Измерение быстроты откачки методом постоянного давления

Для измерения быстроты откачки системы и насоса дозирование и измерение потока газа, проходящего через вакуумную систему, осуществляют с помощью бюретки.

Измерение быстроты откачки ДПМН производится на вакуумной установке, которая использовалась при исследовании характеристик форвакуумного насоса (схема установки представлена на рис. 1.4).

Напуск газа в вакуумную систему осуществляется с помощью натекателя, соединенного шлангом с верхним концом бюретки. К верхнему концу бюретки припаивается трехходовой стеклянный кран, соединяющий бюретку с атмосферой. Нижний конец бюретки погружен в стакан с вакуумным маслом.

С помощью натекателя устанавливают необходимое давление р в вакуумной системе. При закрытии трехходового крана масло в бюретке начинает подниматься. По скорости поднятия масла в бюретке определяют количество вытесненного из бюретки воздуха ∆(pV).

Поток газа рассчитывается по формуле

Q = ∆(pV) / t = (V₀ ∆p + p_а ∆V + ∆p ∆V ) / t,                     (2.1)

где t - время поднятия масла в бюретке, с; V₀- начальный объем бюретки и соединительного шланга до натекателя, м³; p_а- атмосферное давление для данной местности, Па; ∆V - объем одного градуированного деления бюретки, м³; ∆p - изменение давления газа в бюретке, равное давлению масла, поднявшегося за время t, Па. Величина ∆p определяется как

,                                                            (2.2)

где ρ_м/ρ_рт - отношение плотности масла к плотности ртути, равное 0,0587; n - число делений градуированной части бюретки; z - длина градуированной части бюретки.

Так как произведение (∆p∆V)в выражении (2.1) мало по сравнению с двумя первыми его слагаемыми, то им можно пренебречь. Тогда получим

Q = (V₀ ∆p + p_а ∆V) / t,

или

S = Q / p = k_бh /t p,                                              (2.3)

где h - высота поднятия масла в бюретке (число больших делений) за время t при давлении в камере p ; k_б- коэффициент бюретки, определяемый по формуле

k_б= + p_аΔV .                                           (2.4)

Исследование ТМН проводится на аналогично оснащенной вакуумной камере, установленной на вакуумный агрегат, показанный на рис. 2.6. Вакуумная система состоит из насоса турбомолекулярного 01 АБ-1500-004, насоса вакуумного пластинчато-роторного НВПР-16-066, затвора вакуумного ЗЭПМ-250, двух клапанов КЭУн-63, клапана углового КВУМ-63Л, натекателя НМБ-1 и клапана напускного КМПН-10.

Рисунок 2.3. - Общий вид откачного блока.

1 – насос турбомолекулярный 01 АБ-1500-004; 2 – затвор вакуумный ЗЭПМ-250; 3 – клапан КЭУн-63 №1;
4 – клапан КЭУн-63 №2; 5 – клапан угловой КВУМ-63л; 6 – натекатель НМБ-1; 7 - клапан напускной КМПН-10; 8 – преобразователь манометрический МИ-27; 9 – преобразователь манометрический ПМТ 6-3; 10 – преобразователь манометрический ПММ-32-1.

Откачка агрегата от атмосферного давления до давления 6,3 Па производится насосом НВПР-16-066 при открытых клапанах КЭУн-63 и КВУМ-63Л. Натекатель НМБ-1 и клапан напускной КМПН-10 во время откачки закрыты.

Высокий вакуум в агрегате обеспечивается за счет откачки газов турбомолекулярным насосом 01 АБ-1500-004 после достижения форвакуума и закрытия верхнего клапана КЭУн-63. Быстрота откачки на входе в вакуумный затвор не менее 700 л/с в диапазоне давлений 10^-2 ÷ 1.3×10^-4Па.

Вакуумный затвор ЗЭПМ-250 служит для отсечки турбомолекулярного насоса от откачиваемого объема, в который после окончания технологического процесса перед открытием камеры напускается атмосфера. Клапан КВУМ-63Л служит для аварийного перекрытия трубопровода при внезапной остановке насоса НВПР-16-066. Напускной клапан КМПН-10 осуществляет напуск атмосферы в аварийном режиме.

Натекатель НМБ-1 служит для напуска в систему осушенного воздуха или азота.

Агрегат собран на каркасе, закрытом сверху плитой. В плите имеются 2 отверстия для подсоединения к агрегату вакуумной камеры.

Оборудование и приборы

Для выполнения работы используются следующие приборы и оборудование:

1) вакуумная лабораторная установка на базе исследуемого высоковакуумного насоса;

2) система измерения быстроты откачки (бюретка);

3) вакуумметры;

4) манометрические преобразователи;

5) секундомер.

Лабораторное задание

1. Законспектировать теоретическую часть лабораторной работы.

2. Изучить конструкцию, принцип работы и особенности вакуумных насосов различных типов и зарисовать их схемы.

3. Изучить конструкцию, принцип работы и особенности исследуемого вакуумного насоса.

4. Экспериментально определить быстроту откачки методом постоянного давления.

5. Экспериментально определить время откачки системы.

6. Оформить отчет по работе.

Методика выполнения работы