Способ обезгаживания материалов в вакууме
ОП ИСАНИЕ
И306РЕТЕНИЯ
К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<ю 966783 (72) Авторы изобретения
В. А. Вишневский, Б. П. Ефимчук и A. И. Ломакин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОББЗГАЖИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ
В ВАКУУМЕ
Изобретение относится к вакуумной технике н может быть использовано в машиностроении, металлургии, химической и пи. щевой промышленности, например, при подготовке изделий перед испытаниями на герметичность, перед сваркой, при сублимации пищевых продуктов.
Известен способ обеэгаживания материалов, заключающийся в том, что материал помещают в вакуумную камеру и производят ее непрерывную откачку до получения требуемых характеристик материала . (1).
Недостатком укаэанного способа является большая продолжительность процесса с малой скоростью выделения газов, например, иэ металлов.
Известен также способ обеэгаживания материалов в вакууме, включающий размещение материала в вакуумной камере, его нагрев и откачку до достижения заданногоостаточного давления (2) .
Недостатком укаэанного способа является потребность в больших энергетических: затратах на выполнение процесса вследстве того, что время обеэгаживания определяется непроизводительностью средств откачки, а гаэосодержанием материала и скоростью газоотделения, которая, как правило, невелика и медленно меняется с изменением остаточного давления.
Кель изобретения — снижение энергетических затрат на обеэгаживание материала в вакууме.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу рбезгаживания материала в вакууме, включающему размещение материала в вакуумной камере, его нагрев и откачку до достцжения заданного остаточного давления, откачку осуществляют циклически, чередуя ее циклы с циклами выдержки при отключенных средствах откачки, в течение, которых давление в камере повышают за счет гаэоотделения в 10 — l04 раэ по сравне20 нию с давлением в конце первого цикла откачки.
В отличие от прототипа, где обезгаживание материала осуцествляется путем непрерывной откачки вакуумной камеры, по
966783
Показатели
Время, ч откачки
3,0
3,8
2,55 выдержки общее
33,7
33,9
5,48
8;03
37,5
36,9
3 предлагаемому способу обезгаживание выполняется чередованием операций откачки и выдержки без откачки материала в вакууме, причем в процессе выдержки обезгаживание происходит за счет созданного в вакуумной камере разрежения. В результате выполнения обеэгаживания по предлагаемому способу, при неизменной общей продолжительности процесса, энергоэатраты снижаются, так как в процессе выдержки затрат энергии на откачку не требуется.
Способ осуществляют следующим образом.
После загрузки изделия в вакуумную камеру, последнюю откачивают до достижения давления, близкого к равновесному, опреде- 15 ляемому равновесием процессов удаления газов иэ камеры и выделения газов из обеэгаживаемого материала. Вследствие того, что скорость газоотделения, зависящая от разности парциальных давлений газа в материале и в вакуумной камере, медленно изменяется во времени и,мало зависит от величины разрежения в камере, а производительность
„средств откачки в рабочем диапазоне давле1ний практически прямо пропорционально давлению, достигнутое равновесное состояние процессов "откачка-газоотделение" характеризуется обычно низкой эффективностью использования средств откачки.
Качественная характеристика указайюго равновесия показана на фиг. 1, где прямая 1 является харакетристикой газоотделения материалов, а прямая 2 — характеристика проюводительности откачных средств.
Поэтому после достижения остаточного давления, близкого к равновесному, отключают средства откачки и осуществляют выдержку, во.время которой продолжают обезгаживание материала с медленно меняющейся во времени скоростью газоотделения без удаления вьщеляющегося газа ю объема. В зависимое* ти от условий обеэгаживания длительность выдержки целесообразно выбрать такой, чтобы за время выдержки давление в камере
4$ повысилось за счет газоотделения в 1010 раэ по сравнению с давлением в конце первого цикла откачки.
Затем операции откачки и выдержки повторяют до достижения заданного остаточного давления, характеризующего степень обезгажнвания материала.
На фиг.: 2 приведена качественная характеристика процесса обезгаживания по данному способу (кривая 3) способу-прототипу (кривая 4).
Пример. Обеэгаживание изделий из материала ССТФИ производят в вакуумной камере объемом 11,2 мз (собственное натеканне 5 10"з л. тор/c), оснащенной механическим насосом ВН-7Г (быстрота дей* ствия 59 л/с, мощность электродвигателя
6,5 кВг, расход воды 2500 л/ч) и паромасляным агрегатом ВА-8-4ПР (быстрота действия 2500 л/с, мощность нагревателя
2,8 кВт, расход. воды 500 л/ч). Показания манометров и время фиксируются оператором. Площадь поверхностей газоотделения изделия около 15 м . Испытано,5 изделий. Исходное газоотделение при 20-25 С каждого юделия составляет 210,06 л тор/с.
Изделия У 1 и Р 2 обеэгаживаются при непрерывной откачке: первое — с помощью пароструйного агрегата, второе — с помощью механического насоса. Время обеэгаживания до 0,2 л тор/с (остаточное давление 1
10 4 тор): первого изделия 35,8 ч; вто.
РОГΠ— Около 37 ч.
Три последующие изделия обезгаживают по предлагаемому способу: У 3 — при нюком вакууме, N 4 — при высоком вакууме, У 5 — при низком вакууме и нагреве иэделия до 50-60 С. Результаты об. работки экспериментальных данных для изделий и 3, 4, 5 по определению затрат охлаждающей воды и электроэнергии при, обезгаживании ювестным и предлагаемым способом, а также экономии затрат приведены в таблице.
При обработке данных учтены затраты энергии и воды на разогрев и охлаждение пароструйного насоса в течение 1 ч на каждый процесс. т, Изделие, N о
Продолжение таблицы 966783
Изделие, Р
3, 4 э
Электроэнергия, кВт.ч. затраты по ПС
16,6 19,5
61,1 затраты по ИС
240,0
1 1 1,5
52,2
40,4
220,5 экономия
35,6
Доля экономии электроэнергия, %
68,2
91,7
36,2 расход воды, м .
14,0 затраты по ПС затраты по ИС
7,5
6,26
92,0
2),25
20,07
84,5
7,25 экономия
13,81
34,0
68,7
Доля экономии воды, % 91 7 й» ..
Из таблицы видно, что предлагаемый способ обеспечивает значительное снижение энергозатрат при обезгаживании материалоэ» ,в вакууме по сравнению со способом-прото* ттом Формула изобретения
Способ обезгаживания материалов в вакууме, включающий размещение материала .в вакуумной камере, его нагрев и. откачку .до достижения заданного остаточного давле-. ния, отличающийся тем, что, с целью снижения, энергетических затрат, ап откачку осуществляют пиклически, чередуя ее циклы с циклами выдержки при отключенных средствах откачки, .в течение кото:рых давление в камере повышают эа счет гаэоотделения в 10 — 10 раз по сравнению с давлением в конце первого цикла откачки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
l. Черепнин Н. Основы очистки, обезгаживания и откачки в вакуумной технике.
М., "Советское радио", 1967, с. 301 — 302.
2, Пипко А. Конструирование и расчет вакуумных систем, М„"Энергия", 1979, с. 37. ю
966783
Составитель А. Захаров
Техрсд M.Ðåéâåñ Корректор Е. Рошко.Редактор A. Долинич
Заказ 7889/71 Тираж 761 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4