12.3. Измерение и контроль основных параметров вакуумных насосов

При изготовлении и эксплуатации вакуумных насо­сов возникает необходимость в периодической проверке основных эксплуатационных параметров насосов. Как уже упоминалось к таким параметрам относят быстроту действия, предельное остаточное давление, наибольшее впускное и наибольшее выпускное давление. Измерения параметров обычно проводят на испытатель­ной установке, которая содержит, кроме испытуемого насоса, измерительную камеру, средства измерения дав­ления и потока газа, масс-спектрометрические датчики и необходимую коммутирующую аппаратуру.

Для того, чтобы исключить ошибки в измерениях, ра­бочая камера всегда выбирается определенных разме­ров (рис. 12. 1). Так, диаметр измерительной камеры рекомендуется брать для большинства типов насосов (кроме механических и адсорбционных) равным диа­метру входного отверстия насоса, но не менее 100 мм. При входных отверстиях меньше 100 мм между камерой и насосом устанавливают соответствующий переходник.

Измерение быстроты действия насосов

Хотя известно много экспериментальных методов измерения быстроты действия насосов, в промышленности и лабораторной практике рекомендован метод, при котором измеряют поток газа, напускаемого в измерительную камеру, и затем по соответствующим соотношениям определяют быстроту действия насоса. В зависимости от ожидаемой производительности насоса применяют различные мето­ды измерения потока газа.

При измерении быстроты действия механических на­сосов измерительная камера V_к должна иметь объем, определяемый из соотношения

V_к ≥ 300·,

где – частота вращения ротора, об/мин;– ожидаемая быстрота действия насоса л/с.

Измерение быстроты действия насоса проводят ме­тодом постоянного давления. Для этого откачивают из­мерительную камеру до давления 0,1 р_н (р_н – давление, при котором требуется измерить быстроту действия). Затем с помощью натекателя напускают в измеритель­ную камеру газ до установления давления р_н и измеряют при этом поток напуска­емого газа Q^′_н.

По формуле

вычисляют быстроту действия на­соса при данном давлении р_н. Устанавливая натекателем различные давления р_н в измерительной камере и измеряя при этом поток напускаемого газа, снимают таким образом зависимость быстроты действия насоса от впускного давления S_н = f(p_н).

Измерение быстроты действия насосов других типов осуществляется аналогичным образом.

При определении характеристик адсорбционных насосов вместо быстроты действия обычно находят мак­симальный объем V_макс, откачиваемый адсорбционным насосом от давления 10⁵ Па до давления 1,3 Па за уста­новленное время (см. ОСТ 11.295.019-73).

Измерение предельного остаточного давления

У на­сосов объемного действия обычно измеряют полное предельное остаточное давление газов и паров. Для это­го производят откачку измерительной камеры до тех пор, пока в ней установится так называемое равновес­ное давление, т.е.такое давление, которое затем в течение следующих 3 ч изменится не более чем на 10%.

Это установившееся равновесное давление и прини­мают за предельное остаточное давление насоса.

Измерение предельного остаточного давления газов у насосов других типов производится аналогичным образом, с той лишь разницей, что перед манометрическим преобразователем, как правило, устанавливают азотную ловушку и до измерений проводят обезгаживание насо­са (если это предусмотрено его конструкцией) и измери­тельной камеры.

Обычно при измерении предельного остаточного дав­ления сверхвысоковакуумных насосов осуществляют про­грев измерительной камеры и манометрических преобра­зователей до температуры 600 – 750 К в течение 12…24 ч. За предельное остаточное давление в этом случае принимают давление, полученное через 24 ч после вы­ключения прогрева.

Следует также особо подчеркнуть, что часто возни­кают ошибки в измерении предельного остаточного дав­ления, связанные с малой проводимостью трубопровода, соединяющего измерительную камеру с манометриче­ским преобразователем. Обычно эта проводимость долж­на быть не менее 50 л/с. Однако во всех случаях пред­почтительней использовать манометрические преобразо­ватели открытого типа.

Измерение наибольшего выпускного давления

Для измерения наибольшего выпускного давления, соответст­вующего максимальной производительности насоса, от­качивают измерительную камеру до давления, в 10 раз меньшего, чем давление, при котором производитель­ность насоса максимальная. Затем натекателем, уста­новленным на магистрали, соединяющей выпускной па­трубок насоса с насосом предварительного разрежения, напускают газ до тех пор, пока давление в измеритель­ной камере не возрастет на 50%. Давление, измеренное в этот момент на вы­пускном патрубке насоса, принимают за наибольшее выпускное давление.