chernovik_otcheta


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Новоуральский технологический институт (колледж НТИ НИЯУ МИФИ)

Цикловая методическая комиссияобщетехнических дисциплин, спецтехнологии и экологии

Отчет по производственной практике

На тему: “ Эксплуатация геттерно – ионного вакуумного насоса ”.

Подготовил студент группы КРИ-40Д

Чамбуткин А.В.

Проверил преподаватель

Стародубцева А.Н.

Новоуральск, 2013

Содержание:

1. Введение

2. Описание оборудования

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

УПК.240602.КРИ-40Д

3. Принцип действия

4. Расчет по выбору оборудования

5. Технико-экономический расчет

6. Охрана окружающей среды

7. Правила техники безопасности

8. Заключение

9. Список литературы

Лист

Введение

Началом научного этапа в развитии вакуумной техники можно считать 1643 г., когда Торричелли впервые измерил атмосферное давление. Около 1650 года Отто фон Герике (Otto von Guericke) изобретает механический поршневой насос с водяным уплотнителем. Изучалось поведение различных систем и живых организмов в вакууме. Наконец, во второй половине XIX в. человечество шагнуло в технологический этап создания вакуумных приборов и техники. Это было связано с изобретением ртутно-поршневого насоса в 1862 году и потребностью в вакуумировании со стороны нарождающейся электроламповой промышленности. Начинают изобретаться такие вакуумные насосы: вращательный, криосорбционный. В СССР становление вакуумной техники началось с организации вакуумной лаборатории на ленинградском заводе «Светлана». Началось бурное развитие электроники и новых методов физики.

Для получения той или иной степени вакуума требуются соответствующие насосы или их комбинация. Выбор насоса определяется родом и количеством пропускаемых насосом газов и диапазоном рабочих давлений насоса и его параметрами. Не существует такого насоса, с помощью которого можно было бы обеспечить получение вакуума во всем диапазоне давлений с приемлемой эффективностью. Вакуумный насос является основным средством откачки в вакуумной технике. Данная установка разработана для исследования геттерно – ионного вакуумного насоса. контролируемыми параметрами являются: сорбционная емкость и быстрота действия насоса. Давление запуска – наибольшее давление во входном сечении вакуумного насоса, при котором насос может начать работу. быстрота действия – это быстрота откачки, создаваемая насосом во входном сечении, т.е. объём газа проходящий через впускное сечение насоса в единицу времени при определённом давлении. Быстрота действия высоковакуумного насоса может быть определена двумя методами: постоянного давления и постоянного объёма. Метод постоянного давления заключается в измерении потока газа, откачиваемого насосом. Быстрота действия насоса рассчитывается по формуле:

, м3

где: q – поток откачиваемого газа, м3па/с.

Рдавление на входе в насос, Па.

Метод постоянного объёма позволяет определить быстроту действия насоса по скорости понижения давления газа в камере известной вместимости:

м3

где: Vвместимость камеры, м3;

время между показаниями давления P1 и P2, с;

Р1 и Р2 – давление газа в камере, Па.

Описание оборудования

Геттерно – ионный вакуумный насос ЦВН-1-2, Цеолитовый вакуумный насос. Масса цеолита в насосе – 1кг. В комплект входит два насоса, которые работают поочередно для создания форвакуума. Геттерно-ионные насосы позволяют создавать разрежение порядка 5 • 10-9 мм рт. ст. и ниже.Дальнейшее развитие геттерно-ионные насосы с термическим испарением титана получили в конструкции, называемой «орбитрон».В насосе типа «орбитрон» удачно сочетаются относительная простота конструкции с высокой стабильностью работы. Внутри корпуса размещен центральный электрод (анод) с титановым цилиндром. Верхняя часть электрода защищена трубкой. На пластине укреплен керамический стержень, на котором крепится катод, изготовленный из вольфрамовой проволоки диаметром 0,15 мм. Токовводом и экраном катода служит проволочка из тантала диаметром 0,38 мм. Корпус насоса заземлен, а на центральный электрод подается положительный потенциал до 5 кВ. Пластина и экранная трубка находятся под потенциалом катода. Расположение и конфигурация катода и танталового токоввода выбраны так, что осевая и радиальная симметрия электрического поля нарушена. Кроме того, к катоду приложено положительное напряжение смещения (от 50 до 250 В) относительно корпуса насоса. В результате электроны, эмитируемые катодом, движутся со скоростью, имеющей осевую, радиальную и тангенциальную составляющие. Ввиду того что электрическое поле несимметрично и векторы скоростей электронов составляют некоторый угол по отношению к силовым линиям электрического поля, направление движения электронов будет непрерывно меняться и их попадание на центральный электрод, имеющий малое поперечное сечение, затруднено.

Титан образует практически нелетучие при комнатной температуре устойчивые твердые соединения или твердые растворы почти со всеми газами, имеющимися в вакуумных системах, кроме инертных газов и углеводородов.При испарении газопоглотителя в замкнутом объеме на стенках образуется свежий активный слой, на поверхности которого происходит контактное поглощение газа в результате физической адсорбции, хемосорбции, а также химических реакций и растворения газа в твердой фазе.При возбуждении и ионизации откачиваемых газов за счет электрического разряда или электронных потоков поглощение газов активными пленками идет более эффективно. С другой стороны, процесс ионизации дает возможность связать и инертные газы.В современных геттерно-ионных насосах обычно совмещены геттерные и ионные методы откачки.

рисунок 1 – Схема устройства геттерно – ионного насоса;

1 — прямонакальный вольфрамовый катод;

2 — два титановых испарителя;

3 — анод;

4 — водоохлаждаемый корпус;

5 — фланец насоса;

6 — патрубок подсоединения насоса предварительной откачки

Принцип действия

Принцип действия основан на поглощении газов периодически или непрерывно напыляемой пленкой активного вещества (чаще всего титана) и улучшении откачки инертных газов и углеводородов за счет ионизации и улавливания положительных ионов отрицательно заряженными элементами насоса, также запыляемыми активным веществом. Испарение титана в геттерно-ионных насосах может происходить как из твердой, так и из жидкой фаз.Внутри водоохлаждаемого корпуса размещены прямонакальный вольфрамовый катод , два испарителя и анод , смонтированные на металло-керамических изоляторах, уплотненных с днищем. Для предварительной откачки в крышке насоса предусмотрен патрубок. Корпус и крышки уплотняются металлическими уплотнениями. Подготовка насоса к работе состоит в предварительном обезгаживании при температуре 250—300 °С и давлении 2 • 10-5 мм рт. ст. в течение 4—6 ч.Общий запас титана составляет около 7 г. При мощности на испарителе 200 и 240 Вт достигается скорость сублимации титана 5 и 15 мг/ч и обеспечивается срок службы насоса 1500 и 500 ч соответственно.Скорость сублимации титана мало меняется в течение сотен часов работы насоса вплоть до использования 80 % запаса титана при условии, что мощность, необходимая для нагрева испарителя, поддерживается постоянной. Как уже отмечалось, химически активные газы поглощаются пленкой титана, непрерывно напыляемой на поверхность корпуса.Прогрев этого насоса осуществляется внутренним нагревателем, роль которого выполняет анод, изготовленный из молибденовой проволоки. Эксплуатация насоса упрощается, так как отпадает необходимость в применении внешней теплоизоляции, а подводимая для нагрева энергия используется более эффективно. Предельное давление одного насоса ЦВН-1-2 составляет 1,33 Па. При последовательной работе двух насосов достигается давление 0,1 Па.

