «обратной» откачки, соответствующих прохождению откачиваемого газа через оба насоса или через один насос предварительного разряжения. В последнем случае в откачиваемом объекте обеспечивается получение низкого вакуума. Вакуумная камера снабжена манометром 12, газоанализатором 13, клапаном 14 для подключения течеискателя и клапанами 15.

VT1, VT2, V1,…, V5 - клапаны; P1,…,P5 – манометры; NS1, NS2 – сорбционный насос; NM – магниторазрядный насос; CV – камера;

Рисунок 1 Схема вакуумной системы для получения среднего вакуума