Методика расчета вакуумной системы
Выберем для проектировочного расчета вакуумную систему установки, обеспечивающую возможность получения высокого вакуума.
Исходные данные:
1. Суммарное газовыделение и натекания Q=9*10-6 м3 Па/с;
2. Рабочее давление Р = 10-5 Па;
Выбор высоковакуумного насоса.
В соответствии с условием для высоковакуумной откачки выбираем турбомолекулярные насосы серии ТМН с предельным давлением рпр =10-6…10-7 Па и диапазоном быстрот действия от 10 -2 до 5 м3/с [1].
Эффективную быстроту откачки в откачиваемом объекте определяем по формуле [1]:
Sэф1 = Q/Р1 =9*10-6 / 10-5=0,9 м3/с.
Для нахождения номинальной быстроты действия воспользуемся формулой [1]:
Sm1 = 
= 9*10-6 /(0,5*10-5 -10-7) = 1,84 м3/с,
где Рпр1 =10-7 Па – предельное давление насоса,
Р1 = 10-5 Па - рабочее давление в камере,
Кu1 =0,5 – коэффициент использования насоса.
Ближайший по быстроте действия турбомолекулярный насос ТМН-5000 имеет следующие характеристики:
Диапазон рабочих давлений – 5*10-7…1*10-2 Па
Быстрота откачки воздуха в рабочем диапазоне давлений – 6,3 м3/с
Предельное остаточное давление 10-7 Па
Наибольшее выпускное давление 100 Па
Частота вращения ротора 100 об/мин
Мощность электродвигателя 2 кВт
Расход охлаждающей воды 0,02 дм3/ с
Диаметр впускного патрубка – 500 мм
Диаметр выпускного патрубка – 100 мм
Масса насоса – 1500 кг.
Выбор низковакуумного насоса.
Рабочее давление механического насоса выбираем исходя из
предельного давления предыдущего насоса (φ=2):
Р2=Рпр1/ φ = 100/2= 5*10-1 Па
Предельное давление Р2 могут обеспечить пластинчато-роторные насосы.
Определяем для второго насоса эффективную быстроту откачки в откачиваемом объекте
Sэф1 = Q/Р2 =9*10-6 / 5*10-1=1,8 *10-5 м3/с.
Номинальная быстрота действия равна:
Sm2 = 
= 9*10-6 /(0,5* 5*10-1 -1*10-2) = 3,5*10-7 м3/с,
где Рпр2 =10-2 Па – предельное давление насос,
Р2 = 5*10-1 Па - рабочее давление в камере,
Кu1 =0,5 – коэффициент использования насоса.
По рассчитанным значениям выбираем пластинчато-роторный насос 2НВР-5ДМ.
Насос имеет следующие характеристики:
Диапазон рабочих давлений – 5*10-2…1*105 Па
Быстрота откачки воздуха в рабочем диапазоне давлений – 0,0050 м3/с
Предельное остаточное давление, парциальное – 1*10-2 Па
Наибольшее выпускное давление 100 Па
Частота вращения ротора 1430 об/мин
Мощность электродвигателя - 0,55 кВт
Диаметр впускного патрубка – 16 мм
Диаметр выпускного патрубка – 100 мм
Масса насоса – 30 кг.
Выбор манометров
Исходя из того, что давление для турбомолекулярного насоса Р1=10-7, следует применить магнитный преобразователь, предел измерения которого составляет 10…100 ÷ 10 -11 Па.
Рис.1 Электродные системы магнитных преобразователей
а) ячейка Пеннинга;
б) магнетронная;
в) инверсно-магнетронная.
Рис. 2 Схема магнетронного преобразователя с уменьшенными фоновыми токами
Для механического насоса, Р2 = 5·10-1 Па следует применить деформационный мембранный преобразователь, диапазон давлений для которого составляет 105-10 -1 Па.
Рис. 3 Деформационные мембранные преобразователи