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