Эксплуатация и обслуживаниеПуск насоса производится в такой последовательности. Насос откачивают до давления 1 • 10-3 Па (1 • 10-5 мм рт. ст.). Сливают воду и продувают систему охлаждения сжатым воздухом. Включают внутренний нагреватель, которым насос прогревается в течение 10 ч. По окончании общего прогрева насоса производят обезгаживание испарителя и катода. После охлаждения корпуса насоса до температуры ниже 100 °С в систему охлаждения подается вода. В момент пуска расход воды не должен превышать 50 л/ч. Последнее вызвано тем, что, если насос недостаточно остыл, в системе охлаждения может сильно возрасти давление в результате образования большого количества пара. Затем включают испаритель, с этого момента насос начинает откачку. Включают катод. Плавно, в течение 30 мин, напряжение на аноде увеличивают до 1200 В. В дальнейшем насос может производить откачку без вспомогательных средств откачки. Вакуумный клапан, соединяющий насос со вспомогательными средствами откачки, перекрывают. Естественно, если в откачиваемом сосуде присутствует большое количество инертных газов, откачка его вспомогательными средствами откачки не прекращается и клапан оставляют открытым. Выключение насоса производится в обратной последовательности.В процессе эксплуатации геттерно-ионных насосов, так же как и геттерных насосов, требуется периодическая чистка корпуса насоса от пленок титана. Необходимая периодичность чистки определяется режимом работы насоса, рабочим давлением, количеством напусков атмосферного воздуха, количеством прогревов установки и т. д. Рекомендуется чистить насос после полного испарения трех-четырех блоков испарителей. Требования техники безопасности при чистке корпуса геттерных и геттерно-ионных насосов одинаковы.

Расчет по выбору оборудования

По заданию мною был выбран геттерно-ионный вакуумный насос.

Цена насоса была взята из курсового проекта. Транспортные расходы составили 30% от стоимости оборудования. Расходы на монтаж составили 10% от стоимости оборудования. Общая стоимость рассчитывалась по данным суммы, транспортных расходов и расходов на монтаж.

Таблица 1 – Расчет стоимости оборудования;

№ п/п

Наименование элемента

Цена на период расчёта

Кол-во

Сумма в руб.

Транспортные расходы в руб.(30% от суммы)

Расходы на монтаж в руб.

Общая стоимость в руб.

1

2

3

4

5

6

7

8

1



Насос ЦВН-1-2

3500

2

6000

1800

600

8400

Общая стоимость оборудования составила 8400 рублей.

Технико – экономический расчет;

Расчет зарплаты рабочим. Данные сводятся в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчет зарплаты рабочим

Наименование работы

Разряд работы

Общая норма времени руб./ч.

Заработная плата, руб.

Основная

Дополнит.

Начисл.

Всего

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Сварка

4

12.5

149.3

746.5

149.3

2388.8

2

Сборка

4

4

382

441

88.2

1411.2



3

Наладка

4

14

1522.22

761.11

152.2

2435.53

Всего:

3897.22

1948.61

389.4

6235.53

Основная заработная плата рассчитывалась как произведение общей нормы времени на время, за которое была выполнена работа:

Сварка = 12.5*12 = 149,3 руб;

Сборка = 95*4=382 руб.

Наладка = 107,8*14=1522,22 руб.

Дополнительная заработная плата принята в размере 50% от основной, а начисление 10% от основной зарплаты.

Итого, общие затраты (Uобщ) составили: Суммарная заработная плата рабочим + Общая стоимость оборудования.

Uобщ.= 6235,53 + 8400 = 14635 ( руб. ).

Охрана окружающей среды;

Заключается в своевременном и точном исполнении эксплуатационных инструкций, а так же соблюдении правил техники безопасности и прочих инструкций, прилагающихся и заведенных на предприятии. В зависимости от того, какими свойствами обладает рабочее вещество, подбирают соответствующее время работы и сроки утилизации расходников. Особенно важно в установленные сроки предоставлять использованный геттер на утилизацию или переработку в места, оборудованные специальными установками, которые способны обеспечить защиту окружающей среды от проникновения сорбирующих веществ. Охрана окружающей среды обеспечивается при постоянном контроле органов государственной власти и уполномоченных органов по вопросам утилизации производственных отходов. Места и сроки утилизации указываются в паспортах изделий, а так-же в государственном стандарте. Такие места должны соответствовать требованиям, предъявляемым к данному виду отходов и иметь обязательные даты последней проверки на соответствие экологическим стандартам. В случае аварийной ситуации, необходимо обеспечивать безопасность окружающей среды от любых негативных последствий вызванных разливом, высыпанием, горением, а так же иных путей поступления вредных или едких химических веществ в сточные воды, окружающий воздух, чистую одежду и т.д. В зависимости от степени опасности вещества, подбирается класс помещения и составляется акт о предоставлении специальных мероприятий по защите окружающей среды от этих негативных воздействий. Сертификат, выдаваемый предприятию должен соответствовать всем предъявляемым требованиям законодательства РФ. Любые выхлопные патрубки насосов, выходящие из здания к окружающей среде, должны иметь специальные фильтры, класс которых должен так-же соответствовать классу вещества, которое они фильтруют. Охлаждающая вода должна так-же проходить специальную очистку от вредных веществ или утилизироваться в места и сроки, установленные законом. Воздух рабочей зоны должен находиться в пределах установленных норм и контролироваться специальными приборами защиты и контроля, выбираемыми в зависимости от класса опасности рабочего вещества. Эти и другие мероприятия по защите окружающей среды обеспечат безопасное проведение работ на оборудовании и помогут установить качественный контроль за деятельностью того места где будет установлен данный тип насосов.

Правила техники безопасности;

При монтаже насоса и его эксплуатации необходимо учитывать его опасные и вредные факторы.

К опасным факторам относится:

Электрическое напряжение насоса 220В;

Нагрев некоторых частей оборудования до высоких температур;

К вредным факторам относится:

Работа с жидким азотом;

Перед работой на установке необходимо проверить:

Наличие и исправность заземления проводов электропитания;

Внешнюю целостность оборудования и вакуумных соединений;

Надёжность крепления оборудования на каркасе стенда;

Исправность маховиков вентилей;

Наличие крепления ограждающим элементов.

В процессе работы на установке необходимо соблюдать порядок эксплуатации в соответствии инструкцией на оборудовании.

При заливке жидкого азота необходимо использовать средства индивидуальной защиты: очки и перчатки и не допускать разбрызгивания азота.

Для обеспечения вакуумной гигиены необходимо поддерживать на установке чистоту всех поверхностей, а также чистоту воздуха и оставлять не работающую установку на вакууме.

Во избежание поражения персонала электрическим током, корпуса всех потребителей электрического тока должны быть заземлены. К заземленным элементам относятся: корпус вторичного прибора, насосы ЦВН. Питание установки должно производиться с отдельного электрощита.

Для исключения поражения работающего с установкой персонала вращающимися элементами оборудования, или горячим нагревателем насоса необходимо изготовить и установить ограждения.

Для удобства работы и исключения ошибок персонала, которые могут привести к травме, необходимо обеспечить свободный доступ ко всем органам управления установкой, выполнить их маркировку.

При очистке титановой пленки с внутренней поверхности насоса, необходимо использовать суконные перчатки и респиратор, чтобы исключить попадание титановой пыли в органы дыхания, а так же избежать титановых вспышек, которые могут возникать при чистке металлической щеткой.

Заключение



В ходе выполнения отчета по производственной практики, мною был изучен гетеррно-ионный вакуумный насос. Произведены расчеты: по выбору оборудования, технико-экономический расчет, в результате которых была определена общая стоимость затрат на закупку, доставку, монтаж и наладку данного насоса. Общая стоимость составила 14635 рублей. Так-же мною была составлена статья об эксплуатации геттерно-ионных вакуумных насосов. В общих чертах, данный насос целесообразно использовать в области давлений до 10-4 Па. Данный тип насосов значительно хуже откачивает инертные газы. Но его главным достоинством является отсутствие рабочей жидкости(масла) что позволяет получать чистый вакуум, без углеводородистых и масленых загрязнений. Моими главными заключениями, в ходе выполнения данной работы, стали следующие факты: данный тип насосов имеет очень малое количество недостатков по сравнению с другими вакуумными насосами, это отсутствие вибрации, при отключении медленный рост давления в откачиваемом сосуде, не требуют постоянной работы форвакуумных насосов и очень быстро включаются в работу.

Список используемой литературы

А.И.Пипко, В.Я.Плисковский, В.П.Титушина – Основы вакуумной техники;

Лобов В.А — Экономика на предприятии;

http://www.wikipedia.вакуумные насосы




Предыдущий:

Следующий: