Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ВА)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 12 (всего у книги 50 страниц)
Вакуумное литьё
Ва'куумное литьё, процесс литья, при котором заполнение жидким металлом полости литейной формы ведётся в вакууме. При В. л. принудительное заполнение формы металлом сопровождается полным удалением из неё газов, что позволяет получать тонкостенные, плотные и высококачественные отливки. Применяются различные способы производства фасонных отливок методами В. л.: вакуумное всасывание металла в форму, расположенную над расплавом (рис. ), после чего кристаллизация происходит при атмосферном или повышенном давлении; вакуумное всасывание металла с использованием металлостатического давления (форма расположена под металлом); литьё в вакууме под давлением (в машине для литья под давлением при помощи вакуумированных прессформ); вакуумно-центробежная заливка и др. В. л. находит большое распространение в сочетании с вакуумной плавкой для производства фасонных отливок из спец. сталей и сплавов. Вакуум в зависимости от метода находится в пределах 40—0,3 н /м2 (0,3—2×10-3мм рт. ст. ).
М. Я. Телис.
Схема литья вакуумным всасыванием: 1 – кристаллизатор; 2 – водоохлаждаемая рубашка; 3 – расплав; 4 – металлическая форма.
Вакуумное масло
Ва'куумное ма'сло, жидкость с низким давлением пара при комнатной температуре; относится к вакуумным материалам. Применяется главным образом как рабочая жидкость в паромасляных насосах и уплотняющая жидкость в механических насосах, как смазочный материал трущихся частей вакуумных устройств, а также для наполнения жидкостных вакуумметров. Как рабочая жидкость паромасляных вакуумных насосов, В. м. должно обладать возможно более низкой упругостью пара при рабочей температуре в насосе и термической стойкостью, а также быть химически инертным по отношению к кислороду воздуха и откачиваемым газам.
В. м. получают вакуумной дистилляцией природных и синтетических жидкостей; по химическому составу различают минеральные, кремнийорганические и др. Наибольшее применение в вакуумной технике нашли минеральные и кремнийорганические В. м. В СССР получают следующие минеральные В. м.: ВМ-1, ВМ-2, ВМ-5 – применяют в паромасляных высоковакуумных насосах с предельным вакуумом без охлаждаемых ловушек соответственно не хуже 2,7 × 10-4 , 4,7 × 10-4 и 6,6 × 10-6 н /м2 (2 × 10-6 , 3,5 × 10-6 и 5 × 10-8 мм рт. ст. ), ВМ-4, ВМ-6 – в механических (форвакуумных) насосах (давление пара соответственно 5,3 × 10-3 —1,3 × 10-4 н /м2 , или 4 × 10-5 —1 × 10-6 мм рт. ст . и не выше 1,3 × 10-4 н /м2 , или 1 × 10-6 мм рт. ст. ); масло Г – в паромасляных бустерных насосах (предельный вакуум 10-2 н /м2 , или 10-4 мм рт. ст. ). За рубежом применяют минеральные В. м. – Вакуойль 220 (Польша), Апиезон В (Англия), Майван 20 (США) и др. В СССР и за рубежом в паромасляных высоковакуумных насосах используют следующие кремнийорганические масла: ВКЖ – 94А, ВКЖ – 94Б (СССР) – смесь этилполисилоксанов с предельным вакуумом соответственно не ниже 2,7 × 10-4 н /м2 (2 × 10-6 мм рт. ст. ) и не ниже 1,3 × 10-3 н /м2 (1 × 10-5 мм рт. ст. ); смеси метилфенилполисилоксанов – ПФМС – Л (СССР) с предельным вакуумом не ниже 2,7 × 10-4 н /м2 (2 × 10-6 мм рт. ст. ), силиконы ДС – 702, ДС – 703, ДС – 704, ДС – 705 (США) с предельным вакуумом от 2,7 × 10-4 до 6,6 × 10-7 н/м2 (от 2 × 10-6 до 5 × 10-9 мм рт. ст. ). Кроме того, применяют другие В. м., например полифениловые эфиры 5Ф4Э (СССР) и Конвалекс – 10 (США) с предельным вакуумом от 2,7 × 10-7 до 8 × 10-7 н/м2 (от 2 × 10-9 до 6 × 10-9 мм рт. ст. ).
Лит.: Королев Б. И., Основы вакуумной техники, 5 изд., М. – Л., 1964; Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1964; Левин Г., Основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1969.
Е. Н. Мартинсон.
Вакуумные измерения
Ва'куумные изме'рения, см. Вакуумметрия .
Вакуумные материалы
Ва'куумные материа'лы, материалы, применяемые в вакуумных аппаратах и приборах. Основные требования, предъявляемые к В. м., – низкое давление пара при рабочих температурах и возможность лёгкого обезгаживания. В. м. для оболочек вакуумных приборов, кроме того, должны быть мало газопроницаемы. Давление пара, газоотделение и газопроницаемость В. м. – основные свойства, определяющие верхний предел достижимого вакуума и возможность его сохранения в течение продолжительного времени. Другие требования к В. м. определяются областью их применения (см. Вакуумная техника ). Например, материалы для вакуумных ламп должны обладать достаточной прочностью при высоких температурах и быть хорошими изоляторами или, наоборот, проводниками.
В. м. можно подразделить на следующие основные группы: конструкционные материалы, геттеры (газопоглотители), вакуумные масла и материалы, применяемые как рабочие жидкости насосов и вакуумметров (например, ртуть), замазки, смазки, лаки и цементы. Некоторые свойства важнейших конструкционных В. м. приведены в табл. 1—3.
Табл. 1. – Неорганические конструкционные материалы
| Материалы | Температура при давлении паров 1,3мн/м» (10-5 мм рт. ст. ), °С | Температурный коэфф. линейного расширения в интервале от 0 до 100°С (a•107 ),°С-1 | Температура плавления, °С |
| Металлы Алюминий | 841 | 238 | 658 |
| Вольфрам | 2564 | 44 | 3410 |
| Железо | 1083 | 119 | 1535 |
| Медь | 934 | 165 | 1083 |
| Молибден | 1955 | 55 | 2625 |
| Никель | 856 | 133 | 1452 |
| Палладий | 1157 | 116 | 1554 |
| Платина | 1585 | 90 | 1773,5 |
| Серебро | 751 | 189 | 960,5 |
| Тантал | 2402 | 65 | 2996 |
| Титан (иодидный) | 1336 | 81(20—200°C) | 1725 |
| Цирконий (иодидный) | 1836 | 54(20—200°C) | 1845 |
| Сплавы Латунь Л-68 | – | 184 | 938 |
| Монель | – | 137 | 1250 |
| Нихром | – | 125 | 1400 |
| Фернико (ковар) | – | 45—55 (20—300°C) | 1450 |
| Сталь нержавеющая 1Х18Н9 (ЭЯ-1) | – | 160 | 1400 |
| 1Х18Н9Т (ЭЯ-1Т) | – | 160 | 1450 |
| Различные материалы Электрографит | 2129 | 8—18 (продоль | 3800—3900 |
| Слюда (мусковит) | – | ный) 30 | 1300 |
| Кварц плавленый | – | 5 | 1700 |
| Стекло | – | 30—120 | – |
| Керамика Глинозёмистая Магнезиальная | – – | 46—70 (20—100°C) 70—80 (20—100°C) | 2000 1600 |
Табл. 2.—Органические конструкционные материалы
| Материал | Скорость газоотделения при t 20°С | Коэффициент газопроницаемости при t 20°С | |||||
| м3 •мсек•м2 •н/м | cм3 • смсек•см2 кгс/см2 | ||||||
| н•м/ (м2 •сек ) | л•мм рт. ст. • 10-3сек см2 | ||||||
| гелий | азот | гелий | азот | ||||
| Резина на основе натурального каучука НК | (5—8)• 10-6 | (4—6)•10-6 | 1,3•10-16 | 2,3•10-17 | 1,3•10-7 | 2,3• 10-8 | |
| Резина на основе синтетического нитрильного каучука СКН-26 | (3—4)• 10-5 | (2—3)•10-5 | 5,2•10-17 | 2,5•10-18 | 5,2•10-8 | 2,5•10-9 | |
| Резина на основе синтетического нитрильного каучука СКН—40 | (3—4)• 10-5 | (2—3)•10-5 | 3,6•10-12 | 3,9•10-18 | 3,6•10-8 | 3,9•10-9 | |
| Резина на основе поливинилсилоксанового каучука СКТВ-1 | (1—3)• 10-5 | (1—2)•10-5 (250°С) | – | 2,0•10-15 (25°С) | – | 2.0•10-6 (25°C) | |
| Фторопласт-4 | (4—7)• 10-7 | (3—5)•10-7 (150—250°С) | 2,3•10-16 | 8,4•10-18 | 2,3•10-7 | 8,4•10-9 | |
| Полиэтилен | (7—13)• 10-7 | (5—10)•10-7 | 2,5•10-17 | 2,5•10-18 | 2,5•10-8 | 2,5•10-9 | |
| Полиэтилентерефталат | (3—7)• 10-8 | (2—5)•10-8 | 7,2•10-18 | 2,7•10-20 | 7,2•10-9 | 2,7•10-11 | |
| Эпоксидная смола ЭД-5, отверждённая по-лиэтиленполиамином | (3—7)• 10-4 | (2—5)•10-4 (60°С) | 1,0•10-17 | – | 1,0•10-8 | – |
Табл. 3.—Вакуумны е смазки, замазки, лаки и цементы
| Материал | Давление паров при t 20°С | tпл ,°С | Макс. рабочая темп-ра, °С | Назначение | |
| н/м2 | мм рт. ст. | ||||
| Смазки Высоковакуумная | 10-4 | 10-6 | —40 до +200° | Уплотнение кранов и пришлифованных соединений | |
| Лубрисил | 10-3 | 10-5 | 40 | То же | |
| Рамзая | 10-2 | 10-4 | 30 | » | |
| Апиезон | 10-1 | 10-3 при 200°С | 43 | 30 | » |
| » | 10-8 | 10-10 | 47 | – | Пришлифовка соединений с тугой посадкой |
| Замазки Пицеин | 10-5 | 10-7 | 40 | Уплотнение стеклянных и металлич. шлифов | |
| Денисона | 10-3 | 10-5 | 60 | ||
| Смесь пчелиного воска с каучуком | 10-1 —10-2 | 10-3 —10-4 | 60 | – | |
| Апиезон | 10-1 | 10-3 | 45; 85 | – | Уплотнение постоянных соединений |
| Менделеева | – | – | – | 50 | |
| Цемент Хотинского | 10-1 | 10-3 | 40 | Для цоколёвки ламп | |
| Глипталевый лак | 3—10-2 | 2. 10-4 | 200 | Заделка царапин, покрытие поверхностей |
Металлы идут на изготовление корпусов, насосов, вентилей, оболочек, электродов, газопоглотителей. Стекло – основной материал для колб, трубок, ламп и т.п. Из синтетических материалов (полиэтилен, политерафторэтилен, полиамид и др.) и резины изготовляют трубки, прокладки и т.п. Вакуумные смазки и замазки служат для уплотнения разъёмных и постоянных соединений. Лаки применяют для заделки царапин, покрытия поверхностей, цементы – для цоколёвки ламп.
Лит.: Балицкий А. В., Технология изготовления вакуумной аппаратуры, 2 изд., М. – Л., 1966; Лебединский М. А., Электровакуумные материалы, 2 изд., М. – Л., 1966.
Е. Н. Мартинсон, Е. Г. Плещенко.
Вакуумный манометр
Ва'куумный мано'метр, вакуумметр, прибор для измерения давления разреженных газов. См. Вакуумметрия .
Вакуумный насос
Ва'куумный насо'с , устройство для удаления (откачки) газов и паров из замкнутого объёма с целью получения в нём вакуума . Существуют различные типы В. н., действие которых основано на разных физических явлениях: механические (вращательные), струйные, сорбционные, конденсационные.
Основные параметры В. н.: предельное (наименьшее) давление (остаточное давление, предельный вакуум), которое может быть достигнуто насосом; быстрота откачки – объём газа, откачиваемый при данном давлении в единицу времени (м3 /сек , л/сек ); допустимое (наибольшее) выпускное давление в выпускном сечении насоса, дальнейшее повышение которого нарушает нормальную работу В. н.
Механические насосы применяют для получения вакуума от 1 н/м2 (10-2мм рт. ст. ) до 10-8н/м2 (10-10мм рт. ст. ). В рабочей камере простейшего механического насоса совершает возвратно-поступательное движение поршень, который вытесняет газ, создавая при обратном ходе разрежение со стороны откачиваемой системы. Поршневые насосы (рис. 1а, 1б ) были первыми механическими насосами. Их вытеснили вращательные насосы. В многопластинчатом вращательном насосе (рис. 2а, 2б ) всасывание и выталкивание газа осуществляется при изменении объёмов ячеек, образованных эксцентрично расположенным ротором, в прорезях которого помещены подвижные пластины, прижимающиеся к внутренней поверхности камеры и скользящие по ней при его вращении. За счёт большой частоты вращения ротора эти насосы при сравнительно малых размерах обладают большой быстротой откачки (до 125 л/сек ). Предельное давление достигает 2000 н/м2 (15 мм рт. ст. ) в одноступенчатых насосах и 10 н/м2 (10-1мм рт. ст. ) в двухступенчатых. Аналогично происходит процесс откачки газа водокольцевыми насосами (рис. 3а, 3б ). При вращении колеса с радиальными лопастями, эксцентрично расположенного в камере, вода, заполняющая камеру, увлекается лопастями и под действием центробежных сил отбрасывается к стенке корпуса, образуя водяное кольцо 1 и серповидную камеру 2 , в которую поступает откачиваемый газ. При вращении колеса ячейки поочерёдно соединяются с каналом, через который откачиваемый газ выходит в атмосферу. Эти насосы пригодны для откачки влажного и загрязнённого газа, кислорода и взрывоопасных газов. Предельный вакуум составляет 95% (в одноступенчатых насосах) и 99,5% (в двухступенчатых насосах) от теоретически возможного; например, при температуре воды 20°С – до 7,1 кн/м2 (53 мм рт. cт. ) в одноступенчатых и 3,1 кн/м2 (23 мм рт. cт. ) в двухступенчатых насосах.
Для получения среднего вакуума чаще применяют вращательные насосы с масляным уплотнением. Их рабочая камера заполнена маслом, либо они погружены в масляную ванну. Быстрота откачки этих насосов 0,1—750 л/сек , предельное давление 1 н/м2 (10-2мм рт. ст. ) в одноступенчатых и 10-1н/м2 (10-3мм рт. ст. ) в двухступенчатых насосах. Масло хорошо уплотняет все зазоры, выполняет функцию дополнительной охлаждающей среды, однако при длительной работе сконденсированные пары загрязняют масло. Для предотвращения конденсации паров, возникающей при их сжатии, камеру заполняют определённым объёмом воздуха (балластным газом), который в момент выхлопа обеспечивает парциальное давление пара в паро-воздушной смеси, не превышающее давления насыщения. При этом пары из насоса выталкиваются без конденсации. Такие насосы называются газобалластными и применяются как форвакуумные (для создания предварительного разрежения).
Двухроторные насосы имеют 2 фигурных ротора, которые при вращении входят один в другой, создавая направленное движение газа. Эти насосы обладают большой быстротой откачки и часто применяются как промежуточные (вспомогательные, или бустерные) между форвакуумными и высоковакуумными. Они обеспечивают вакуум 10-2 —10-3н/м2 (10-4 —10-5мм рт. ст. ) при быстроте откачки до 15 м3 /сек(рис. 4а, 4б ).
В молекулярных насосах при вращении ротора в газе молекулы получают дополнительную скорость в направлении их движения. Впервые такой насос был предложен в 1912 немецким учёным В. Геде, но долго не получал распространения из-за сложности конструкции. В 1957 немецкий учёный В. Беккер применил турбомолекулярный насос (рис. 5а, 5б ), ротор которого состоит из системы дисков. Таким насосом получают вакуум до 10-8н/м2 (10-10мм рт. ст .).
В струйных насосах направленная струя рабочего вещества уносит молекулы газа, поступающие из откачиваемого объёма. В качестве рабочего вещества могут быть использованы жидкости или пары жидкостей. В зависимости от этого насосы называются водоструйными, пароводяными, парортутными или паромасляными. По принципу действия струйные насосы бывают эжекторными и диффузионными. В эжекторных насосах (рис. 6а, 6б ) откачивающее действие струи основано на увеличении давления газового потока под действием струи более высокого напора. Такие насосы применяются для получения вакуума 10 н/м2 (10-1мм рт. ст. ). Простым эжекторным насосом является водоструйный насос, распространённый в лабораторной практике, в химической промышленности и др. Предельное давление таких насосов не намного превышает давление водяных паров. Например, при температуре воды в насосе, равной 20°С, достигаемый вакуум равен 3 100 н/м2 (23 мм рт. ст. ), а парциальное давление остаточных газов около 670 н/м2 (5 мм рт. ст. ). К эжекторным насосам может быть отнесён вихревой насос (аппарат), откачивающее действие которого основано на использовании разрежения, развивающегося вдоль оси вихря (рис. 7а, 7б ). Значительно большей быстротой откачки и более низким предельным давлением обладают насосы, в которых рабочим веществом является водяной пар. В многоступенчатых пароводяных насосах быстрота откачки достигает 20 м3 /сек , создаваемый вакуум 0,7 н/м2 (5 × 10-3мм рт. ст. ).
Откачивающее действие диффузионных насосов основано на диффузии молекул откачиваемого газа в области действия струи пара рабочего вещества за счёт перепада их парциальных давлений. В качестве рабочего вещества в 1915 В. Геде применил пары ртути. Ртуть обеспечивает постоянное (для данной температуры) давление насыщенного пара, постоянную (для данного давления) температуру, остаётся химически неактивной, не боится перегрева, но пары ртути, даже в небольшом количестве, опасны для человеческого организма. Одним из заменителей ртути является масло (см. Вакуумное масло ). Такие В. н. называются паромасляными. Применение в качестве рабочей жидкости масла привело к широкому распространению таких насосов с быстротой откачки до нескольких сотен м3 /сек при получении вакуума до 10-6н/м2 (10-8мм рт. ст. ). В паромасляном В. н. последовательно соединены несколько откачивающих ступеней в одном корпусе (рис. 8а, 8б ). Диапазон рабочих давлений трёхступенчатого паромасляного насоса 10-3 —10-1н/м2 (10-5 —10-3мм рт. ст. ).
В сорбционных насосах используют способность некоторых веществ (например, Ti, Mo, Zr и др.) поглощать газ. Откачиваемый газ оседает на поверхности внутри вакуумной системы. Один из активных поглотителей постоянно напыляется на поглощающую поверхность (испарительный насос). Поглотителем может быть также пористый адсорбент (см.Адсорбционный насос ).
Действие ионных насосов основано на ионизации газа сильным электрическим разрядом и удалении ионизованных молекул электрическим полем. Этот способ мало распространён из-за сложности устройства и большой потребляемой мощности, затрачиваемой главным образом на создание магнитного поля. При комнатной температуре инертные газы и углеводороды практически не поглощаются напылёнными плёнками металлов. Для их удаления служат комбинированные ионно-сорбционные, или ионно-геттерные, насосы, в которых сорбционный способ поглощения химически активных газов сочетается с ионным способом откачки инертных газов и углеводородов. Поглощающая поверхность обновляется осаждением на стенках термически испаряемого титана, а также катодным распылением титана в электрическом разряде или в магнитном поле в электроразрядных или магниторазрядных ионно-сорбционных насосах (рис. 9 ). Ионно-сорбционные В. н. при предварительной откачке до 10-2н/м2 (до 10-4мм рт. ст. ) создают вакуум до 10-5н/м2 (10-7мм рт. ст. ). Быстрота откачки зависит от рода газа. Например, быстрота откачки водорода 5000 л/сек , азота 2000 л/сек , аргона 50 л/ сек . Достигаемое предельное давление в хорошо обезгаженных объёмах и без натекания газа ниже 10-8н/м2 (10-10мм рт. ст .).
Действие конденсационных, или криогенных, насосов основано на поглощении газа охлажденной до низкой температуры поверхностью (рис. 10 ). Водородно-конденсационный насос, предложенный Б. Г. Лазаревым с сотрудниками (Физико-технического институт АН УССР), имеет постоянную быстроту откачки в широком диапазоне давлений. Охлаждающий жидкий водород вырабатывается ожижителем, находящимся в установке. Неконденсируемые газы (водород, гелий) откачиваются параллельно включенным насосом, например диффузионным. Для включения такого насоса необходимо предварительное разрежение.
Лит. см. при ст. Вакуумная техника .
И. С. Рабинович.
Рис. 10. Криогенный насос.
Рис. 6б. Общий вид многоструйного эжекторного насоса.
Рис. 3б. Общий вид водокольцевого вакуумного насоса.
Рис. 3а. Схема водокольцевого вакуумного насоса: 1 – водяное кольцо; 2 – серповидная камера.
Рис. 4б. Установка двухроторного насоса с форвакуумным механическим насосом.
Рис. 5б. Установка турбомолекулярного насоса с форвакуумным механическим насосом.
Рис. 1а. Схема поршневого насоса: Vo – откачиваемый объём; Vmin и Vmax – соответственно минимальный и максимальный объём цилиндра.
Рис. 9. Магнито-разрядный ионно-сорбционный насос: N, S – северный и южный полюсы; А – анод; К – катод.
Рис. 2а. Схема многопластинчатого вакуумного насоса.
Рис. 8б. Общий вид трёхступенчатого паромасляного насоса.
Рис. 2б. Общий вид многопластинчатого вакуумного насоса.
Рис. 1б. Общий вид поршневого насоса.
Рис. 6а. Схема многоструйного эжекторного насоса.
Рис. 8а. Схема трёхступенчатого паромасляного насоса.
Рис. 4а. Схема двухроторного насоса.
Рис. 7б. Общий вид вихревого вакуумного насоса.
Рис. 7а. Схема вихревого вакуумного насоса: 1 – центральное сопло; 2 – тангенциальное сопло; 3 – камера завихрения; 4 – диффузор; 5 – улитка.
Рис. 5а. Схема турбомолекулярного насоса.
Вакуумный перекладчик
Ва'куумный перекла'дчик, пневмо-механическое устройство для перемещения листовых материалов (бумаги, жести и др.). Рабочими органами транспортирующего механизма В. п. являются резиновые присосы, соединённые с вакуумной установкой. При подходе к пачке листов они присасывают, отделяют верхний лист от пачки и перемещают по заданной траектории. После этого присосы переключаются на атмосферное давление и опускают лист.
При помощи В. п. легко разрешается задача по отделению листа от пачки в условиях производственного потока. В. п. широко используются в полиграфической технике (самонаклад), в штамповочном и др. производствах, оперирующих листовыми материалами, а также лёгкими деталями типа жестяных банок, изделий из пластмасс и плёночных материалов и др.
В. М. Раскатов.
Вакуум-сусло
Ва'куум-су'сло виноградное, вакуум-сок, виноградный мёд, сгущенное в вакуум-аппарате виноградное сусло, содержащее 60—80% сахаров (в основном глюкоза и фруктоза), а также органические кислоты (главным образом винная и яблочная), минеральные и азотистые вещества. Первоначальное В.-с. изготовлялось в паровых котлах или непосредственно на огне. Такое сгущенное виноградное сусло называлось бекмесом. В.-с. – ценный продукт, используемый в основном в винодельческом производстве, в купажах сладких вин. В.-с. в питании – натуральный источник легко усвояемых сахаров. При высоких концентрациях сахаров он хорошо хранится, при пониженных – требует для хранения низких температур.
К. С. Попов.
Вакуумфактор
Вакуумфа'ктор, 1) отношение действительной быстроты откачки вакуумного насоса к её предельному теоретическому значению (В. часто называют коэффициентом Хо, по фамилии японского учёного, который ввёл понятие В.). 2) Малоупотребительный термин, обозначающий отношение ионного тока многоэлектродной электронной лампы к её электронному току, служащее мерой давления остаточного газа в лампе.
