Навигация:
- Наиболее распространенные типы климатических камер
- Вакуумный насос климатической камеры, его функции и разновидности
- Форвакуумный насос. Принципы действия и использования
- Высоковакуумный насос. Применение и разновидности
- Водокольцевой вакуумный насос. Агрегат, проверенный временем
- Пластинчатый роторный насос вакуумный – отличия и преимущества
- Виды вакуумных систем с вакуумным насосом
Испытательные вакуумные камеры – это специализированные установки, которые предназначены для создания особого микроклимата в ограниченном объеме. Такие камеры служат для целенаправленного воздействия на испытуемый объекты посредством создания необходимой температуры, давления, и других физических параметров. Климатические камеры, как явствует из названия, предназначены для обеспечения определенного температурного режима внутри своего рабочего объема.
Наиболее распространенные типы климатических камер
Подразделяют несколько видов температурных испытательных камер. Наибольшее распространение получили четыре вида камер:
- Камеры, работающие в режиме тепло/холод
- Камеры, обеспечивающие регуляцию показателей тепла, холода и влажности
- Специальные устройства для испытаний бетона
- Создающие вакуум-камеры.
Камеры типа тепло/холод способны создавать внутри себя температуру от минус семидесяти до плюс ста пятидесяти градусов по Цельсию. Такие камеры могут быть разнообразного исполнения и объема. Существуют компактные варианты, отлично умещающиеся на столе, и камеры, внутренний объем которых вмещает крупногабаритное оборудование и механизмы.
Второй тип камер отличается тем, что имеет в своем составе оборудование, способное регулировать показатели влажности рабочего объема. Обыкновенно камеры такого типа могут как понижать показатели содержания влаги, так и обеспечивать из повышение до девяноста восьми процентов.
Камеры, разработанные специально для бетона, предназначены в основном для проведения испытаний на морозостойкость этого типа материалов. В подобных камерах можно проводить испытания любого типа бетоносодержащего сырья – от легкого пенобетона до специальных усиленных материалов, используемых для строительства взлетных полос в условиях пониженных температур северных широт.
Наконец, для ответственных и специализированных испытаний материалов, применяемых в авиастроении и ракетной отрасли, используют климакамеры глубокого вакуума. Эти устройства способны создавать условия, приближенные к условиям, с которыми сталкиваются материалы в открытом космосе.
Вакуумный насос климатической камеры, его функции и разновидности
Для того чтобы достигнуть внутри рабочего объема камеры заданные показатели давления, используется вакуумный насос. Вакуумные насосы для испытательных климатических камер удаляют из камеры газы путем откачивания, и автоматически поддерживают параметры, необходимые для создания технического вакуума.
Существует несколько разновидностей подобных насосов, которые отличаются друг от друга принципами создания вакуума, конструкцией, мощностью и типом создаваемого в камере вакуума. Разделяют насосы низкого, среднего либо высокого вакуума. Существуют также специализированные устройства, позволяющие создать сверхвысокий вакуум. По принципу работы подобные насосы бывают механические, называемые иначе газопереносные, и использующие физико-химические методы. Второй тип устройств называют газосвязывающими.
Газопереносные создающие вакуум-насосы используют принцип откачки воздуха через рабочий объем устройства. Газосвязывающие используют принцип конденсирования, связывая газ на поверхности специальной детали, называемой подложкой.
Принцип механического переноса газа из камеры обычно используют так называемые форвакуумные насосы. Что это за устройства и каковы их особенности?
Форвакуумный насос. Принципы действия и использования
Для того, чтобы подготовить камеру устройства к состоянию вакуума, и для обеспечения надежной, без перегрузок, работы насосов полного вакуума, предварительно создается состояние предварительного разряжения, которое принято называть форвакуумом, или предвакуумом. Давление в камере при работающем предвакуумном насосе примерно соответствует давлению на высоте около пятидесяти километров от поверхности планеты. Форвакуумный насос создает разрежение от одного до десяти в минус четвертой степени торра.
Газопереносные, использующие механическое удаление молекул насосы подразделяются по конструкции на семь основных типов. Наиболее распространенными считаются водокольцевые, поршневые, роторные и винтовые типы вакуумных агрегатов.
Достоинством форвакуумных насосов является их относительно небольшая стоимость и меньшее, по сравнению с вакуумными, потребление энергии при работе. Некоторые типы предвакуумных насосов отличаются достаточно простой конструкцией. Достаточно сказать, что первые примитивные вакуумные насосы масляно-поршневого типа были сконструированы и применялись для создания форвакуума еще в середине семнадцатого столетия.
Недостатком такого типа насосов, помимо очевидной неспособности создать в пределах рабочего объема высокий, и тем более сверхвысокий вакуум, является характерная для форвакуумных насосов опасность попадания молекул используемого в механизмах масла внутрь рабочей камеры. Для недопущения таких случаев современные насосы оснащены однонаправленным фильтром на входе в камеру.
Высоковакуумный насос. Применение и разновидности
В случае, когда предвакуумного снижения давления недостаточно, в паре с форвакуумным используется насос высокого вакуума. Обычно такие устройства могут снижать давление только в объеме, давление в котором предварительно снижено до форвакуумного. Различают несколько типов таких насосов. Наиболее ранние варианты насосов низкого давления представлены ртутно-диффузионными агрегатами, принципы работы которых основаны на свойствах ртути быстро испаряться. Недостаток данных насосов заключается в высокой токсичности наряду с известной летучестью ртути, что требует осторожного обращения и вызывает много проблем в случае утечки. В последнее время ртуть в подобных агрегатах заменяют другими, нетоксичными веществами схожих физических свойств.
Более современными являются криогенные вакуумные устройства. Такие насосы используют эффект дросселирования, и в этом случае рабочим веществом в них является азот и гелий, либо принцип детандирования. В последнем случае применяется метод распыления молекул титана на предварительно охлажденную жидким азотом поверхность.
Водокольцевой вакуумный насос. Агрегат, проверенный временем
Подобный тип насоса, с помощью которого возможно получение вакуума, был запатентован более ста лет назад – в тысяча девятьсот четырнадцатом году. Этот насос представляет собой пластинчатую газовую модель, использующую погружение пластин ротора для достижения изменения рабочего объема. В результате резкого изменения объема рабочей камеры достигается необходимый эффект откачивания атмосферы из камеры. В случае использования в качестве агрегатной жидкости воды такой насос способен обеспечить лишь предвакуум, и именно для этих целей обычно используют подобные агрегаты. Однако, если заменить воду на жидкость, для закипания которой необходима большая температура, либо включить в конструкцию такого насоса специальный охладитель, можно добиться достижения достаточно больших показателей разрежённости атмосферы.
Плюсами водокольцевых механизмов является их относительно низкая цена, простота конструкции и обслуживания, высокая степень работоспособности в условиях загрязнения, и, как следствие – хорошая надежность.
Имеются у таких моделей и минусы, связанные, в основном, с испарением рабочей жидкости. Для обеспечения бесперебойного функционирования такого насоса необходимо постоянно добавлять рабочую жидкость, а также устраивать улавливатели испарений и устройства для конденсации.
Пластинчатый роторный насос вакуумный – отличия и преимущества
Данный тип насоса отличается тем, что в качестве ему для работы не нужна вода. Напротив, образование в рабочей камере водяного конденсата – нежелательное, негативное явление, с которым необходимо бороться. Бывают одноступенчатые и двухступенчатые модели, которые позволяют получить достаточно высокие показатели вакуума.
Работает такой насос благодаря специальным пластинам, приводимым в действие эксцентричным роторным механизмом. Вначале в камере создается низкое давление, и воздух из откачиваемого объема устремляется туда благодаря своему естественному давлению. Затем платина ротора закрывает камеру, одновременно уменьшая ее рабочий объем. За счет этого создается избыточное давление, которое стравливается выпускным клапаном особой конструкции. В процессе движения пластины объем снова увеличивается, за счет чего опять создается разрежение.
Существуют мощные масляные и отличающиеся простотой эксплуатации и сниженными показателями мощности безмасляные модели подобных насосов. В первых использование в процессе работы масла уменьшает зазоры меду лопастью и стенками камеры, через которые может пройти воздух, за счет чего и достигается увеличение эффективности механизма.
Виды вакуумных систем с вакуумным насосом
Любой насос, используемый для получения вакуума, работая в паре с другими элементами, создает вакуумную систему. Помимо непосредственно насоса, в такую систему обычно входят сосуд или камера, из которой выполняется откачка газа, трубопроводы высокого давления, произведенные из специального стекла или стали, и приборы, использующиеся для контроля за уровнем давления, как в откачиваемом объеме, так и в других агрегатах системы.
Подразделяют несколько типов вакуумных систем. Производятся и эксплуатируются такие вакуумные системы:
Вакуумная установка. Это устройство, состоящее из нескольких связанных между собой агрегатов – самой системы, двигателей, обеспечивающих ее работу, и поста управления.
Вакуумный агрегат – это изготовленная в виде единого целого система, нераздельно включающая в себя двигатели и блоки управления.
И, наконец, вакуумный, зачастую также называемый откачным, пост. Это вакуумный агрегат, который выполнен в едином корпусе. Зачастую такое решение применяется, если необходимо спроектировать как можно более компактное и мобильное устройство.
В целом, наличие в ассортименте многих производителей различных вакуумных систем и их частей позволяет без особого труда подобрать наиболее отвечающее поставленным задачам оборудование.