В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Цеолитовые насосы
Разное - Применение вакуумной техники
Оглавление
Цеолитовые насосы
Страница 2
Все страницы

Принцип действия и основные характеристики. Цеоли­товые вакуумные насосы относятся к адсорбционным насосам. Их принцип действия основан на физической адсорбции газа кристаллическими пористыми алюмо­силикатами, получившими название молекулярных сит или искусственных цеолитов.


 

Цеолит представляет собой не­большие пористые гранулы примерно одинакового разме­ра. Диаметр пор постоянен для цеолита определенного типа, но изменяется от типа к типу. Промышленностью выпуска­ются цеолиты типов ЗА, 4А, 5А, 1OX и 13Х. Из них цеолит марки 5А обладает наиболь­шей сорбционной емкостью по отношению к воздуху. Диа­метр его пор равен 0,5 нм, а вну­тренняя поверхность примерно в 40 000 раз превышает внеш­нюю поверхность гранулы.

 

Отечественной промышлен­ностью выпускаются цеоли­товые вакуумные насосы ЦВН-0,1-2, ЦВН-1-2идр. Наи­

 

 

более распространен насос ЦВН-1-2, схематично пока­занный на рис. 4-3. Насос представляет собой баллон, заполненный цеолитом и приспособленный для охлажде­ния жидким азотом. В баллон, образованный внешним металлическим цилиндром 7, внутренним цилиндром2 и закрытый нижним кольцевым днищем 3 и двумя верхни­ми сферическими днищами 4 и 5, до верхнего края внутреннего цилиндра засыпан цеолит, обычно марки 5А.

 

В насос ЦВН-1-2 помещается 1кг цеолита. Патрубком 6 баллон соединяется с фланцем 7, которым насос присо­единяется к вакуумной системе. С целью снижения теплопроводности нижняя часть патрубка на длине 30—40 мм утончается до 0,3—0,5 мм. В средней части патрубка располагается патрубок 8, закрываемый рези­новой пробкой 9. Баллон насоса помещается в сосуд Дьюара 10. При заполнении сосуда Дьюара жидким азотом и охлаждении цеолита он сорбирует газ, посту­пающий из откачиваемого сосуда. Благодаря патрубку 11 предотвращается образование газовой пробки во внут­ренней полости, что способствует эффективному охлаж­дению цеолита. Цеолитовый насос комплектуется печью (на рисунке не показана), ко­торая устанавливается на ме­сто сосуда Дьюара при регене­рации цеолита в насосе. Печь представляет собой двухстен-ный стакан, между стенками которого расположен проволоч­ный нагреватель. Насос при­соединяется к вакуумной си­стеме через вакуумный клапан.

 

Цикл работы цеолитового насоса следующий. При за­крытом клапане, соединяющем его с вакуумной системой, производят регенерацию, т. е. восстановление сорбционной активности, цеолита. Регене­рация цеолита происходит

 

 

при прогреве его при температуре 500±10°. После регенерации печь заменяется сосудом Дьюара и насос охлаждается до температуры минус 196°С. После охлаждения цеолита насос способен производить откач­ку. При насыщении цеолита откачиваемым газом произ­водят его повторную регенерацию, для чего насос пред­варительно отделяется клапаном от откачиваемого со­суда.

 

Цеолитовые вакуумные насосы серийного производст­ва предназначены для предварительной откачки от атмосферного давления систем с магниторазрядными или геттерно-ионными высоковакуумными насосами, а также для самостоятельной низковакуумной откачки систем, в которых не допускается присутствие паров рабочей жидкости насосов.

 

Часто, как показано на рис. 4-4, откачиваемый сосуд снабжается двумя цеолитовыми насосами. Это обеспечи­вает непрерывность откачки: в то время как один из на­сосов откачивает объем, в другом производится регене­рация цеолита. Наличие трех клапанов позволяет произ­водить любое соединение цеолитовых насосов. Вакуум­ные клапаны 3 и 4 могут быть как прогреваемыми, так и непрогреваемыми, клапан 5 — почти всегда прогре­ваемый.

 

Для характеристики цеолитовых насосов неприемле­мо понятие быстроты действия. Они характеризуются сорбционной емкостью. Цеолитовому насосу, как и любо­му адсорбционному насосу, свойственно насыщение, т е. возможность поглощения вполне определенного количе­ства газа при заданном давлении. Поэтому для достиже­ния заданной величины давления объем откачиваемого сосуда не может превышать вполне определенной вели­чины. Так, например, с помощью насоса ЦВН-1-2 в со­суде объемом 100 л после откачки от атмосферного давления создается остаточное давление не более 6,6 Па В составе остаточного газа преобладают инертные газы и совершенно отсутствуют углеводороды. Время откачки при 30-минутом предварительном охлаждении насоса не превышает 1 ч.

 

Эксплуатация и обслуживание. Эксплуатация и обслу­живание цеолитового насоса включает подготовку насоса к работе, работу с ним и периодическую замену цеолита.

 

Подготовка насоса к работе начинается с тщательной промывки баллона насоса бензином и ацетоном. Затем готовят цеолит. В емкость из нержавеющей стали насы­пают небольшим слоем цеолит и прогревают его в течение 20 ч на атмосфере электропечью при температуре 500— 55O0C Затем, просеивая через сито, цеолит отделяют от пыли, образовавшейся в результате механического раз­рушения, и засыпают в насос. Вновь прогревают цеолит в течение 20 ч в самом насосе при той же температуре Прогрев производят при открытом патрубке 8 (см. рис. 4-3). После окончания прогрева насос тотчас герме­тизируется с целью предотвращения поглощения влаги из атмосферы.

 

 


Подготовленный таким образом насос устанавливают в вакуумную систему. При этом надо обеспечить возмож­ность свободного подведения под насос сосуда Дьюара и печи. Сосуд Дьюара подвешивается на ушки, закреп­ленные болтами, стягивающими пристыковочный фланец насоса с фланцем вакуумного клапана.

 

Момент постановки насоса в вакуумную систему и момент использования его для откачки сосуда можег разделять значительный промежуток времени. Поэтому перед началом работы насоса полезно провести повтор­ную трехчасовую регенерацию цеолита. Регенерация производится при закрытом клапане, соединяющем его с вакуумной системой при отсутствии пробки в патруб­ке 8 (см. рис. 4-3). Перед выключением печи (или сразу после выключения) патрубок 8 плотно закрывают рези­новой пробкой 9. Затем печь выключают.

 

После охлаждения насоса до температуры, близкой к комнатной, под него подводят сосуд Дьюара так, что­бы баллон насоса полностью находился в сосуде Дьюара. В сосуд Дьюара заливают жидкий азот. После прекращения бурного кипения азота, что свидетельству­ет о том, что баллон и цеолит в нем охладились до тем­пературы, близкой к минус 1960C ((температура кипения жидкого азота), открывают вакуумный клапан 3 (или 4) и 5 (см. рис. 4-4), т. е. начинают откачку сосуда.

 

На первоначальное охлаждение насоса расходуется около 6 л жидкого азота. В дальнейшем расход жидкого азота составляет 0,5—0,6 л/ч. Уровень жидкого азота надо поддерживать на высоте верхнего края баллона, допуская понижение его на 15—20 мм. Большое пониже­ние уровня вызывает десорбцию газа из верхних слоев цеолита и повышение давления. Повышение уровня при­водит к увеличению расхода азота.

Цеолит марки 5А дает возможность получать оста­точное давление не хуже 9,1•1O-1 Па( 7•1O-3 мм рт. ст.) при поглощении 1 г цеолита 20 см3 влажного атмосфер­ного воздуха комнатной температуры и не хуже 13 Па (10-1 мм рт. ст.) при поглощении 100 см3. Такое удель­ное количество газа поглощается цеолитом при откачке 100-литрового сосуда насосом ЦВН-1-2 от атмосферного давления до 13 Па.

 

Регенерация цеолита в вакууме заметно снижает достижимое остаточное давление при малых количествах поглощенного газа (5,3-1(H Па при поглощении 1 г цеолита 20 см3 воздуха) и практически не изменяет остаточное давление при больших (100 см3 воздуха и более) количествах поглощенного газа. Регенерация в вакууме необходима, когда цеолитом сорбировано много воды, которая может вызвать его разрушение при нагреве в атмосфере. Регенерацию в вакууме можно заменить регенерацией в потоке сухого воздуха или азота.



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 134 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru