5. Вводы поступательного движения в вакуум

а) Высоковакуумный поступательный ввод с «чулком» (разработчики Е.А. Деулин, В.П. Михайлов)

Рис. 75 Высоковакуумный поступательный ввод.

Обозначения: 1 – шток; 2,11 – гайка натяжная для уплотнения кольца; 3,9 – втулка нажимная; 4,8 – уплотнительное кольцо; 5 – кольцо наружное охватывающее чулок; 6 – чулок (уплотнительный элемент движущегося вала); 7 – стенка вакуумной камеры (фланец)

б) Сверхвысоковакуумный планетарный резьбовой ввод поступательного движения (стандарт СТП Е 28-80, разработчики Е.А. Деулин, В.А. Марусов). Монтируется на фланце.

Рис. 76 Сверхвысоковакуумный планетарно-резьбовой ввод поступательного движения.

Обозначения: 1 – шток; 2 – корпус; 3 – сильфон; 4 – колеблющаяся гайка, совершающая круговые плоские параллельные движения; 5 – эксцентрик; 6 – шестерня приводная; 7 – стенка вакуумной камеры; 8 – электродвигатель

Лекция №27.

Конструкция внутреннего камерного устройства.

Схема внутрикамерного устройства типовой вакуумной установки показана на рис. 1. На схеме показаны основные источники газовыделения, ухудшающие рабочий вакуум.

Рис.1. Вакуумная напылительная установка.

1-ввод движения барабана.

2-барбан.

3-крышка съемная (вакуумный фланец).

4-ввод поворота заслонки.

5-заслонка.

6-токоввод силовой.

7-испаритель резистивный (инструмент).

8-затвор системы откачки.

Расчет газовыделения из элементов арматуры вакуумных установок.

Суммарный поток газовыделеения Q_ из различных элементов (вакуумной камеры, внутривакуумной арматуры) различных элементов, поверхность которых обращена в вакуум может быть определен:

Q_ = Q_Г + Q_И + Q_П + Q_Н + Q_К,

где Q_Г - поток газовыделения (десорбции) с поверхностей, обращенных в вакуум, м³·Па·с^-1;

Q_И - поток испарения веществ с поверхности в вакуум, м³·Па·с^-1;

Q_П - поток, образованный за счет проницпемости тонких стенок, м³·Па·с^-1;

Q_Н - поток натекания через неплотности, м³·Па·с^-1;

Q_К - поток газовыделения из кинематических пар, м³·Па·с^-1.

Рассмотрим последовательно все составляющие суммарного потока газовыделения.

1. Газовыделение (десорбция) с внутренних поверхностей. Для ненагретых поверхностей:

,

где q _{г ,} - удельное газовыделение материала (в ориентировачных расчетах принимается постоянным, см. табл. 1)

F_i, м² –площадь поверхности, обращенная в вакуум.

n – количество различных материалов, учитываемых в расчете.

После прогрева q _г резко убывает, поэтому прогрев является важнейшей процедурой, необходимой для получения сверхвысокого вакуума.

Таблица 1.

Удельное газовыделение некоторых конструкционных материалов

№	Материал	q г , м^3·Па·с^-1·м^-2 без прогрева	q г, м^3·Па·с^-1·м^-2 после прогрева в вакууме (450°, 10 час, 10^-5 Па)
1	Резина вакуумная	10^-3	
2	Фторопласт	310^-5	
3	Сталь малоуглеродистая	410^-4	310^-8
4	Сталь нержавеющая	10^-4	310^-9
5	Медь бескислородная	10^-5	10^-9

Из таблицы видно, что после прогрева в вакууме газовыделение уменьшается в 10⁴ – 10⁵ раз (!)

Для инструмента и деталей, нагреваемых свыше 500°С (нагревателей, испарителей, катодов, экранов и т.п.), учитывают газ, растворенный в толще материала. В первом приближении считаем, что газ равномерно выделяется из толщи нагретого элемента за время t_обр . Тогда при прогреве поток газовыделения из них составит:

Q_Г 

где m – масса нагретых деталей (до T>500),

t_обр – время выдержки при высокой t в вакууме,

g – газосодержание, , см. табл. 2.

Таблица 2.

Удельное газосодержание некоторых материалов

Материал	g,
Мо	0.3-1 (0.6)
W	0.2-0.7 (0.4)

( ) – значения, рекомендуемые при проведении расчетов.

Пример 1. Рассчитать поток газовыделения с торца резиновой манжеты размером d D = 20 40 мм.

Пример 2. Рассчитать поток газовыделения со стенок непрогретой цилиндрической камеры, изготовленной из нержавеющей стали, имеющей размеры D l = 250 300 мм.

Пример 3. Рассчитать поток газовыделения со стенок той же камеры, но после прогрева.