В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Контроль герметичности с помощью масс-спектрометрического течеискателя
Разное - Применение вакуумной техники
Оглавление
Контроль герметичности с помощью масс-спектрометрического течеискателя
Страница 2
Все страницы

Наиболее распространенным в вакуумной технике методом кон­троля герметичности и поиска течей является масс-спектрометрический метод, обладающий высокой чувствительностью.

Сущность ме­тода заключается в регистрации прохождения через оболочку пробного вещества с помощью масс спектрометра, настроенного на данное пробное вещество Отечественной промышленностью выпускается серия масс-спектрометрических течеискателей и измерителей концен­трации, настроенных на гелий Основным элементом течеискателя является масс-спектрометрический анализатор, представляющий со­бой масс спектрометр с магнитным отклонением пучка ионов

 

 

 



 

Рис 7-4 Схема гелиевого течеискателя

1—8 — клапаны, 9 — натекатель, 10 — вымораживающая ловушка, 11— диф фузионный паромасляный насос, 12 — механический вакуумный насос с масляным уплотнением, 13 — калиброванная гелиевая течь, 14 — ма1Нитораз рядный манометрический преобразователь 15 — масс спектрометрическая ка мера, 16 — выносной электроизмерительный каскад 17 — вентилятор электрон ных блоков, 18 — термопарный манометрический преобразователь, «Панель управления» — основная панель управления, содержащая приборы и переклю чатели, необходимые для управления работой течеискателя и измерения «ускоряющего напряжения» «тока эмиссии», давления в системе и напряжения на нагревателе диффузионного насоса, УПТ — усилитель постоянного тока, Б ПК — блок питания масс спектрометрической камеры и магниторазрядного манометрического преобразователя ВПУ — выносной пульт управления

 

 

Схема гелиевого течеискателя представлена на рис 7-4 За пре­делы пунктирного контура вынесены элементы, которые не входят в течеискатель, но постановка которых полезна для удобства работы с течеискателем

Пароструйный и механический насосы служат для создания и поддержания в камере течеискателя давления 2,5•1O-2 Па. Напряжение на нагревателе пароструйного насоса регулируется автотрансформатором

 

Заливная азотная ловушка предназначена для предотвращения попадания паров рабочей жидкости насосов в масс-спектрометрическую камеру, а также для защиты камеры от загрязнения ее кон­денсирующимися парами и газами, поступающими от испытуемого объема

 

Дросселирующий клапан поз 6 служит для сообщения объекта испытании с вакуумной системой течеискателя Клапан Ду 25 (поз 5) служит для отделения масс-сиектромегрической ка­меры от вакуумной системы течеискателя Необходимость в этом возникает, например, при замене катода или чистке камеры. Трех­ходовые клапаны Ду-8 (поз. 1, 2, 3 и 4) служат для управления форвакуумной и предварительной (байпасной) откачкой вакуумной системы механическим насосом, а также для напуска атмосферы в вакуумную систему

 

Клапаны устроены таким образом, что два канала клапана на рисунке, расположенные в горизонтальной плоскости, постоянно сообщаются между собой, образуя по существу один сквозной ка­нал Третий канал может закрываться и открываться, сообщая соот­ветствующие участки вакуумной системы с линией низковакуумной откачки

 

Включение течеискателя осуществляется в следующей последо­вательности Проверяют, все ли клапаны закрыты Включают общее питание течеискателя Включают механический насос Включают термопарный вакуумметр После достижения необходимого разреже ния в форвакуумной линии открывают клапан «Пароструйный на­сос» Включают нагреватель диффузионного насоса, устанавливают необходимое напряжение питания нагревателя Включают усилитель постоянного тока Времени выхода на режим диффузионного насоса бывает достаточно и для прогрева электроизмерительного блока Спустя 30—35 мин с начала включения течеискателя заливают жид-кии азот в ловушку.


 

О том, что в диффузионном насосе полностью сформировались струи и началась высоковакуумная откачка, можно судить по величине давления в форвакуумной линии По прошествии 45—50 мин с момента включения диффузионного насоса, времени, достаточного для его разогрева, закрывают клапан «Пароструйный насос», открывают клапан «Камера», производят предварительную откачку масс-спектрометрической камеры Во избежание сильного замасливания масс-спектрометрической камеры не следует долго оставлять камеру под откачкой механическим насосом После дости жения в ней 5—8 Па следует закрыть клапан «Камера» и открыть клапан «Пароструйный насос».

