книги из ГПНТБ / Вакуумные прокатные станы

в качестве рабочей жидкости для высоковакуумных насосов в ос­ новном применяется масло ВМ-1 или ВМ-2, обладающее весьма малой упругостью насыщенных паров (4- l0'8-h2-10~9 мм рт. ст. при 20° С).

Зависимость быстроты откачки от давления для пароструйных

На базе высоковакуумных паромасляных насосов единой серии выпускаются высоковакуумные агрегаты (рис. 20), в состав ко­ торых, помимо пароструйного насоса, входят также высоковаку­ умный затвор, маслоотражатель, азотная ловушка, гидрореле, щиток с электрической аппаратурой для подключения нагревателя насоса и сигнализации и передвижная рама. Назначение масло­ отражателя — препятствовать попаданию в вакуумную камеру паров масла из области верхнего сопла насоса.

Наиболее эффективным является маслоотражатель, представ­ ляющий собой водоохлаждаемый колпачок, расположенный над верхним соплом (рис. 21).

Азотная ловушка исключает попадание рабочей жидкости в от­ качиваемую камеру и конденсирует имеющиеся пары,

50

Б Н - З + В Н - і Г

Азотная ловушка на порядок повышает степень вакуума, Mo значительно снижает производительность насоса. Устройство ти­ повой азотной ловушки показано на рис. 22, а. Помимо азотных ловушек, могут использоваться ловушки с термоэлектрическим

Вода

Рис. 21. Устройство маслоотражателя:

охлаждением (рис. 22, б), обеспечивающие охлаждение конден­ сирующих поверхностей до —30 и —40° С. Основное преимущество этих ловушек — дистанционное управление. Технические харак­ теристики высоковакуумных агрегатов приведены в табл. 15.

Известно, что под действием углерода, образующегося в рабо­ чей камере в результате крекинга масла, используемого в паромасляных насосах в качестве рабочей жидкости, обрабатываемые

ч е с к а я л о в у ш к а Т В Л - 5 0 0 - 4 : / — х о ­

тугоплавкие металлы становятся хрупкими. В связи с этим боль­ шие перспективы для применения в вакуумной металлургии имеют безмасляные средства откачки, позволяющие получать высокий и сверхвысокий вакуум без использования рабочих жидкостей. К ним относятся молекулярные, т'урбомолекулярные, магнитные, электроразрядные, ионные, термоионные и криогенные насосы, конструкции и характеристики которых рассматриваются в спе­ циальной литературе [65, 71].

53

4. ИЗМЕРЕНИЕ ПОЛНЫХ И ПАРЦИАЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ

Полные остаточные давления измеряются с помощью различ­ ного типа манометров, действие которых основано на разных фи­ зических принципах. Области давлений, в которых применяются манометры, показаны на рис. 23. Жидкостные и компрессионные манометры на вакуумных прокатных станах не применяются.

Для приближенного измерения остаточного давления в интер­ вале от атмосферного до 10"2 мм рт. ст. можно пользоваться ме­ ханическими манометрами, которые позволяют судить о том, на­ ходится ли установка под вакуумом, определять скорость натекания после длительного перерыва в работе.

В соответствии с используемым на вакуумных станах интер­ валом давлений основными приборами являются теплоэлектрические и электронные ионизационные манометры. Устанавливать манометры необходимо в местах, защищенных от воздействия теп­ ловых, магнитных, электрических полей и попадания пыли, паров масла, газовыделений из нагреваемых материалов. Присоединять вакуумметры нужно через короткие и широкие трубопроводы. Резиновые шланги можно использовать при измерении давлений выше Ю - 2 мм рт. ст. При более низких давлениях манометры присоединяют к системе с помощью «грибковых» уплотнений.

Теплоэлектрические манометры

Теплоэлектрические манометры используют для измерения остаточных давлений в интервале от 1 до 10~3 мм рт. ст. и де­ лятся на манометры сопротивления и термопарные манометры, которые нашли широкое применение в вакуумной металлургии.

Действие термопарного манометра (рис. 24) основано на зави­ симости теплопроводности разреженного газа от давления. Тем­ пература подогревателя при постоянном токе накала, измеряемая термопарой, тем выше, чем меньше давление, т. е. меньше тепло­ проводность остаточного газа. Термопарные манометры выпу-

53

скаются в стеклянных (манометр ЛТ-2) и металлических баллонах (манометр ЛТ-4). В качестве вторичного прибора с этими датчи­ ками используются вакуумметры ВТ-2А и ВИТ-1А. Термопарные вакуумметры ВТ-2А выпускаются промышленностью в двух ва­ риантах: настольном и панельном.

3— б а л л о н

К.каждому термопарному манометру прилагается градуировочная кривая, которая устанавливает связь между э. д. с. термо­ пары и давлением (рис. 25). Приведенная погрешность, склады­

56.

Вторичными приборами для работы с манометром ЛМ-2 явля­ ются типовые измерительные установки ВИ-3 и ВИТ-1А, оформлен­ ные в настольном исполнении. Промышленность выпускает также вакуумметры (ВИ-ЗП и ВИТ-1П) для работы с манометром ЛМ-2 в панельном исполнении. Вакуумметры ВИТ-1А рассчитаны на работу как с ионизационными манометрами ЛМ-2, так и с термо­ парными ЛТ-2 и ЛТ-4. Они обеспечивают электрическое питание манометра, прогрев, контроль электронного тока и измерение ионного тока. Существенным недостатком ионизационного мано-

57

метра ЛМ-2 является Наличие накаленного катода, который пере'

Магнитные электроразрядные манометры лишены недостатка, присущего ионизационным манометрам. Они не имеют накален­

у ионизационных манометров, надежность, больший срок службы, а также возможность использования в качестве реле для автома­ тического управления приборами, реагирующими на изменение давления, делают магнитные электроразрядные манометры пер­ спективными приборами для измерения давлений в вакуумных прокатных станах.

Измерение парциальных давлений

Манометры всех типов позволяют измерять полные или сум­ марные давления всех компонентов газовой смеси, заключенной в вакуумной системе. Результаты измерения давления с помощью

58

манометров ничего не говорят о составе и парциальном давлении отдельных составляющих газовой смеси. Парциальные давления компонентов остаточного газа зависят при проведении техноло­ гического процесса в вакууме от количественного состава газов.

Знание парциальных давлений отдельных компонентов газо­ вых смесей, присутствующих в вакуумных камерах прокатных станов, значительно важнее, чем знание полных давлений, так как величина парциальных давлений активных газов определяет кинетику реакции металл—газ, характер изменения всех пока­ зателей процесса и, в конечном счете, эффективность обработки металлов в средах регулируемого состава.

В связи с этим, основным параметром вакуумных систем, при­ меняемых при различных технологических процессах (плавка, литье, спекание, горячая обработка давлением), должно быть не только полное давление остаточных газов, но и парциальные да­ вления всех компонентов газовой смеси.

Для измерения парциальных давлений наиболее совершенными приборами являются масс-спектрометрические газоанализаторы, отличающиеся высокой чувствительностью, простотой и надеж­ ностью. Масс-спектрометрический метод основан на ионизации

•59