Разработка быстродействующего высоковакуумного натекателя с блоком управления и исследование динамических характеристик вакуу

Актуальность работы
- Проведение анализа быстропротекающих процессов газовыделения в вакууме
(газовыделение при трении,
система диагностики,
технологические процессы, и др.)
- Учет влияния динамики вакуумной системы
- Проверка математических моделей

Цель работы
Разработка быстродействующего высоковакуумного натекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы

Задачи:
1. Разработать натекатель, способный напускать газ в вакуумную камеру в виде коротких импульсов прямоугольной формы.
2. Провести серию экспериментов с напуском газа
в вакуумную камеру для проверки модели.
3. Провести анализ полученных экспериментальных данных и сравненить их с созданной ранее математической моделью.

Виды натекателей
На данных чертежах представлены схемы наиболее распространённых натекателей: слева – тарельчатый натекатель, в середине – игольчатый натекатель, справа - пьезонатекатель.

Экспериментальные исследования
Исследование динамики вакуумной системы. Оборудование
(Пьезонатекатель).
1-корпус; 2-пьезостолбец; 3-шток; 4-крышка; 5-клеммы; 6-уплотнительное кольцо; 7-стопорный винт; 8-тарельчатая пружина;
Использована конструкция натекателя, разработанного д.т.н. Авдиенко А.А. компания ОАО «МЭТИС».

Экспериментальные исследования
Исследование динамики вакуумной системы. Оборудование
(Блок управления).

Расчёт времени импульса и времени паузы.

Экспериментальные исследования
Измерение быстроты откачки
методом постоянного давления
Схема установки для измерения быстроты откачки методом постоянного давления: 1-откачиваемая камера; 2-бюретка; 3-вентиль(натекатель); 4-вакууметр; 5-магниторазрядный насос;

Экспериментальные исследования
Исследование динамики вакуумной системы.
Измерение быстроты откачки.
S=Kб.nt/(p.t)
Где S-быстрота откачки; nt-количество делений, на который поднялся уровень масла за время t; p-давление в вакуумной камере; Кб-коэффициент бюретки, который измеряется по следующей формуле:
Kб=pатм.V1
где pатм-атмосферное давление; V1-объём одного давления.

Экспериментальные исследования
Исследование динамики вакуумной системы.
Измерение быстроты откачки.

Экспериментальные исследования
Исследование динамики вакуумной системы. Схема вакуумной системы.

Экспериментальные исследования
Напуск сухого воздуха.
Изменение давления при регулируемом напуске сухого воздуха как функции длительности импульса b для значений b=0,5; 4; 8; 15 с, при постоянном периоде Т=16 с.
а)
б)
Изменение давления в вакуумной системе при напуске импульсов газа
Управляющие импульсы пьезонатекателя, соответствующие импульсам газовыделения

Математическая модель
А-амплитуда; η- безразмерный аналог b (длительность импульса); Т- безразмерный аналог Тt(период между пиками).

Выводы
Разработан пьезонатекатель с системой управления для импульсной подачи газа в вакуумную камеру, который показал хорошую работоспособность.
Экспериментально методом постоянного давления была определена быстрота откачки в диапазоне давлений от 1 до 3*10-5 Па, которая составила 71 л/с.
Проведены экспериментальные исследования, которые в целом подтверждают выдвинутые ранее теоретические предположения о поведении давления при импульсном газовыделении в зависимости от изменения длительности импульса.