 

После этого открывают клапан между масс-спектрометрической камерой и диф­фузионным насосом При последующем выключении течеискателя масс-спектрометрическую камеру оставляют «под вакуумом» Тогда в дальнейшем отпадает необходимость в предварительной откачке камеры механическим насосом, соответственно уменьшается загряз­нение ее парами масла механического насоса (Для удобства работы полезно маховик клапана 5, расположенного между камерой и диф­фузионным насосом, вынести выше верхней крышки течеискателя) Затем включается магниторазрядныи вакуумметр После достижения рабочего давления в камере включается накал катода ионизатора

 

Выключение течеискателя осуществляется в обратной последова !ельности При этом следует помнить, что ловушку необходимо полностью разморозить при откачке ее диффузионным насосом При размораживании ловушки клапан 5 должен быть уже закрыт Кла пан «Пароструйный насос» закрывается при остывании нижней части насоса до температуры 60—80 0C После выключения механического насоса необходимо открыть клапан «Атмосфера», напустить атмо­сферный воздух в форвакуумную линию и закрыть клапан

 

 

Включают магниторазрядный вакуумметр и откачивают камеру до давления 2,5•1O-3—5•1O-3 Па (50—80 мкА по шкале магниторазрядного вакуумметра). Включают катод ионно­го источника и фиксируют установившиеся показания ат стрелочно­го прибора выносного пульта управления ВПУ. Закрывают клапан «Гелиевая течь». При этом отсчет течеискателя начнет уменьшаться Рассчитывают чувствительность течеискателя к потоку гелия но формуле

где Sq — чувствительность течеискателя к потоку гелия; Q — величи­на потока гелия калиброванной гелиевой течи.

Чем меньше численная величина Sq1 тем лучше, так как это означает, что меньшему потоку гелия, поступающему в течеиска­тель, будет соответствовать больший отсчет течеискателя.

Градуировка течеискателей, в которых отсутствует встроенная течь, осуществляется следующим образом. Через клапан 8 (рис. 7-4) к течеискателю подсоединяется калиброванная гелиевая течь. Через клапан 7 подсоединяется вспомогательный насос.

 

Течеискатель вклю­чается в рабочий режим. Вспомогательным насосом через клапаны 7 и 8 производится откачка гелиевой течи до давления 2,5—5 Па. Выключается катод масс-спектромет-рической камеры. Закрывается клапан 7, открывается дросселирую­щий клапан 6 течеискателя. Выключается вспомогательный насос. После установления давления в камере фиксируют показания тече­искателя. Закрывают клапан 8 и после стабилизации показаний течеискателя фиксируют фон аф. Закрывают клапан 6. Производят расчет чувствительности течеискателя.

Хотя градуировка течеискателя производится по потоку гелия, в действительности его масс-спектрометрический анализатор опреде­ляет концентрацию гелия в камере. Соответствие установившейся концентрации гелия в камере и потока гелия, поступающего в тече­искатель, устанавливается известной формулой.

где Pv — давление гелия в камере, Qr — поток гелия в течеискатель, Sr — быстрота откачки камеры по гелию

Изменение быстроты действия диффузионного насоса по гелию в зависимости от мощности подогрева насоса открывает возможно­сти для регулирования чувствительности течеискателя. При снижении


мощности подогрева снижается быстрота действия по гелию При этом быстрота действия по воздуху в широком диапазоне остается практически постоянной Это позволяет повысить чувствительность течеискателя в результате увеличения давления гелия в камере при том же потоке гелия и сохранении общего давления в камере При изменении мощности, подводимой к нагревателю пароструйного на­соса, должна быть произведена повторная градуировка течеискателя

 

С помощью гелиевого течеискателя может производиться как контроль герметичности, так и поиск течей Для повышения досто­верности и обеспечения большей точности измерений градуировку течеискателя следует производить при рабочем давлении в камере, давлении, которое будет в процессе испытаний

Предельные возможности течеискателя характеризуются мини­мальным потоком гелия, который регистрируется течеискателем

(7-2)

где Ааф — максимальная амплитуда флюктуации фона; 2Ааф — отсчет течеискателя, принимаемый за достоверный

Расширения предельных возможностей течеискателя (снижения Qmhh) можно достичь повышением его чувствительности (снижением численного значения Sq) в результате снижения мощности подогре­ва пароструйного насоса Однако следует иметь в виду, что одно­временно с повышением чувствительности повышается флюктуация фона Так, увеличение чувствительности при снижении напряжения на нагревателе насоса ниже 180 В полностью компенсируется увели­чением флюктуации фона течеискателя.

 

С помощью масс-спектрометрического течеискателя контроль герметичности и поиск течей осуществляются способами обдува и гелиевых чехлов (камер), способом щупа, барокамеры, вакуумных присосок и способом накопления Способ обдува и гелиевых чехлов в основном применяется для испытаний вакуумных систем с собст­венными средствами откачки и элементов вакуумных систем В этом случае на наружную поверхность изделия подается пробный газ Во гнутренней полости изделия создается разрежение и фиксируется проникновение в нее пробного газа.

Способы щупа, барокамеры и вакуумных присосок применяются для испытаний изделий, в которых нельзя или нецелесообразно со­здавать разрежение В этом случае в изделии создается избыточное давление пробного газа и фиксируется проникновение его на наруж­ную поверхность. Способом вакуумных присосок, кроме того, могут быть испытаны изделия без замкнутой оболочки, например листы металла на сплошность. Способ накопления может явиться разно­видностью любого из перечисленных способов, за исключением, пожалуй, способа щупа

 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 126 гостей на сайте

Нов боков адс адаптивный

=
Рейтинг@Mail.ru