Свойства вакуума |
Особенности вакуумных систем |
контрольно-измерительная аппаратура |
Течеискатели |
Вакуумные материалы |
Уплотнители и и смазки |
Вакуумные вентили и переходники |
Запорные устройства |
Способы соединения вакуумных систем |
Общие принципы |
Подбор вакуумных насосов |
Масляные средства откачки |
Вакуумометрические приборы |
Вакуумные установки |
Сорбционные средства откачки |
Физические явления в вакууме |
Магниторазрядные насосы |
Разное - Применение вакуумной техники | ||||||
Cтраница 3 из 4
При включении насоса при давлении запуска напряжение на электродах около 400 В, а ток разряда определяется величиной тока короткого замыкания источника питания. Максимальная энергия положительных ионов, бомбардирующих катод, не может превышать 400 эВ. Этой энергии недостаточно для эффективного распыления титана. Поэтому в изолированном откачиваемом сосуде в период старта насоса давление газа понижается довольно медленно. В это время напряжение на электродах остается практически постоянным. При давлении в насосе 10~2—Ю-1 Па изменяется характер разряда. Происходящее при этом резкое изменение разрядного тока и напряжения на электродах свидетельствует об окончании периода старта (на рисунке обозначено пунктирной линией), который завершается быстрым переходом в область высокого вакуума. В дальнейшем ток уменьшается пропорционально давлению, напряжение на электродах и быстрота действия достигают номинальных значений.
После пробного включения насос подготавливается к дальнейшей его эксплуатации: производится контроль герметичности фланцевых соединений и прогрев насоса с целью обезгаживания вместе со всей высоковакуумной частью установки. В насосах типа НОРД имеется огненный нагреватель, позволяющий производить нагрев насоса бе^ снятия магнитной системы. Тем не менее первый прогреб лучше производить внешними нагревателями, предварительно сняв магнитную систему. Рекомендуемая длительность первого прогрева 15—20 ч при температуре 350—450°С.
Прогрев должен производиться при разрежении 0,1 — 1 Па, создаваемом средствами предварительной откачки. С момента выключения внешнего нагревателя не обязательно ждать полного остывания насоса. Если предварительная откачка производится механическими насосами с масляным уплотнением, целесообразно перекрыть линию предварительной откачки при температуре корпуса насоса 80—100°С. После охлаждения корпуса насоса до безопасной для работы температуры ставят магнитную систему, присоединяют шланги подачи и слива воды. Сразу после их 'присоединения подают воду в линию охлаждения насоса. Это позволяет быстрее охладить на
сос, в результате чего понизится давление в насосе, а также сохранит от разрушения в результате нагрева дюритовые шланги системы охлаждения. В момент пуска расход воды должен быть минимальным. В последнюю очередь присоединяют кабели от блоков питания и включают насос.
Длительность старта магниторазрядных насосов зависит от степени чистоты внутренних поверхностей откачиваемого сосуда и насоса, а также от степени предварительного разрежения. Неохлаждаемый магниторазряд-ный насос может запускаться с давлений более 10 Па (0,1 мм рт. ст.), но в таком случае длительность старта может превышать 3 ч. На рис. 4-24 приведена зависимость длительности старта от давления запуска для насоса НЭМ-300 (сплошная линия). Аналогичны зависимости для всех неохлаждаемых насосов. Для охлаждаемых насосов эта зависимость показана пунктирной линией.
Наибольшее рабочее давление новых охлаждаемых магниторазрядных насосов составляет 1•1O-1 Па (7•1O-4 мм рт. ст.). По мере увеличения общей наработки эта граница смещается до 2-10-2 Па и ниже при суммарной наработке, равной десяткам и сотням тысяч часов.Достигаемое с помощью магниторазрядных насосов предельное остаточное давление зависит от предыстории насоса, суммарной наработки, режимов работы и рода откачиваемого газа.
На предельное остаточное давление, так же каж и на длительность старта, сильное влияние оказывает загрязнение насоса углеводородами. Например, создание предварительного разрежения с помощью механических насосов с масляным уплотнением повышает предельное остаточное давление в 5—10 раз.
