8-812-740-66-02
8
-812-989-04-49
info@vactron.org

Вакуумные камеры

Вакуумные камеры предназначены для создания определенных «чистых» условий исследования, проведения процессов в вакууме или контролируемой среде либо для изоляции технологических процессов (операций) от окружающей среды.

Вакуумные камеры представляют собой часть вакуумной системы, к которым предъявляют следующие основные требования: обеспечение необходимых для проведения технологического процесса остаточного и парциального давлений (р0 и pi); получение необходимых вакуумных условий в заданное время t. Для выполнения этих требований при проектировании вакуумной системы определяют поток Q откачиваемого газа во времени, по которому рассчитывают быстроту откачки S0 системы н выбирают насосы, обеспечивающие необходимые значения S„, р0, р; и t.
Для определения значений Q в общем виде необходимо знать объем VBi к, площадь FH поверхности, находящейся в вакууме, материал и температуру камеры н ряд других параметров, характерных для каждой конкретной установки и влияющих на значение Q.
В зависимости от требований вакуумные камеры подразделяют на низко-, высоко- и сверхвысоковакуумные. Кроме того, к ннм могут быть предъявлены требования по «чистоте» вакуума, т.е. допустимо илн нет наличие углеродсодержащих компонентов в остаточном газе. Для получения чистого и сверхвысокого вакуума камеры прогревают, что накладывает дополнительные требования к их конструктивным элементам. Обычно различают два типа камер: непрогреваемые и прогреваемые. Вакуумные камеры, как правило, изготовляют из металлов, хотя в лабораторной практике для этих целен часто применяют стекло.
К основным конструктивным элементам вакуумных камер следует отнести обечайки, днища, крышки, патрубки, фланцы.

Составными конструктивными элементами вакуумных камер, связанными с обечайкой, являются днища. Днищем называют деталь (конструктивный элемент) камеры, которая ограничивает корпус снизу, сверху или сбоку и неразъемна с обечайкой. Форма днища определяется формой сопрягаемой с ним обечайки, технологическими требованиями, предъявляемыми к камере, и может быть эллиптической, полушаровой, сферической, конической, плоской (круглой или прямоугольной).
Для цилиндрических обечаек наиболее широко распространены эллиптические днища, штампованные из листового проката, так как они наиболее рациональны с точки зрения е восприятия давлений.
Конические днища применяют в цилиндрических камерах вертикального исполнения, главным образом в нижней их части, в случаях, когда это обусловлено технологическим процессом, исключающим применение эллиптического днища.
Конические днища используют достаточно редко; конструктивно оии сходны с коническими обечайками. Угол конуса принимают обычно а = = 60 или 90°, редко до 150°.
Плоские, днища изготовляют значительной толщины; при этом расходуют в 3 ... 5 раз больше металла, чем для выпуклых днищ. Камеры с плоскими днищами имеют наименьшую длину, а изготовление плоских днищ не требует специального оборудования и может быть осуществлено на любом механическом заводе, имеющем металлорежущие станки.
Для уменьшения толщины плоских диищ их снабжают ребрами жесткости, которые располагают радиально и приваривают к днищу прерывистым двусторонним швом. Число ребер должно быть не менее 6. Обычно плоские днища применяют для днищ диаметром 1,0 ... 1,5 м.

В отличие от днищ, неразъемно соединенных с обечайкой камеры, крышки являются разъемными элементами камеры, закрывающими герметично корпус камеры. Форма крышек зависит от конструкции и назначения камеры и может быть идентична форме дннщ. Способ уплотнения крышек с обечайкой зависит от типа установки и периодичности разгерметизации. Крышки непрогреваемых камер, кая правило, соединяют с обечайками с

помощью стандартизованных уплотни- телен. Редко вскрываемые крышки большого диаметра (DB > 1,2 м) прогреваемых камер целесообразно соединять с обечайкой сварным лепестковым уплотнением; при вскрытин его срезают к затем заваривают.
В лабораторной практике и для единичных образцов крышки чаще всего выполняют точеными; прн серийном производстве, а также для камер большого диаметра круглые крышки, как правило, изготовляют сварными из стандартных выпуклых днищ и точеных фланцев.

