Конструирование и расчет прочности шлюзовой камеры (стр. 2 из 2)
Рисунок 8 - Схема вакуумной системы:
1 - откачиваемый сосуд (шлюзовая камера), 2 – трубопровод, 3 – кран, 4 – манометр, 5 – вакуумный насос
Для определения длительности откачки будем считать, что процесс откачки из сосуда 1 (рис. 8) происходит так медленно, что температура газа в сосуде постоянна и равна температуре стенок сосуда. Tогда за время dt из сосуда 1 объемом V удаляется количество газа, равное S0•p•dt, где p– меняющееся в процессе откачки давление газа в сосуде 1; S0 – эффективная быстрота откачки сосуда.
За этот же промежуток времени в объем сосуда 1 поступает с постоянной скоростью количество газа (за счет натекания), равное [4]
Q'∑dt,
где Q'∑ - суммарный поток газа, поступающий в сосуд 1 за счет натекания и газовыделения.
Уравнение материального баланса, откачки сосуда имеет вид [4]:
Vdp = Q'∑dt – S0pdt,
где V - объем сосуда.
После разделения переменных получим:
dt = dp/(Q'∑/V – S0p/V),
откуда в предположении, что Q'∑ и S0 при откачке не меняются, получим
t = V/S0ln((pнач– Q'∑/S0)/(p – Q'∑/S0)),
где pнач - давление в сосуде 1 перед началом откачки.
Для используемого вакуумного насоса (НВР-1Д) быстрота действия S0 = 1 л/с,
V = 26,4 л, pнач = 1 атм, p = 10–2 мм рт. ст., Q'∑ был принят равным нулю из-за пренебрежимо малого натекания и газовыделения. При данном конечном давлении откачки камеры снижением быстроты действия насоса можно пренебречь (предельное давление откачки насоса составляет 10–4 мм рт. ст.).
t=26,4/1ln(1,01∙105/1,3)=292,5 с
Данная оценочная длительность откачки (менее 5 минут) вполне приемлема для практического использования.
Перед использованием шлюзовой камеры надо чётко исполнять правила техники безопасности:
· Перед тем, как начать откачку воздуха из камеры, нужно убедиться, что обе двери камеры закрыты.
· Периодически смазывать резиновые уплотнения камеры.
· Не вносить в камеру лёгкокипящие жидкости в открытой посуде.
· Вещества вносить только в специальной закрытой посуде, выдерживающей разность давлений, создаваемую при откачке воздуха.
· Следить за количеством и чистотой масла в вакуумном насосе.
· Аккуратно закрывать двери камеры, чтобы не нанести себе травмы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполненной работы была сконструирована, рассчитана на прочность и построена шлюзовая камера для внесения приборов, материалов и инструментов в перчаточный бокс, без нарушения чистоты его атмосферы. Шлюзовая камера отвечает всем выше приведённым техническим характеристикам. По результатам механических расчётов самых напряженных узлов камеры можно сделать вывод, что шлюзовая камера будет исправно работать в течение длительного времени. Конструкция и технологические возможности построенной шлюзовой камеры очень близки к зарубежным аналогам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернин, И.М. Расчёты деталей машин / И.М. Чернин, А.В. Кузьмин, Г.М. Ицкович. Минск: Вышэйшая школа, 1974. - 592 с.
2. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. / под ред. В.И. Анурьева. Москва: Машиностроение, 2001. - Т. 1. - 914 с.
3. Основы вакуумной техники: учебник для техникумов / А.И. Пипко,
В.Я. Плисковский, Б.И. Королёв, В.И. Кузнецов; 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1981. - 432 с.