Меню Рубрики

Установки для создания глубокого вакуума

Вакуумные системы и установки. Вакуумная техника. Установки напыления. Вакуумные насосы для установок и систем

Вакуумные системы, это комплекс взаимосвязанных элементов, обеспечивающих создание и поддержание заданного разрежения в определенном объеме. Все вакуумные системы разделяются по степени разрежения на системы низкого, высокого и сверхвысокого вакуума.

Кроме того, вакуумные системы

Основные компоненты вакуумных систем:

Некоторые элементы из перечисленных выше могут отсутствовать, все зависит от конкретных требований, предъявляемых к системе. Кроме того, могут дублироваться некоторые или даже все элементы, обеспечивая непрерывное поддержание заданного разрежения. Полностью автоматическая вакуумная система способна самостоятельно подключать дополнительные модули в работу, управлять запорной арматурой и постоянно поддерживать необходимую степень разрежения в заданных объемах.

Чертежи вакуумных систем в каждом конкретном случае разрабатываются с учетом требований заказчиков и должны соответствовать требованиям НТД. Они являются неотъемлемой частью любого проекта, учитывают все переменные факторы и разрабатываются обученными специалистами.

В качестве примера можно привести медицинские вакуумные системы, отключение которых может оказаться фатальным во время хирургической операции. Каждый датчик вакуумной системы такого типа обязательно дублируется, часто применяется полное дублирование системы и автономное питание. Автоматическая вакуумная система поддерживает необходимое разрежение, включая и выключая насосы, откачивающие воздух согласно показаний датчиков.

Основное применение вакуумные системы получили для:

Арматура для вакуумных систем различается на запорную, предохранительную и регулирующую. Некоторые виды регулирующей арматуры могут заменять запорную при необходимости. К запорной арматуре относится большинство вакуумных и обратных клапанов, имеющих 2 положения и обеспечивающих только отсекание (проход) рабочей среды, регулирующие и предохранительные устройства.

Рабочий макет вакуумной установки, применяемый для обучения студентов:

Вакуумная установка (напыление)

Вакуумные установки, применяемые для напыления, бывают периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Для массовой и серийной обработки деталей, применяются вакуумные установки непрерывного действия. Установки периодического и полунепрерывного действия могут иметь несколько загружаемых рабочих камер или одну, загружаемую несколькими позициями. Процесс напыления можно разбить на несколько операций:

  • загрузка деталей и герметизация рабочей камеры;
  • создание необходимого разрежения;
  • испарение или распыление напыляемого материала;
  • термическая обработка напыления;

Вакуумное напыление получило применение при изготовлении различных электронных плат, нанесении тонировки на стекла автомобилей и металлизации некоторых пластиков. Обычно вакуумные установки для напыления имеют в своей конструкции следующие элементы:

  • герметизируемое замкнутое пространство (рабочая камера);
  • источник испарения или распыления напыляемых материалов;
  • создающей разрежение системы, в которую входит насос и трубопроводы со всей запорной, регулирующей и предохранительной арматурой;
  • датчики, соединенные с управляющей процессом системой;
  • транспортера или другого подающего устройства;
  • дополнительных устройств (фильтров, манипуляторов, приводов, фильтрующих установок).
  • Вакуумное напыление может осуществляться с помощью:
  • катодного распыления материалов (электрический ток подается на распыляющийся катод, а так как деталь выполняет роль анода, распыленный материал напыляется на него);
  • магнетронного распыления;
  • ионно-плазменного распыления катодов;

Так как при повышении температуры поверхности обрабатываемой детали происходит отторжение наносимых частиц, поэтому очень важным является правильно организованное охлаждение. В зависимости от применяемого для создания разрежения оборудования, получает название вся установка. Например, вакуумная установка водокольцевая означает применение водокольцевых насосов при откачке газов из рабочей камеры.

Существует множество вакуумных установок, отличающихся принципом нанесения напыления, применяемым типом вакуумных насосов, степенью автоматизации, объемом и другими элементами. В качестве примера можно привести вакуумные установки УВ-24С, УВ-947, Булат-3Т, УВН-15, Магна 2М, Оратория-9 и множество других на их основе.

Схема вакуумной установки для магнетронного напыления металлов:

Оборудование вакуумных систем (арматура, фланцы, датчики)

Наиболее распространенной ошибкой при конструировании вакуумных систем является усложнение проекта и наличие множества лишних элементов. Это могут быть как лишние задвижки, повлекшие дополнительные места для герметизации, датчики, расположенные в неудобных местах и постоянно разрушаемые, фланцы, установленные там, где можно было обойтись цельной конструкцией.

Читайте также:  Установка воздушного компрессора на газель

Производители вакуумного оборудования в большинстве случаев изготавливают оборудование, отвечающее требованиям заказчика по производительности, максимально возможному разрежению и скорости откачки. На высокопроизводительных системах установка лишних элементов может вызвать их разгерметизацию и не обеспечить срабатывание предохранительных устройств. Поэтому, следует учесть, что вакуумная система, сконструированная непрофессионально, может быть не только неудовлетворяющей условиям эксплуатации, но и опасной для обслуживающего персонала.

Вся арматура, используемая при монтаже вакуумных систем, должна полностью соответствовать условиям эксплуатации и изготавливаться с применением соответствующих технологий. Производство вакуумного оборудования должно быть основным направлением работы предприятия, поставляющего все элементы системы.

Датчик для работы в глубоком вакууме:

Вакуумная техника (техника создания и поддержания вакуума)

Вакуумная и компрессорная техника имеют во многом сходные свойства. Довольно часто производители компрессорного оборудования изготавливают вакуумные системы и их элементы. Производство вакуумной техники основано на дополнительных методах обработки оборудования, достижению максимальной герметизации систем.

Технологии создания и поддержания вакуума совершенствовались с течением времени. На данный момент вакуумная наука и техника позволяют создавать разрежение, соответствующее глубокому космическому вакууму.

Вертикальные и горизонтальные вакуумные насосы:

Вакуумные насосы (виды и применение)

Существует несколько применяющихся видов вакуумных насосов. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками, что обеспечивает свою сферу применения.

Водокольцевой насос получил свое название из-за того, что разрежение в вакуумной системе создается при помощи постоянного кольца воды в рабочей плоски. Вал насоса расположен со смещением, благодаря чему с одной стороны насоса лопасти проходят вплотную к корпусу (не задевая его), а с противоположной стороны имеется значительное расстояние до стенки.

При вращении лопасти рабочего колеса захватывают жидкость(воду), закручивая ее в виде кольца. Действующие при этом силы трения вызывают нагрев жидкости, поэтому вода в кольце постоянно подменяется свежей. Так как отсос газа происходит с помощью водяного кольца, то большинство абразивных загрязнений откачиваемой среды отфильтровывается и выходит чистый газ.

Такие насосы очень просты в обслуживании, производят быструю откачку газов, нетребовательны к их составу, но не могут создавать глубокое разрежение, что ограничивает их применение в промышленности.

Схема работы водокольцевого насоса:

Где точка Н показывает место наивысшего сжатия откачиваемого газа (подсоединение выпускного патрубка), В – вход в насос, К – водяное кольцо.

Пластинчато-роторный насос осуществляет откачку газов за счет эксцентрично расположенного по отношению к корпусу вала. На валу имеются специальные отверстия, в которые установлены пружины. Под действием пружин лопасти постоянно прижимаются к корпусу, образуя герметичные по отношению друг к другу камеры. При вращении ротора каждая камера меняет свой объем от минимального (при этом происходит максимальное сжатие находящихся в ней газов) до максимального (создавая при этом разрежение). Для того, чтобы уменьшить трение пластин о корпус, применяется специальное масло.

Сфера применения ограничена, так как требуется фильтрующее устройство, гарантирующее отсутствие абразивных частиц в откачиваемых газах и в исходящих газах присутствуют пары масел.

Схема работы пластинчато-роторных насосов:

Форвакуумный насос может быть различного типа, например, роторно-пластинчатым, водокольцевым, золотниковым. Главной задачей таких насосов является максимально быстрое создание форвакуума (предварительного разрежения) для обеспечения работы насосов, обеспечивающих высокое разрежение. Это связано с тем, что некоторые модели насосов имеют незначительную скорость откачки при нормальном атмосферном давлении и им требуется максимально возможное разрежение для создания глубокого вакуума.

В качестве второй ступени в форвакуумных насосах применяются турбомолекулярные, паромасляные диффузные и другие виды насосов.

Насосы Рутса осуществляют откачку газовых смесей благодаря наличию двух, вращающихся синхронно, роторов. Один из роторов получает вращательное движение от двигателя, а другой приводится в действие шестеренчатой передачей, обеспечивающей синхронность вращения. Конструкция позволяет создавать даже высокое разрежение, но требует обязательной очистки поступающего в рабочую камеру газа.

Читайте также:  Установка ларька у метро

Схема работы 2-хкулачкового (поз «а») и 3-хкулачкового (поз «б») насосов Рутса:

источник

Оборудование для получения и поддержания вакуума

Вакуумный насос — устройство, предназначенное для создания, повышения и поддержания вакуума. см. каталог вакуумных насосов >>

Низковакуумный насос — вакуумный насос для понижения давления в откачиваемом объеме, начиная от атмосферного.

Высоковакуумный насос — вакуумный насос, работающий на ступени самого низкого давления откачной системы, которая состоит из двух или более последовательно соединенных насосов.

Форвакуумный насос — вакуумный насос, предназначенный для поддержания выпускного давления другого насоса.

Бустерный вакуумный насос — вакуумный насос, устанавливаемый между форвакуумным и высоковакуумным насосами для повышения быстроты действия системы насосов при среднем вакууме либо для оптимизации давления в откачной системе и уменьшения объемного расхода, необходимого для форвакуумного насоса.

Вакуумный насос предварительного разрежения — вакуумный насос, предназначенный для понижения давления в откачиваемом объеме или откачной системе от атмосферного давления до значения, при котором может начать работу другая откачная система или вакуумный насос.

Многоступенчатый вакуумный насос — вакуумный насос, где перепад давления создается последовательно несколькими рабочими ступенями (ступени откачки нумеруют, начиная от ступени, создающей более высокий вакуум).

Механический вакуумный насос — газоперекачивающий вакуумный насос, откачивающее действие которого основано на перемещении газа вследствие механического движения рабочих частей насоса.

Вакуумный насос объемного действия — механический вакуумный насос, в котором объем, заполненный газом, периодически отсекается от входа, обеспечивая перемещение газа к выходу.

Газобалластный вакуумный насос— вакуумный насос с масленым уплотнением , снабженный устройством дозированной подачи неконденсирующего газа для исключения конденсации откачиваемых поров в насосе.

Поршневой вакуумный насос — Вакуумный насос объёмного действия, где сжатие и нагнетание газа происходят под действием возвратно-поступательного движения поршня.

Вращательный вакуумный насос — вакуумный насос объёмного давления, в котором сжатие и нагнетание газа осуществляют вращающиеся поверхности твёрдого тела.

Пластинчато-роторный вакуумный насос — вращательный вакуумный насос с эксцентрично установленным ротором, вращающимся тангенциально относительно неподвижной поверхности статора; при этом две или более пластины, скользящие в прорезях ротора и прижимающиеся к внутренней стенке статора, делят камеру статора на полости с изменяющимися объемами. см. каталог пластинчато-роторных насосов >>

Пластинчато-статорный вакуумный насос — это вакуумный насос, в котором эксцентрично установленный ротор вращается, скользя по внутренней стенке статора; при этом пластина, движущаяся относительно статора, прижимается к ротору и делит рабочую камеру на части с изменяющимися объемами.

Плунжерный вакуумный насос — это вакуумный насос, в котором эксцентрично установленный вал, вращающийся относительно внутренней поверхности ротора, вынуждает последний обкатывать поверхность статора; при этом плунжер совместно с ротором, на котором он жестко закреплен, делит рабочую камеру на полости с изменяющимися объемами. Плунжер скользит в золотнике, колеблющемся в соответствующем гнезде статора.

Жидкостно-кольцевой вакуумный насос — вращательный вакуумный насос, в котором эксцентрично установленный ротор с закрепленными на нем лопатками отбрасывает жидкость к стенке статора; жидкость принимает форму кольца, концентрично расположенного относительно статора, и вместе с лопатками ротора образует полости с изменяющимися объемами.

Двухроторный вакуумный насос (насос РУТСА) — вращательный вакуумный насос, в котором два взаимно связанных ротора, по форме напоминающие восьмерки, синхронно вращаются в противоположных направлениях с очень малым зазором, не касаясь один другого и стенок корпуса.

Трохоидный вакуумный насос — вращательный вакуумный насос, у которого центр тяжести эллипсообразного ротора описывает окружность, а рабочая камера насоса имеет трохоидное поперечное сечение.

Читайте также:  Установка кернинга в ворде

Кинетический вакуумный насос — механический вакуумный насос, где импульс движения передается молекулам газа таким образом , что газ непрерывно перемещается от входа к выходу насоса (различают струйные насосы, в которых откачка происходит вследствие захвата газа и молекул струей рабочего тела, и вращательные насосы, в которых импульс движения передается молекулам газа движущимися поверхностями насоса).

Вакуумный турбонасос — кинетический вакуумный насос, где импульс движения передается газу от вращающихся твердых поверхностей.

Молекулярный вакуумный насос — кинетический вакуумный насос, в котором молекулам газа в результате их соприкосновений с поверхностью высокоскоростного ротора сообщается импульс движения, заставляющий их перемещаться в направлении к выходу насоса.

Турбомолекулярный вакуумный насос — молекулярный вакуумный насос, на валу ротора которого закреплены диски с прорезями или лопатками, вращающиеся между соответствующими дисками статора.

Осевой вакуумный турбонасос — вакуумный турбонасос, где импульс движения передается газу вдоль оси вращения.

Центробежный вакуумный турбонасос — вакуумный турбонасос , в котором импульс движения передается газу в радиальном направлении.

Струйный вакуумный насос — газоперекачивающий вакуумный насос, характеризующийся тем, что откачка в нем осуществляется путем захвата газа в радиальном направлении.

Эжекторный вакуумный насос — пароструйный низковакуумный насос, в котором происходит турбулентно-вязкостный захват газа струей.

Жидкостно-струйный вакуумный насос — струйный вакуумный насос, где в качестве тела используют струю жидкости (обычно воду).

Газоструйный вакуумный насос — струйный вакуумный насос, в котором рабочим телом является струя газа.

Пароструйный вакуумный насос — струйный вакуумный насос, где в качестве рабочего тела используют струю пара.

Диффузный вакуумный насос — пароструйный вакуумный насос, в котором захват газа струей происходит за счет диффузии газа в струю.

Самоочищающий диффузионный вакуумный насос — диффузионный вакуумный насос, в котором летучие примеси не возвращаются в кипятильник, а направляются к выходу.

Фракционный диффузионный вакуумный насос — многоступенчатый вакуумный паромасляный насос, из ступени самого низкого давления которого откачивается газ более плотными компонентами рабочего вещества, представляющими собой струю пара низкого давления — менее плотными компонентами рабочего вещества, представляющими собой струю пара низкого давления, а из ступеней более высокого давления — менее плотными компонентами с более высоким давлением пара.

Диффузионно-эжекторный вакуумный насос — пароструйный вакуумный насос, в котором ступени, имеющей характеристики эжекторного вакуумного насоса, предшествует степень или ступени с характеристиками диффузионного вакуумного насоса.

Ионный вакуумный насос — кинетический вакуумный насос, где молекулы газа ионизируются, а затем перемещаются к выходу насоса с помощью электрического и магнитного полей.

Сорбционный вакуумный насос — газоулавливающий вакуумный насос, в котором откачка происходит вследствие сорбции газа.

Абсорбционный вакуумный насос — сорбционный вакуумный насос, где откачка осуществляется в результате физической сорбции газа пористым сорбентом при низкой температуре.

Геттерный вакуумный насос — сорбционный вакуумный насос, в котором откачка происходит преимущественно вследствие хемосорбции газа геттером.

Сублимационный вакуумный насос — геттерный вакуумный насос, поглощающая поверхность которого обновляется при конденсации на ней термически испаряемого геттера.

Геттерно-ионный вакуумный насос — геттерный вакуумный насос, где наряду с хемосорбцией происходит ионизация газа с последующим внедрением ускоренных ионов в поверхность распыленного геттера.

Испарительно-ионный вакуумный насос — геттерно-ионный вакуумный насос, в котором ионизированный газ направляется к поверхности геттера, получаемой в результате непрерывного или периодического испарения.

Магнитный электроразрядный вакуумный насос — гетеро-ионный вакуумный насос, где распыления геттера используют газовый разряд в магнитном поле.

Вакуумный крионасос — конденсационный или сорбционный насос с рабочими поверхностями, охлаждаемыми до низких температур.

источник