В последующем паспортное значение предельного остаточного давления может быть достигнуто после десяти-, двадцатичасового прогрева насоса при откачке его цео-литовым насосом. Насос хорошо обезгаживается и восстанавливается и при прогреве его с откачкой механическим насосом с защитной ловушкой. Но в этом случае необходимо разобщить с помощью прогреваемого клапана высоковакуумную часть установки и линию предварительной откачки до того, как насос успеет полностью остыть. Как было показано, оптимальная температура, при которой следует закрыть клапан, 100°С. Если перекрыть клапаны при большей температуре, появляется вероятность нарушения герметичности клапана в паре седло — заслонка. Если перекрыть клапан при меньшей температуре, то насос успеет загрязниться парами масла и не произойдет необходимого его восстановления. С течением времени происходит самовосстановление насоса в результате разложения тяжелых углеводородов в разряде с последующей откачкой образующихся легких углеводородов. Но процесс этот длительный.
Наиболее характерным отказом магниторазрядных насосов является электрический пробой разрядного промежутка. Пробой возникает на различного рода остриях или отслоившейся пленке титана, вблизи которых напряженность электрического поля намного больше. Небольшие острия, первоначально не приводящие к пробою, растут в процессе работы насоса. Небольшие острия можно «выжечь» пропусканием тока. Проще всего это сделать с помощью универсальной пробойной установки (УПУ), не снимая насос с установки. Для этого снимают с насоса магнитную систему, напускают в насос атмосферный воздух и присоединяют УПУ аналогично присоединению мегаомметра при измерении сопротивления утечки. При плавном увеличении напряжения до 4—5 кВ происходит пробой разрядного промежутка по острию.
Если их было несколько, то каждый следующий пробой будет происходить при большем напряжении. Увеличивать напряжение выше 4,8—5,0 кВ нельзя, так как при этом напряжении и атмосферном давлении должен происходить пробой нормальной разрядной ячейки. Проверка осуществляется той же пробойной установкой. Если при напряжении 4,8—5,0 кВ в течение 1—2 мин не происходит пробоя, можно считать, что разрядный блок исправен. Когда подобная операция не дает эффекта, насос подлежит разборке. Частота появления пробоев определяется продолжительностью и режимом работы насоса. При работе насоса в области давлений 10-3—10-2 Па образующаяся на аноде пленка имеет матовый коричневый цвет и рыхлую структуру. Пробой по такой пленке может быть устранен легким постукиванием по корпусу выключенного насоса, в результате Чего пленка осыпается на дно насоса и пробой устраняется.
При работе насоса в области давлений 10-4 Па (10-6 мм рт. ст.) и ниже пленка образуется более прочная и плотная и имеет металлический блеск. В процессе длительной, более 1000 ч, непрерывной работы на аноде возникает довольно толстая пленка. Напуск атмосферного воздуха в такой насос влечет за собой отслаивание пленки. При последующем включении насоса возникает пробой, для устранения которого требуется разборка насоса.
Электрические пробои возникают реже, если насос работает во всем диапазоне рабочих давлений с периодическим напуском атмосферного воздуха в насос. Для обеспечения безотказной работы насоса в этих условиях рекомендуются периодическая разборка и чистка насоса через каждые 5—7 тыс. ч работы, т. е. 1 раз в год. Если насос работает в постоянном режиме, рекомендуемая периодичность разборки и чистки насоса через каждые 1—2 тыс. ч работы, т. е. 3—4 раза в год.
В процессе эксплуатации магниторазрядных насосов иногда возникают легкие потрескивания, характерные признаки пробоя электродных блоков. Причиной может быть не только пробой между электродами, но и пробой высоковольтных вводов. Внешние признаки этих двух видов пробоя одинаковы. Отличие в слабом нагреве ввода в последнем случае. Причина пробоев и последующего короткого замыкания в высоковольтных разъемах— плохо запаянные провода, когда отдельные жилы многожильного провода или экранирующей оплетки отделяются от общей массы и образуют острия над поверхностью припоя. Напряженность электрического поля на остриях может превзойти допустимую величину, и тогда произойдет пробой. В результате может быть прожжена изолирующая фторопластовая втулка и произойдет короткое замыкание. Короткое замыкание в насосе не приводит к выходу из строя блока питания, так как ток ограничивается схемой источника питания. Такой вид отказа возникает при частой разборке и отъединении насоса и недостаточной аккуратности обслуживающего персонала.
Разбирая и собирая насос, в особенности электродные блоки, необходимо пользоваться только исправным инструментом. Нанесение инструментом глубоких царапин и заусениц может привести к пробою разрядного промежутка при включении насоса. В ходе разборки и сборки необходимо обращать внимание на состояние изоляторов и по мере необходимости производить их очистку. |
= | |