Двухроторный вакуумный насос (насос Рутса)

В рабочей камере насоса расположены два ротора, напоминающие в сечении цифру 8, синхронно вращающиеся навстречу друг другу. Синхронность вращения обеспечивается с помощью закрепленных на валах ротора шестерен связи, вынесенных за пределы рабочей камеры. Во время работы роторы не касаются друг друга и стенок рабочей камеры, что достигается благодаря их точному профилированию и регулировке зазоров при сборке. Эти зазоры достаточно велики (даже у самых маленьких насосов зазоры немного меньше 0,1 мм), и если бы двухроторные насосы работали с выхлопом в атмосферу, их предельное остаточное давление составляло бы около 10⁴ Па. Поэтому двухроторные насосы имеют на выпуске форвакуумный насос (чаще всего механический вакуумный насос с масляным уплотнением), иначе они не способны создавать низкие давления.

Рисунок 3- Последовательное положение роторов при работе двухроторного насоса

На рис.3 показан ряд последовательных положений роторов при работе, что помогает понять процесс передачи газа со стороны впуска (слева) на сторону выпуска (направо). Газ передается постоянными объемами, заключенными между корпусом и впадинами роторов (в положениях а, д- нижнего, в положении в- верхнего, в положения б и г – промежуточные).

Предельное давление одноступенчатых двухроторных насосов составляет 5*10^-1 Па.

Манометрический термопарный преобразователь

Принцип действия термопарных вакуумметров основан на зависимости теплопроводности разреженных газов от молекулярной концентрации (или давления).

Из курса молекулярной физики известно, что в плотном газе (высокое давление) теплопроводность не зависит от давления.

П ри понижении давления уменьшается теплопроводность газа, соответственно возрастает температура подогревателя и увеличивается термо-э.д.с. При низких давлениях, когда средняя длина свободно пробега молекул больше среднего расстояния между нагретым телом и стенками вакуумметра ( ), теплопроводность газа пропорциональна молекулярной концентрации (давлению).

Преобразователь (рис. 4) представляет собой стеклянный или металлический корпус, в котором на двух вводах смонтирован подогреватель, на двух других вводах крепится термопара, изготовленная из хромель-копеля или хромель-алюмеля. Термопара соединена с подогревателем, который нагревается током, его можно регулировать реостатом и измерять миллиамперметром. Спай термопары, нагреваемый подогревателем, является источником термо-э.д.с., значение которой показывает милливольтметр.

Точность измерения давления термопарным вакууметром существенно зависит от правильного подбора тока накала подогревателя. Калибровка термопарной лампы, (установка тока подогревателя) подбирается таким образом, чтобы стрелка милливольтметра точно совпадала с последним делением шкалы. При этих условиях согласно градуировочной кривой термопарного манометрического преобразователя можно по показаниям милливольтметра определить давление в вакуумной системе.

Описание экспериментальной установки

Схема установки показана на рис. 4. Вакуумная схема (ВС) собрана по стандартной схеме получения высокого вакуума на базе диффузионного паромасляного насоса Н-250.

ВС включает в себя:

• Диффузионный паромасляный Н-250

• Золотниковый насос АВЗ-20;

• Насос двухроторный ДВН- 50

• Магистраль откачки диффузионного насоса

• Затвор

• Клапан вакуумный электромагнитный.

• Клапан вакуумный электромеханический

Насос НВР–20 служит для форвакуумной откачки диффузионного насоса и предварительной откачки рабочей камеры.

РРГ - регулятор расхода газа;

VE1- клапан с эл.-магн. приводом;

VE2 - клапан с эл.-магн. приводом;

VP - натекатель НМБ-1;

VT – затвор с эл.-мех. приводом;

VM1- клапан с эл.-магн. приводом;

VM2- клапан с эл.-мех. приводом;

PD - вакуумметр;

ND - насос диффузионный паромасляный;

NZ - насос двухроторный;

NL - форвакуумный насос.

Рисунок 5- Вакуумная схема установки

Система управления

Система управления (СУ) служит для контроля и управления работой вакуумной системы, ионно-плазменных устройств по нанесению покрытий на образцы.

1 – вакуумметр ВИТ - 3;

2 – блок питания ионного источника;

3 – панель управления блоком питания магнетрона;

4 – блок управления регулятором расхода газа РРГ - 10;

5 – мнемосхема вакуумной системы;

6 – панель управления вакуумными насосами, клапанами и затвором;

7 – панель электропитания установки.

Рисунок 6 -Система управления.