Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму icon

Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму




Скачати 132.02 Kb.
НазваЛабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму
Дата23.06.2012
Розмір132.02 Kb.
ТипДокументи

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1


БУДОВА ТА ПРИНЦИП РОБОТИ ОБЕРТОВИХ НАСОСІВ

ДЛЯ ОТРИМАННЯ НИЗЬКОГО І СЕРЕДНЬОГО ВАКУУМУ


Мета роботи - вивчення будови і принципу роботи обертових насосів на

прикладі пластинчато-роторного насосу; вивчення порядку вмикання і вимикання пластинчато-роторного насосу.


При виробництві джерел світла виникає необхідність створення вакууму в колбах, де протікає газовий розряд або де розміщене тіло розжарення. Необхідно щоб у цих об’ємах знаходилась тільки точно визначена частина суміші газів при тиску, який значно нижчій ніж атмосферний.

Таким чином потрібно виконувати відкачку газу з цих об’ємів від атмосферного тиску (760 тор) до величини порядку тор.

У такому широкому діапазоні тисків неможливо відкачку виконати тільки одним вакуумним насосом, а тому її виконують в загальному в декілька стадій, при роботі двох і більше різних насосів, причому різних не за кількістю, а за принципом отримання вакууму.

Слово “вакуум” у перекладі з латинської мови означає пустоту. У вакуумній техніці вакуумом називають стан газу з тиском нижче атмосферного і розрізняють умовно чотири якісних ступіні вакууму, таких як низький вакуум, середній, високий і надвисокий. Згідно з положеннями молекулярно-кінетичної теорії газ - це сукупність великої кількості молекул, які рухаються хаотично з великими швидкостями і взаємодіють в результаті зіткнень між собою і стінками об’єму, в якому знаходяться. Тоді кількісно ступені вакууму можна характеризувати числом Кнудсена, яке дорівнює відношенню числа зіткнень молекул зі стінками посудини, в якій знаходиться газ, до числа зіткнень молекул між собою

,

а також якісно ще за тиском, або за середньою довжиною вільного пробігу молекул.

^ СТУПЕНІ ВАКУУМУ


низький вакуум  1; 760 p 1 тор;   47 мк

середній - - - ~ 1; 1p 10 тор; 47 мк   50 мм

високий - - -  1; 10p 10 тор; 50 мм   0.5 км

надвисокий - - - 1; p 10 тор; 0.5 км  ~ 50 км


Слід пам’ятати, що ці ступені розрізняють умовно. Так, стан газу, який знаходиться у порах твердого тіла, наприклад, у металі, відповідає високому вакууму навіть при атмосферному тиску газу, що знаходиться навколо тіла, тому що число Кнудсена у цьому випадку значно більше одиниці.

При відкачці в декілька стадій перша стадія, яку ще називають попередньою, в загальному, закінчується коли тиск газу знижується до величини ~ тор, що відповідає середньому ступені вакууму. Таке зниження тиску отримують за допомогою вакуумних насосів об’ємної дії, тобто насосів, які створюють розрідження на основі газового закону Бойля-Маріотта. До таких насосів відносяться пластинчато-роторний, пластинчато-статорний, золотниковий та інші.

Розглянемо, як приклад, пластинчато-роторний насос, будова якого у розрізі, перпендикулярному осі статора, наведена на рис. 1.



Рис. 1. Пластинчато - роторний насос у розрізі .

1 - статор; 2 - ротор; 3 - пластини; 4 - впускний патрубок;

5 - випускний патрубок; 6 - клапан; 7 - бак з маслом.


Насос складається з циліндричних статора -1 і з меншим діаметром ротора -2, в якому розміщені на діаметрі рухливі пластини -3. Ротор обертається за допомогою потужного електродвигуна, а пластини щільно притискуються до поверхні статору за допомогою внутрішньої сталевої пружини. Вісь ротора паралельна осі статора, але зміщена так, що ротор щільно торкається статора по твірній. У статорі є два отвори, через які газ потрапляє в об’єм статору (впускний патрубок - 4) і навпаки, виштовхується з об’єму статор (випускний патрубок - 5). Випускний патрубок має клапан - 6 (кульку, що притискується сталевою пружиною). Зрозуміло, що отвори у статорі будуть відповідати наведеним назвам тільки при відповідному напрямі обертання ротора, тому цей напрям показують стрілкою на корпусі насоса.

Для зменшення тертя, яке виникає між щільно притиснутими рухливими деталями, вводиться визначена кількість вакуумного масла. З цієї причини у відкачуваних об’ємах буде присутня насичена пара вакуумного масла, яка буде впливати, таким чином, на граничний тиск. Принцип роботи насосу зрозумілий з рис.2.



Рис. 2 - Схема роботи пластинчато - роторного насоса.

1- статор; 2 - ротор; 3 - впускний патрубок; 4 - випускний

патрубок; 5 - пружина; A і Б - пластини; I , II , III і IV - етапи роботи.


Головні параметри вакуумних насосів


Головними параметрами, якими характеризують вакуумні насоси, є бистрота дії насосу S, граничний вакуум p і найбільший тиск, який створюється насосом на випускному патрубку і при якому насос ще може здійснювати відкачку p. Найбільший тиск ще називають тиском запуску насоса. Для обертових насосів об’ємної дії граничний тиск знаходиться в межах від 5 до тор, а тиск запуску - декілька більший атмосферного. Якщо тиск запуску більший атмосферного, то не виникає необхідність приєднувати між випускним патрубком насосу і атмосферою додатковий вакуумний насос, оскільки відкачуємий газ буде вільно потрапляти в атмосферу. Бистрота дії S в робочому діапазоні тиску залежить від конструктивних розмірів і швидкості обертання ротора і може бути ~1 л/с. Слід зауважити, що бистрота дії залежить від тиску на впускному патрубку насосу і різко зменшується, коли тиск наближається до граничного. Обертові насоси поряд з позитивними якостями мають ряд недоліків, які погіршують наведені характеристики. Граничний вакуум залежить від тиску насиченої пари вакуумного масла, а також від конструктивних особливостей насосу (ступіні тиску пружини випускного клапану, шкідливого простору та інше). Вакуумне масло обертових насосів використовується для охолодження працюючого насосу, а також для зменшення тертя і підтримання відповідної герметичності між об’ємами з різними тисками. З цих причин воно повинно задовольняти протилежні вимоги: 1) мати якомога менший тиск насиченої пари, 2) мати відповідну в’язкість.

Щоб у масла був низький тиск насиченої пари, в ньому не повинно бути легколетючих фракцій. У зв’язку з цим використовують спеціально виготовлене вакуумне масло, яке має тиск насиченої пари ~ тор, що цілком задовільно для обертових насосів. Але з часом роботи насосу воно не тільки забруднюється парами рідин, які можуть бути у відкачуваному об’ємі, а і змінює свій склад з причин місцевих перегрівів і в ньому з’являються легколетючі фракції (виникає крекінг). Тому необхідно у відповідні терміни замінювати відпрацьоване масло свіжим, чистим і сухим.

В’язкість масла впливає як на роботу насоса, так і на граничний тиск. Якщо вона буде дуже великою, то і герметичність буде надійною, але рух ротора буде утруднений і масло буде перегріватися. Якщо в’язкість буде дуже малою, то вакуумне ущільнення буде не надійним. Відомо, що в’язкість масла залежить від температури нагрівання, тому потрібно враховувати це при роботі насосів у літні і зимні часи, якщо від них залежить температура приміщення, де працюють насоси. Крім цього, від в’язкості ще залежить властивість масел осмолюватись і накопичуватись на стінках вакуумних об’ємів насоса, що утруднює роботу, навіть до повної зупинки. На швидкість осмолення дуже впливають відкачуємі гази, такі як хлор, фтор або пара кислот, до складу яких входять ці елементи. Так як масло ще потрібно для охолодження нагрітих частин насоса, то його повинно бути не менше відповідної кількості для даного насоса. При місцевому перегріві пара масла може спалахнути. Чим нижче тиск насиченої пари масла, тим більшою буде температура спалаху. Для масел обертових насосів температура спалаху повинна бути більшою 200 С.


^ ВАКУУМНА СИСТЕМА ТА ЇЇ ЕЛЕМЕНТИ




Рис. 3 - Принципова схема вакуумної системи


Вакуумні насоси приєднуються до відкачуваних об’ємів (вакуумних камер) за допомогою вакуумпроводів (трубопроводів). Сукупність взаємнозв’язаних трубопроводів і різних приладів, що необхідні для відкачки газу чи пари, та для вимірювання тиску, називають вакуумною системою. Вона є головною частиною вакуумної установки, яка, крім вакуумної системи, складається ще з електродвигунів для насосів і пристроїв, що забезпечують роботу вимірювальних та інших елементів. Вакуумні установки, як і вакуумні системи мають багато різновидностей в залежності від забезпечення необхідного технологічного процесу.

Принципова схема однієї з вакуумних систем, як приклад позначення елементів системи, наведена на рис. 3 і складається з вакуумних насосів попереднього вакуума 1, бустерного 2 і високого вакууму 3; відкачувальної камери 4; манометра Мак-Леода 5; манометрів 6 (ЛТ-2 і ЛМ-2); дозувального пристрою 7; кутового крану 8; трипрохідного крану 9; прохідного крану 10; уловлювачів 11, 12 (ловушки пари вакуумних масел); запобіжного балону 13; вирівнювального балону 14; клапану з ручним приводом 15; натікача 16; вакуумпроводів 17.

Зрівнювальний балон використовується для зменшення загрози окислення робочої рідини високовакуумних насосів, якщо виникне раптове порушення роботи обертового насосу попереднього вакууму або при його тимчасовому відключенні. Запобіжний балон використовується для уловлювання пари робочої рідини високовакуумних насосів і різних твердих частинок, які можуть знаходитись у вакуумній системі, щоб вони не потрапили у обертовий насос і не порушили його роботу. Але кращим уловлювачем пари масел є ловушки, що спеціально призначені для цього. Для наповнення, при необхідності, вакуумної системи визначеною кількістю того, чи іншого технологічного газу використовують дозувальний пристрій 7, або натікач 16, до яких приєднується балон з необхідним газом. Для вимірювання тиску в різних місцях системи використовують різні манометри, які приєднуються герметично.


^ Правила експлуатації обертових насосів

1. Приєднання до електричної мережі і вмикання насоса.

При першому приєднанні обмоток електродвигуна насоса до електричної мережі необхідно спочатку зняти ремінь приводу і переконатись у правильності напряму обертання ротора електродвигуна - повинен збігатися з напрямом стрілки на шківі насоса. Якщо не збігається, то необхідно змінити порядок підключення обмоток електродвигуна.

При наступних вмиканнях рекомендується спочатку рукою обернути барабан насоса на один - два оберти і тільки потім подати живлення на електродвигун.

Щоб вакуумна система не призводила дію на насос, необхідно від’єднати її від впускного патрубку за допомогою відповідних кранів чи затискувачів. Якщо це не зробити, то високий вакуум, що може бути у вакуумній камері, порушить місця ущільнення у насосі і призведе до виникнення потоку вакуумного масла в робочі об’єми насоса і вакуумної системи. Це призведе до забруднення вакуумної системи і виходу з ладу обертового насоса. Вакуумна система приєднується до впускного патрубка насоса і до атмосфери відповідними вакуумпроводами, металевими або гумовими, на яких повинні бути розміщені відповідні крани чи затискувачі, а тому потрібно приєднувати її до обертового насоса чи від’єднувати тільки після того, коли він увімкнений і працює. При непрацюючому або вимкненому насосі на впускному патрубку повинен завжди бути атмосферний тиск. У зв’язку з цим вакуумна система приєднується до насоса за таким порядком:

1) переконатись, що вакуумна система від’єднана від впускного патрубка обертового насоса і від зовнішнього середовища, якщо не від’єднана, то від’єднати за допомогою кранів чи затискувачів, розміщених на вакуумпроводах, що з’єднують її з впускним патрубком насоса і з зовнішнім середовищем, відповідно;

2) вакуумпровід від впускного патрубка за правилом вмикання насоса з’єднаний з атмосферою, тому перед вімкненням необхідно від’єднати його від атмосфери відповідним краном чи затискувачем гумового трубопроводу;

3) тільки переконавшись, що впускний патрубок обертового насоса від’єднаний як від атмосфери, так і від вакуумної системи, увімкнути насос за допомогою вимикача, що розміщений на стенді;

4) щоб працюючий насос виконував відкачку, необхідно відкрити кран чи зняти відповідний затискувач на гумовому трубопроводі, що з’єднує систему з впускним патрубком насоса (не переплутати !! з краном, що з’єднує з атмосферою). Щоб не викликати значного різкого перевантаження насоса потоком повітря, слід знімати затискувач не зразу, а після декількох порційних напусків на протязі 1-2 хвилин, затискуючи і відкриваючи його перед остаточним зніманням.

Якщо протягом 2-3 хвилин після вмикання насоса вакуум помітно не зростає, насос необхідно вимкнути і перевірити герметичність вакуумної системи.

^ Вимикання працюючого насоса

Якщо виникає необхідність вимкнути обертовий насос, то перед вимиканням його з електричної мережі необхідно:

1) спочатку від’єднати впускний патрубок від вакуумної системи відповідним краном чи затискувачем. Це надасть можливість збереження вакууму в системі після зупинки насоса;

2) вимкнути вимикач електодвигуна насоса і зразу з’єднати впускний патрубок насоса з атмосферою, знявши відповідний затискувач. Якщо виникне необхідність розгерметизувати вакуумну систему, тоді і її приєднують до атмосфери відповідним краном.


З а в д а н н я


  1. Ознайомитись з вакуумною установкою на стенді.

  2. Замалювати схему вакуумної установки, використовуючи умовні позначення (див. додаток).

  3. Ознайомитись з призначенням деталей та вузлів установки.

  4. Вивчити інструкцію з експлуатації (вмиканню і вимиканню) обертового насоса.

  5. Увімкнути за правилом вмикання обертовий насос і переконатись у відповідності напряму обертання напряму стрілки.

  6. Вимкнути за правилом вимикання обертовий насос.


^ Зразок звіту про виконання лабораторної роботи


Звіт з лабораторної роботи 1 “ Будова та ... “


10 квітня 200_ р. Робота виконана на стенді №

Наводиться схема вакуумної систем, необхідні формули, таблиці з даними вимірів, графіки залежностей у відповідності із завданнями і необхідні висновки.


Виконавець _____________ Викладач _______________


Для отримання заліку, окрім звіту, потрібно відповісти на контрольні запитання.


Контрольні запитання


1. Що називають вакуумом і які ступені вакууму розрізняють?

2. За якими параметрами можливо розрізняти ступені вакууму?

3. Які насоси використовують для отримання середнього вакууму?

4. Яка будова і принцип роботи пластинчато - роторного насоса?

5. Які ще насоси використовують для одержання середнього вакууму і чим вони відрізняються від пластинчато - роторного насоса?

6. Назвати головні характеристики обертових насосів, їх приблизні значення та від чого вони залежать?

7. Призначення вакуумного масла та вимоги до його характеристик?

8. На основі яких законів побудовані обертові насоси та їх недоліки?

9. Правила експлуатації обертових насосів?

10. Що називають вакуумною системою? Призначення її окремих вузлів та елементів?

11. Пояснити принципову схему вакуумної системи, яку ви склали при

виконанні роботи.


Література для самостійного вивчення

1. Розанов Л.Н. Вакуумная техника. - М.: Высшая школа , 1990. - 320 с.

2. Ворончев Т.А., Соболев В.Д. Физические основы электровакуумной

техники. -М.: Высшая школа , 1967. - 352 с.

3. Королев Б.И. и др. Основы вакумной техники. -М.: Наука, 1975. - 464 с.


Додаток


Умовні позначення елементів вакуумної системи





1 - Вакуумний обертовий насос.

2 - Механічна ловушка.

3 - Ловушка рідинно-охолоджувана.

4 - З’єднання трубопроводів.

5 - Перехрещення трубопроводів.

6 - Вирівнювальний балон.

7 - Пароструминний (дифузійний) насос.

8 - Дозувальний пристрій.

9 - Кран кутовий.

10 - Кран прохідний.

11 - Манометричний перетворювач з фланцем.

12 - Клапан з ручним приводом.

13 - Фланець.

14 - Манометричний перетворювач (загальне позначення).

15 - Натікач.

16 - Кран трипрохідний.

17 -Камера вакуумна (загальне позначення).

