| умная система, или вакуумная установка, представляет собой ёмкость, соединённую с вакуумными насосами, и включает в себя вакуумметры, вакуумную арматуру, течеискатели и др. устройства. Выбор типа вакуумного насоса для поддержания вакуума при обеспечении заданного процесса определяется рабочим диапазоном давлений насоса и его предельным давлением; быстротой откачки насоса в заданном диапазоне (рис. 7). Порядок получения высокого вакуума следующий: механич. форвакуумными насосами от атм. давления до 10-1 н/м2 (10-3 мм рт. ст.); диффузионными насосами до 10-5 н/м2 (10-7 мм рт. ст.): ионно-сорбционными насосами до 10-9 н/м2(10-11мм рт. ст.). Достижение давлений порядка 10-6-10-7н/м2 (10-8- 10-9 мм рт. ст.) и меньше невозможно без предварит, удаления газа со стенок откачиваемого объёма.
При последоват. соединении насосов количество газа Q = p1s1 = p2s2 = .... pisi, где pi - впускное давление; si - быстрота откачки. При этом насосы выбирают таким образом, чтобы впускное давление в каждом последующем было заведомо меньше и не достигало допустимого выпускного давления предыдущего. Полнота использования насосов в вакуумной системе определяется быстротой откачки насоса SH и сопротивлением канала, соединяющего насос с откачиваемым элементом вакуумной системы. Эффективная быстрота откачки[18-22.jpg""91""91""91""91""91""30]
где[18-23.jpg""46""46""46""46""46""30] -пропускная способность ваку-
умпровода, величина, обратная сопротивлению (измеряется в единицах быстроты откачки, л/сек). Следовательно, всегда sЭФ < SH; sЭФ < и. Существует следующая зависимость между количеством газа, протекающим через вакуумпровод Q = ptsi, пропускной способностью ва-куумпровода и и разностью давлений на его концах: Q = и(р2 - p1). Значение и в общем случае определяется природойгаза, его состоянием, геометрией вакуум-провода и режимом течения газа.
Рис. 3. Насос, применённый Герике в опыте с Магдебургскими полушариями. Гравюра 17 в.
[18-24.jpg""281""281""281""281""281""284]
[18-25.jpg""245""245""245""245""245""156]
Рис. 4. Молекулярный насос Геде: 1 - выпускной патрубок; 2 - впускной патрубок; 3 - ротор; 4 - корпус.
В установках, в к-рых требуемая быстрота откачки столь значительна, что не может быть обеспечена насосами, установленными вне откачиваемого объёма, используют поглощающие свойства распылённого металла, напр, титана, аналогично тому, как это имеет место в ионно-сорбционных насосах. Внутри откачиваемого объёма устанавливают один или несколько испарителей, с помощью к-рых на внутр. стенках камеры осаждается титан. Для удаления газа, не поглощаемого титаном, к откачиваемому объёму присоединяют диффузионный насос.
Рис. 5. Первый диффузионный насос: 1 - испаритель; 2 - паропровод; 3, 5 -вход и выход проточной воды; 4 - диффузионная щель; 6 - термометр; 7 - выпускная трубка; 8 - ртутный затвор: 9 - патрубок первой откачки; 10 - впускная трубка.
[18-26.jpg""125""125""125""125""125""287]
Одной из задач В. т. является измерение малых давлений до 10-12 н/м2(10-14мм рт. ст.) -а ниже и достижение герметичности вакуумной системы, в особенности в местах соединения отдельных её элементов. Измерение столь малых давлений требует спец. аппаратуры ( См. Вакуумметрия). Обнаружение течей осуществляется спец. течеискателями.
В. т. широко применяют как в пром-сти, так и в лабораторной практике. Напр., массовое производство различных электровакуумных приборов неразрывно связано с совершенствованием получения высокого вакуума и возможностью его поддержания. Изготовление этих приборов требует удаления газов (обезгажива-ния) и использования геттеров для сохранения вакуума. Вакуумную обработку таких приборов производят на многопозиционных карусельных откачных автоматах. Приборы проходят позиции: установку, откачку, прогрев и обезгажи-вание с целью удаления с внутр. поверхностей адсорбированных газов, распыление геттерирующих веществ, отпайку и съём. Очистку и разделение высокомолекулярных кремнийорганич. соединений, продуктов полимеризации, масляных фракций нефти, сложных эфиров, спирта, концентратов витаминов и др. продуктов производят в вакууме 10-1н/м2 (10-3 мм рт. ст.).
Рис. 6. Первый конденсационный паро-ртутный насос Ленг-мюра: 1 - колба с ртутью; 2 - изолирующая рубашка; 3- трубка для отвода паров ртути; 4 - канал для отвода сконденсировавшихся паров; 5 - ловушка; 6 - трубка для подсоединения насоса к откачиваемому объёму.
В вакууме ведут обезгажи-вание и пропитывают изоляц. материалы, заливают конденсаторы и трансформаторы, пропитывают кабели, сушат вещества (напр., пластмассы), к-рые при атм. давлении не высушиваются. В вакууме также сушат при комнатной и повыш. темп-pax и в замороженном состоянии методом сублимации тер-мочувствит. веществ (яичный белок, ферменты, женское молоко, антибиотики, культуры бактерий, вакцины и т. д.). Вакуумными насосами удаляют растворители из веществ, не допускающих нагревания (напр., взрывчатые вещества), и повышают концентрацию растворов.
Рис. 7. Области действия различных вакуумных насосов (в н/м2): 1 - водокольце-вых; 2 - поршневых; 3 - паромас-ляньгх бустерных; 4 - механических бустерных; 5 -диффузионных;6 - ионно-сорбционных.
[18-28.jpg""148""148""148""148""148""343]
Вакуум нашёл применение при термич. или катодном распылении металла для нанесения покрытий и металлизации различных материалов, напр, в производстве оптич. и бытовых зеркал, ёлочных игрушек, отражателей автомобильных и самолётных фар, украшений из металлов и пластмасс. В вакууме производят обработку тканей при крашении, металлизацию бумаги, керамики, матриц граммофонных пластинок и полупроводниковых материалов, нанесение защитных и декоративных плёнок в рабочем диапазоне давлений 10-2-10-4н/м2 (10-4- 10-6 мм рт. ст.).
В металлургии в вакууме восстанавливают металлы из руд и их химич. соединений, производят плавку, рафинирование и дегазацию металлов (см. Вакуумная плавка, Дегазация стали). Процессы плавки, испарения и перегонки металлов в вакууме лежат в основе получения материалов высокой чистоты. Для этого в металлургии применяют высокопроиз-водит. многопластинчатые пароэжектор-ные насосы и бустерные (пароструйные и механические) с рабочим давлением до 10-2 н/м2 (10-4 мм рт. ст.).
Средства В. т. в совр. экспериментальной физике обеспечивают работы электро-физич. приборов и установок, в к-рых осуществляется движение пучков заряженных частиц. Только в сверхвысоком вакууме возможны исследования физич. свойств поверхностей твёрдых тел, а также нек-рые исследования, требующие получения газов высокой чистоты.
В установках с откачиваемыми объёмами в сотни м3 осуществляют непрерывную откачку множеством (до нескольких десятков) параллельно работающих высокопроизводительных насосов с быстротой откачки от сотен до десятков м3/сек. Наряду с диффузионными насосами широко применяются ионно-сорбционные, обладающие большой быстротой откачки и остаточным давлением ниже 10-8н/м2 (10-10 мм рт. ст.).
Решение многих сложных проблем науки и техники требует достижения давлений 10-14 н/м2(10-15 мм рт. ст.) и ниже, а также измерения таких давлений. Для этого необходимы совершенные измерит, приборы, высокочувствит. методы проверки герметичности и создание достаточных уплотнений в аппаратуре для сверхвысокого вакуума, подготовка и очистка поверхностей откачиваемых объёмов, к-рая исключает выделение этими поверхностями загрязняющих газов.
Лит.: Вакуумное оборудование и вакуумная техника, под ред. А. Гутри и Р. Уокер-линг, пер. с англ., М., 1951; Яккель Р., Получение и измерение вакуума, пер. с нем., М., 1952; Ланис В. А., Левина Л. Е., Техника вакуумных испытаний, 2 изд., М. -Л., 1963; Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1964; Королёв Б. И., Основы вакуумной техники, 5 изд., М. - Л., 1964; Пипко А.И., Плисковский В. Я., Пенчко Е.А., Оборудование для откачки вакуумных приборов, М.-Л., 1965. И.С.Рабинович.
ВАКУУМНОЕ ЛИТЬЁ, процесс литья, при к-ром заполнение жидким металлом полости литейной формы ведётся в вакууме. При В. л. принудит, заполнение
Схема литья вакуумным всасыванием: 1 - кристаллизатор; 2 - водоохлаждае-мая рубашка; 3 - расплав; 4 - металлическая форма.
[18-29.jpg""245""245""245""245""245""279]
формы металлом сопровождается полным удалением из неё газов, что позволяет получать тонкостенные, плотные и высококачеств. отливки. Применяются различные способы произ-ва фасонных отливок методами В. л.: вакуумное всасывание металла в форму, расположенную над расплавом (рис.), после чего кристаллизация происходит при атм. или повышенном давлении; вакуумное всасывание металла с использованием метал-лостатич. давления (форма расположена под металлом); литьё в вакууме под давлением (в машине для литья под давлением при помощи вакуумированных прессформ); вакуумно-центробежная заливка и др. В. л. находит большое распространение в сочетании с вакуумной плавкой для произ-ва фасонных отливок из спец. сталей и сплавов. Вакуум в зависимости от метода находится в пределах 40-0,3 н/м2 (0,3-2*10-3 мм рт. ст.).
М. Я. Телис.
ВАКУУМНОЕ МАСЛО, жидкость с низким давлением пара при комнатной темп-ре; относится к вакуумным материалам. Применяется главным образом как рабочая жидкость в паромасляных насосах и уплотняющая жидкость в ме-ханич. насосах, как смазочный материал трущихся частей вакуумных устройств, а также для наполнения жидкостных вакуумметров. Как рабочая жидкость паромасляных вакуумных насосов, В. м. должно обладать возможно более низкой упругостью пара при рабочей темп-ре в насосе и термич. стойкостью, а также быть химически инертным по отношению к кислороду воздуха и откачиваемым газам.
В. м. получают вакуумной дистилляцией природных и синтетич. жидкостей; по хим. составу различают минеральные, кремнийорганические и др. Наибольшее применение в вакуумной технике нашли минеральные и кремний органич. В. м. В СССР получают следующие минеральные В. м.: ВМ-1, ВМ-2, ВМ-5 - применяют в паромасляных высоковакуумных насосах с предельным вакуумом без охлаждаемых ловушек соотв. не хуже 2,7*10-4, 4,7*10-4 и 6,6*10-6н/м2 (2*10-6, 3,5*10-6 и 5*10-8 мм рт. ст.), ВМ-4, ВМ-6 - в механических (форва-куумных) насосах (давление пара соотв. 5,3*10-3 - 1,3*10-4 н/м2, или 4*10-5 - 1*10-6 мм рт. ст. и не выше 1,3*10-4н/м2, или 1*10-6 мм рт. ст.); масло Г - в паромасляных бустерных насосах (предельный вакуум 10-2н/м2, или 10-4 мм рт. ст.). За рубежом применяют минеральные В. м,-Вакуойль 220 (Польша), Апиезон В (Англия), Майван 20 (США) и др. В СССР и за рубежом в паромасляных высоковакуумных насосах используют следующие кремнийорганические масла: ВКЖ-94А, ВКЖ-94Б (СССР) - смесь этилполисилоксанов с предельным вакуумом соответственно не ниже 2,7*10-4 н/м2 (2*10-6 ммрт. ст.) и не ниже 1,3*10-3 н/м2 (1*10-5мм рт. ст.); смеси метилфенилполисилоксанов-ПФМС- 2/5Л (СССР) с предельным вакуумом не ниже 2,7*10-4 н/м2 (2*10-6мм рт. ст.), силиконы ДС-702, ДС-703, ДС-704, ДС-705 (США) с предельным вакуумом от 2,7*10-4 до 6,6*10-7 н/м2(от 2*10-6 до 5*10-9 мм рт. ст.). Кроме того, применяют другие В. м., напр. полифени-ловые эфиры 5Ф4Э (СССР) и Конвалекс-10 (США) с предельным вакуумом от 2,7*10-7 до 8*10-7н/м2 (от 2*10-9 до 6*10-9 мм рт. ст.).
Лит.: Королёв Б. И., Основы вакуумной техники, 5 изд., М.-Л., 1964; Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1964; Левин Г., Основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1969. Е.Н.Мартинсон.
ВАКУУМНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, см. Вакуумметрия .
ВАКУУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, материалы, применяемые в вакуумных аппаратах и приборах. Основные требования, предъявляемые к В. м.,- низкое давление пара при рабочих темп-pax и возможность лёгкого обезгаживания. В. м. для оболочек вакуумных приборов, кроме того, должны быть мало газопроницаемы. Давление пара, газоотделение и газопроницаемость В. м.- основные свойства, определяющие верхний предел достижимого вакуума и возможность его сохранения в течение продолжительного времени. Другие требования к В. м. определяются областью их применения (см. Вакуумная техника). Напр., материалы для вакуумных ламп должны обладать достаточной прочностью при высоких температурах и быть хорошими изоляторами или, наоборот, проводниками.
Табл. 1. - Неорганические конструкционные материалы
Материалы
Температура при давлении паров 1 ,3 мн/м2 (10-5 мм рт.ст.), 0С
Температурный коэфф. линейного расширения в интервале от 0 до 1000С (а*107), 0С
Температура плавления, 0С
Металлы
Алюминий
841
238
658
2564
44
3410
Железо
1083
119
1535
Медь
934
165
1083
Молибден
1955
55
2625
Никель
856
133
1452
Палладий
1157
116
1554
Платина
1585
90
1773,5
Серебро
751
189
960,5
Тантал
2402
65
2996
Титан (иодидный)
1336
81(20-2000С)
1725
Цирконий (иодидный)
1836
54(20-2000С)
1845
Сплавы
Латунь Л-68
-
184
938
Монель
-
137
1250
Нихром
-
125
1400
Фернико (ковар)
-
45-55 (20-3000С)
1450
Сталь нержавеющая
1Х18Н9 (ЭЯ-1)
-
160
1400
1Х18Н9Т (ЭЯ-1Т)
160
1450
Различные материалы
Электрографит
2129
8-18 (продольный)
3800-3900
Слюда (мусковит)
-
30
1300
Кварц плавленый
-
5
1700
Стекло
-
30-120
--
Керамика
Глинозёмистая
-
46-70 (20-1000С)
2000
Магнезиальная
70-80 (20- 1000С)
1600
Табл. 2. - Органические конструкционные материалы
Материал
Скорость газоотделения при t20"С
Коэффициент газопроницаемости при t 200С
(м3*м)/(сек*м2*н/м)
(см3 • см)/
(сек • см2кгс/см2)
н*м/(м2*сек)
(л*мм рт.ст.*10-3)
/(сек*см2)
гелий
азот
гелий
азот
Резина на основе натурального каучука НК
(5- 8)10-6
(4- 6)10-6
1.3*10-16
2,3 *10-17
1,310-7
2,3*10-8
Резина на основе синтетического нитриль-ного каучука СКН-26
(3-4)10-5
(2-3)10-5
5, 2*10-17
2, 5*10-18
5, 2*10-8
2,5*10-9
Резина на основе синтетического нитриль-ного каучука СКН - 40
(3- 4)10-5
(2-3)10-5
3,6*10-12
3,9*10-18
3,6*10-8
3,9*10-9
Резина на основе поливинилсилоксанового каучука СКТВ-1
(1-3)10-5
(1- 2)10-5 (2500С)
2, 0*10-15(250С)
2,0*10-6 (250С)
(4- 7)10-7
(3-5)10-7 (150- 2500С)
2,3*10-16
8, 4*10-18
2,3*10-7
8,4*10-9
(7 - 13)10-7
(5- 10)10-7
2,5*10-17
2,5*10-18
2,5*10-8
2,5*10-9
Полиэтилентерефталат
(3-7)10-8
(2- 5)10-7
7,2*10-18
2,7*10-20
7,2
*10-9
2,7*10-11
Эпоксидная смола ЭД-5 , отверждённая по-лиэтиленполиамином
(3-7)10-4
(2- 5)10-4 (600С)
1,0*10-17
-
1,0*10-8
-
Табл. 3.- Вакуумные смазки, замазки, лаки и цементы
Материал
Давление паров при t 200С
tпл
0С
Макс, рабочая темп-ра,
0с
Назначение
н/мг
мм рт. ст.
Смазки Высоковакуумная
10-4
10-6
-
-40 до + 2000
Уплотнение кранов и пришлифованных соединений
Лубрисил
10-3
10-5
40
То же
Рамзая
|