Прогрев и охлаждение камер

Практикой установлено, что оптимальная температура прогрева примерно 573 К.
Наиболее широко применяют наружные нагреватели. Простейшую конструкцию имеет коробчатый нагреватель из асбоцементных плит с крючками для крепления спирального нагревателя.
Более удобный и компактный — наружный нагреватель из керамических трубок и нихромовой проволоки.
Наиболее прост в изготовлении нагреватель из термостойкого кабеля типа КНМС. Кабель размещают непосредственно на камере и ее элементах и крепят узкой стальной лентой, привариваемой к основному металлу точечной сваркой. Радиус изгиба кабеля Яя ^ 3d (где d — наружный диаметр кабеля — рис. 6.10). Затем укладывают теплоизоляцию и сверху закрывают алюминиевой или коррозионно-стойкой фольгой.
Нагревательные кабели с минеральной изоляцией в стальной оболочке с жилами из нихрома, коррозионно- стойкой стали и никеля [кабели типа соответственно КНМС (НХ), КНМС (С), КНМС (Н) выпускают по ТУ 1606/467—69 (Ттях = 873 К)].
Пример обозначения: КМНС (НХ) 1X0,283 — нихромовый нагреватель в оболочке из коррозионно-стойкой стали одножильный, площадь сечения 0,283 мм .
В качестве теплоизоляции в лабораторной практике часто используют теплоизоляционные маты АТМ-3. АТИМС-5 длиной 1100 мм (табл. 6.4) рабочая температура 213... 723 К

Часто нагреватели помещают внутри камер; в этом случае стремятся к тому, чтобы нагреватели ие загрязняли прогреваемый объем. Для этого в конструкциях нагревателей используют кокструкциоккые и изоляционные материалы с малым газовыделе- кием. Для этих целей наиболее подходят нагревательные кабели КНМС. Некоторые трудности возникают при выводе кабеля из камеры. Сварка аргокодуговая, с оплавлением кромок. Используют нихромовые нагреватели, которые крепят внутри камеры ка микалукдовых изоляторах. Последние в свою очередь крепят на стекки камеры и ее элементах метал

лическими лентами, привариваемыми к стенке точечной сваркой. Шаг изоляторов выбирают с учетом прогиба проволоки, определяемого ее толщиной и температурой. Во избежание деформации нагревателя из-за температурного удликекия ка одной из коротких сторон изоляторы не закрепляют на камере.
В последнее время .для прогрева камер и внутренних элементов используют инфракрасные-лампы накаливания (йодные; и их модификации — галогенные источники света. В инфракрасных лампах около 80% потребляемой энергии передается излучением, оки имеют большую плотность лучистого потока и являются практически безыкерциокиыми. Лампы серии ИК (СТУ 104.693—65) представляют, собой кварцевые трубки диаметром 10 мм и длиной 200 ... 5000 мм; Рабочее напряжение 220 В, срок службы 200 ч.
Для получения особо чистых контролируемых вакуумных условий применяют вакуумные установки с двойным, нли раздельным, вакуумом. По существу, это камера в камере, каждая со своей системой откачки. Наружная камера воспринимает всю силовую нагрузку, поэтому ее рассчитывают на прочность, как обычную камеру; внутреннюю камеру, как правило, выполняют с тонкими стенками. Если внутренняя камера не рассчитана по прочности иа атмосферное давление, то для защиты ее от разрушения во время аварийной разгерметизации внутри наружной камеры на внутреннюю камеру ставят предохранительные мембраны. Для обезгажи- вання таких систем нх прогревают различными способами. Например, для прогрева тороидальной термоядерной установки Токамак используют индукционный метод; внутренняя камера служит одновитковой вторичной

обмоткой трансформатора. В линейных протяженных системах иногда внутреннюю камеру прогревают прямым пропусканием тока по ее корпусу. Чаще всего в си(?гемах с двойным вакуумом нагреватель крепят на наружной стороне внутренней камеры; если внутренняя камера выполнена в виде тонкостенного цилиндра с полыми стенками, нагреватель располагают внутри полой стенки. Например, в сверхвысоковакуумной камере нагреватель 8 расположен во внутреннем полом сосуде.
Охлаждение камер необходимо для снятия тепловой нагрузки со стенок
или других элементов камер. Чаще всего применяют два варианта охлаждения навивкой трубок или созданием водяных рубашек. Иногда комбинируют эти способы. Выбор способа для каждой конкретной установки зависит от требований, конструкции, тепловой нагрузки к др. В связи с этим нет типовых решений систем охлаждения, ио разработаны общие рекомендация по проектированию охлаждения для вакуумных систем. Если позволяют тепловые нагрузки, для охлаждения следует использовать трубки, припаянные или приваренные к корпусу. При больших тепловых нагрузках вместо сплошных водяных рубашек следует приваривать уголки, создающие секционированную рубашку- При необходимости или целесообразности применения водяной рубашки не рекомендуется располагать ее на сварных швах.

Выполнение этих рекомендаций позволяет свести к минимуму возможность появления течей через систему охлаждения. Наличие такой системы чрезвычайно усложняет поиск и устранение мест иегерметичиости.

Расчет на прочность

Рассчитанные иа прочность цилиндрические обечайки, нагруженные наружным давлением, иногда без видимой внешней причины подвергаются опасным деформациям и даже разрушению. Это явление аналогично явлению продольного изгиба стержней и называется устойчивостью обечаек. Давление, при котором могут возникнуть такие деформации и искажается первоначальная форма цилиндрической обечайки, называется критическим. Критическое давление зависит от геометрической формы и размеров обечайки, а также от физико-механических свойств материала.

Расчет цилиндрической обечайки, Работающей под наружным давлением, сводится к определению допускаемого наружного давления.

 

Дополнительная профессиональная образовательная программа «Основы течеискания и вакуумной техники» 5 – 7 июня 2018

ООО «ВАКТРОН» и Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова приглашают сотрудников предприятий принять участие в программе повышения квалификации «Основы течеискания и вакуумной техники» 5 – 7 июня 2018 года.

Основы течеискания и вакуумной техникиЛекторы курса:

  1. Преподаватели университета СПбГЭТУ «ЛЭТИ» — расчетные и исследовательские задачи
  2. Сотрудники компании ВАКТРОН — разработка систем течеискания и вакуумирования
  3. Представители завода «Измеритель» — сервис и запчасти для течеискателей ТИ
  4. Специалисты метрологической организации — поверка и калибровка в течеискании
  5. Представители аттестационного центра — аттестация персонала и лаборатории NDT
  6. Инженеры по сервису ULVAC, NOLEK и PEDRO GIL — модернизация и обслуживание вакуумных насосов и аналитических систем

Базовые темы обучения:

  • Вакуумная техника и контроль герметичности в авиационной и космической отрасли
  • Герметичность объектов военного назначения
  • Выбор вакуумных насосов и течеискателей для металлургии, научных исследований и коммерческих задач
  • Ремонт вакуумных печей и напылительных установок
  • Автоматические линии контроля герметичности».

После прохождения итогового тестирования специалист получает методические материалы, видеозапись занятий и удостоверение о повышении квалификации государственного образца по университетской программе дополнительного профессионального образования. Занятия будут проходить в Санкт-Петербурге в аудиториях университета СПбГЭТУ «ЛЭТИ» с посещением сервисного участка ВАКТРОН. Для направления на обучение необходима предварительная регистрация. Регистрация участников: 8 (812) 740-66-02, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Скачать приглашение и программу курса (DOC)
Политика конфиденциальности


8-812-740-66-02
8-812-989-04-49
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.