Введение

В настоящее время вакуумную технику широко используют в различных отраслях промышленности для обеспечения технологических процессов или обеспечения работы установок различного назначения, а также в установках для имитации космических условий, ускорителях элементарных частиц.

Для получения и сохранения необходимого вакуума необходимо обеспечить герметичность вакуумной системы, так как герметичность конструкции является одним из важнейших условий получения и сохранения заданной среды в рабочих объемах различных систем и изделий.

Абсолютная герметичность недостижима, поэтому герметичными считают конструкции, газовый или жидкостный обмен через которые достаточно мал для того, чтоб мешать нормальному процессу их работы. Требования к степени герметичности устанавливаются исходя из назначения конструкций и условий работы вакуумной системы. Нарушение герметичности конструкций определяется наличием течи или проницаемостью отдельных элементов.

Разработка новых технологических процессов, обеспечивающих техническое перевооружение основных отраслей производства, тесно связана с вакуумной техникой.

Новые типы полупроводниковых структур, особо чистые материалы, сплавы, специальные покрытия изготавливаются в вакууме.

Задача курсовой работы – выбор метода течеискания. Нам на данный момент времени известны следующие методы:

• Манометрический метод;

• Масспектрометрический метод;

• Жидкостный метод;

• Галогенный метод;

• Искровой метод;

• Электрозахватный метод;

• Катарометрический метод.

1. Типовая схема вакуумной системы среднего и высокого вакуума

Среди большого количества вакуумных систем, используемых в производстве и научных исследованиях, можно выделить несколько типовых систем, предназначенных для получения низкого, среднего, высокого и сверхвысокого вакуума. Для принципиальных схем вакуумных установок пользуются условными обозначениями, приведенными в ГОСТ 2.796-95.

В данной курсовой работе применяются установки низкого и высокого вакуума. На рис. 1.1 представлена типовая вакуумная схема для получения среднего и высокого вакуума.

NV – насос для получения низкого вакуума; V1, V2, V3, V4, V5, V6 – клапаны, B1 – ловушка; P1, P2, P3, P4, P5, P6 – манометры; ND – насос для получения высокого вакуума; CV1 – вакуумная камера/

Рисунок 1.1 - Вакуумная система для получения низкого, среднего и высокого вакуума (10⁵…10^-5 Па)

2. Выбор вакуумных насосов

Исходные данные:

• суммарные газонатекания и газовыделения Q=4,5∙10^-5 м³∙Па/с;

• рабочее давление P=6,7∙10^-3 Па.

2.1 Выбор высоковакуумного насоса

В соответствии с условием для высоковакуумной откачки предварительно выбираем диффузионный паромасляный насос с предельным давлением Р_пр =10^-5 Па и диапазоном быстроты действия от 0,01 до 15,5 м³/с.

Эффективная быстрота откачки:

где – рабочее давление в камере, Па;

Q – суммарное газовыделение в камере.

Номинальная быстрота откачки высоковакуумного насоса:

где – коэффициент использования насоса ( = 0,32), выбирается из рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - Оптимальные коэффициенты использования высоковакуумных насосов в зависимости от эффективной быстроты действия S_эф и

числа элементов между насосом и откачиваемым объектов n.

Сравниваем полученную быстроту откачки с быстротой откачки ближайшего диффузионного пароструйного насоса:

Быстрота откачки этого насоса оказалась больше, следовательно, он нам подходит. Название диффузионного насоса: НВД-0,15, а его основные характеристики приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Технические характеристики диффузионного насоса НВД-0,15

Основные характеристики	Численное значение
Диапазон рабочих давлений, Па	10-3…7
Быстрота откачки воздуха, м3/с	0,08
Предельное остаточное давление, Па	3·10-4
Наибольшее выпускное давление, Па	66
Мощность нагревателя, кВт	0,45
Расход воды на охлаждение насоса, дм3/с	0,02
Количество рабочей жидкости, дм3	0,1
Диаметр впускного патрубка, мм	85
Диаметр выпускного патрубка, мм	20
Габаритные размеры (длина x ширина x высота), мм	295х200х350;
Масса, кг	9

Паромасляный диффузионный вакуумный насос НВД-0,15 (рис. 2.2) предназначен для откачки воздуха, неагрессивных газов, паров, парогазовых смесей, предварительно очищенных от капельной влаги и механических загрязнений, получения высокого и сверхвысокого вакуума. Он используется для работы в стационарном режиме. Его можно применять только во взрывобезопасных помещениях.

В корпусе насоса находится паропровод, сопла, система, нагревающая рабочую жидкость, и маслоотражатель.

Для откачки из системы воздуха или других неагрессивных газов используется высокоскоростная паровая струя. Для подогрева рабочей жидкости используется нагреватель. Он приводит к поднятию горячего пара в паропровод. Регулирование потока паровой струи происходит при помощи зонтичного колпачка (сопла). Пар, который преодолевает сопло, с высокой скоростью выходит из него. Расширение пара происходит при переходе из области высокого давления в область низкого давления. В ходе этого процесса происходит перераспределение скорости молекул. Они начинают двигаться быстрее. Скорость их передвижения достигает сверхзвуковой. Благодаря паровой «заслонке» молекулы газа не возвращаются в откачиваемую систему.

Рисунок 2.2 – Диффузионный паромасляный вакуумный насос НВД-0,15