18 - Компресійний манометр Мак - Леода.

19 - Трубопровід (загальне позначення).


Міністерство освіти і науки України

_______


Харківська державна академія


міського господарства

_______


До друку

дозволяю:

Проректор Г. В. Стадник


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ


ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З КУРСУ


ВАКУУМНА ТЕХНІКА


(для студентів 2 курсу денної форми навчання

спеціальності “Світлотехніка і джерела світла”,

спеціалізації 7.090.606)


Розглянуто

кафедрою світлотехніки та джерел світла

Протокол № від р.


^ ХАРКІВ - 2000


Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу “Вакуумна техніка” (для студентів 2 курсу денної форми навчання спеціальності “Світлотехніка і джерела світла”, спеціалізації 7.090.606). Уклад. Є.В. Шепілко - Харків: ХДАМГ, - 14 с.


Укладач: ^ Шепілко Є.В.


Рецензент: Колот В.Я.


Навчальне видання


Методичні вказівки до лабораторних робот з курсу “Вакуумна техніка” (для студентів 2 курсу денної форми навчання спеціальності “Світлотехніка і джерела світла”, спеціалізації 7.090.606).


Укладач Євген Володимирович Шепілко


Редактор М.З. Аляб’єв


План 2000, поз. 39

Підп. до друку Формат 60х84 1/16. Папір друк. №2.

Друк на ризографі. Обл.-вид. арк. 0,5. Умовн.-друк. арк. 0,4.

Тираж 50 прим. Зам. № Ціна договірна.

__________________________________________________________________


ХДАМГ, 61002 , Харків , вул. Революціі, 12

__________________________________________________________________

Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХДАМГ. 61002, Харків, вул.Революції, 12




Схожі:

Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconБудова І принцип роботи високовакуумних пароструминних та дифузійних насосів. Вакуумна установка з металевим дифузійним насосом для отримання високого вакууму мета роботи
Будова І принцип роботи високовакуумних пароструминних та дифузійних насосів. Вакуумна установка з металевим дифузійним насосом для...
Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconОтримання І вимірювання середнього вакууму мета роботи
Мета роботи отримання середнього вакууму, вивчення будови І принципу роботи манометричного перетворювача лт 2 (пмт) І манометра опору,...
Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconПрограма фахового вступного випробування з Гідрометеорологія„ для вступників на освітньо – кваліфікаційний рівень «спеціаліст» (скорочена форма навчання)
Барограф: будова та принцип роботи. Стаціонарні вимірювання атмосферного тиску. Вітер та його характеристики. Анемометр: призначення...
Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconДокументи
1. /Лабораторн_ роботи гр. 721/Вх_дний контрол з ЛАБ. РОБ. Ф_ЗИКА.doc
2. /Лабораторн_...

Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconДокументи
1. /Лабораторн_ роботи гр. 721/Вх_дний контрол з ЛАБ. РОБ. Ф_ЗИКА.doc
2. /Лабораторн_...

Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconРастровий електронний мікроскоп з камерою низького вакууму та системою енергодисперсійного мікроаналізу рем-106
Високоякісне електронно оптичне зображення поверхні матеріалів провідників І діелектриків без спеціальної підготовки в режимах вторинних...
Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconЛабораторна робота №4 Дослідження біляелектродного падіння напруги І градієнта потенціалу в люмінесцентних лампах
Мета роботи: Отримання навиків вимірювання біляелектродного падіння потенціалу та градієнту потенціалу е І вивчення їх залежності...
Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconЛабораторна робота №6 Дослідження спектральних та корольових характеристик розрядних джерел світла
Мета роботи: Отримання практичних навичок вимірювання спектральних характеристик І розрахунку координат кольоровості розрядних джерел...
Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconМетодичні вказівки для самостійної роботи студентів при підготовці до лабораторної роботи навчальна дисципліна
Вивчення фізичних основ ультразвукових досліджень у клініці. Лабораторна робота №29
Лабораторна робота №1 будова та принцип роботи обертових насосів для отримання низького І середнього вакууму iconМетодичні вказівки для самостійної роботи студентів при підготовці до лабораторної роботи навчальна дисципліна
Зняття спектральної характеристики вуха на порозі чутності. Лабораторна робота №22
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи