Запорно-регулирующая арматура

К запорно-регулирующей арматуре относятся клапаны, вентили, натекатели, регуляторы расхода газов.

Клапаны бывают ручные, пневматические, электромагнитные.

Натекатели бывают игольчатые (ручные, с электрическим приводом), электромагнитные, пьезоэлектрические, тепловые.

В игольчатом натекателе имеется отверстие, которое закрывается конической иглой. По мере открытия вентиля увеличивается сечение кольцевого зазора между иглой и корпусом и изменяется количество газа, проникающего в вакуумную систему. Натекатели различаются способом уплотнения движущейся иглы. В натекателе с сильфонным уплотнением (рис.4.8, г) игла, имеющая угол заточки 6°, изготовлена из твердой инструментальной стали Х18Н9Т и тщательно отполирована. Седло делают из мягкого материала, например свинца или красной меди. Плавное перемещение иглы происходит с помощью штока с дифференциальной резьбой. Ход штока за один оборот маховика вентиля составляет примерно 0,05 мм.

Рисунок 4.8 – Конструкции игольчатых натекателей

Принцип действия пьезоэлектрического натекателя следующий. Под действием подаваемого на пьезоэлемент напряжения происходит линейное сокращение его размера; сокращаясь, пьезоэлемент перемещает запирающий элемент и тем самым открывает доступ потоку газа. Изменяя величину напряжения, подаваемого на пьезоэлемент, можно регулировать величину зазора и тем самым величину напуска газа. Пьезопривод строится на принципе обратного пьезоэффекта и предназначен для преобразования электрических величин (напряжения или заряда) в механическое перемещение (сдвиг) рабочего тела. Если к пьезоэлектрику приложить электрическое поле, то он изменит свои размеры. Эти деформации очень малы и составляют порядка 0,1% его размера. Изменение размеров четко пропорционально величине приложенного поля, таким образом, пьезоэлектрики идеальны для управления открытием и закрытием натекателя. По физическим свойствам пьезоэлектрик это поликристалл, представляющий собой химическое соединение или твердый раствор (порошок) зерен (кристаллитов). По химическому составу это сложный оксид, включающий ионы двухвалентного свинца, бария, кремния, а также ионы четырехвалентного титана или циркония. Путем изменения основного соотношения исходных материалов и введения добавок синтезируют разные составы пьезокерамики, обладающие определенными электрофизическими и пьезоэлектрическими характеристиками. На рис. 4.9 представлена конструкция пьезонатекателя. Он состоит из следующих основных частей: корпус, пьезостолбец, шток, крышка, клеммы, уплотнительное кольцо, стопорный винт, тарельчатая пружина, фланцы. Принцип действия заключается в следующем: тарельчатые пружины 8 давят на шток 3, тем самым закрывая проход от фланца 9 к фланцу 10. Когда на клеммы 5 подаётся напряжение (≈1000В) пьезостолбец 2 деформируется и тянет за собой шток 3, открывая при этом выше упомянутый проход, тем самым давая газу пройти в вакуумную камеру.

Приборы для измерения расхода газов

Для измерения расхода газов используют приборы, называемые ротаметрами (расходометры обтекания), либо тепловые расходомеры.

Трубопроводы

Для изготовления трубопроводов для ГС используют коррозионно-стойкие стали, фторопласт, полиэтилен, кварц. Выбор диаметра трубопровода зависит от скорости протекания газов (15 – 25 м/с). Применяются также прогреваемые трубопроводы.

Другие элементы ГС

К другим элементам ГС относятся манометры, фильтры очистки, реле давления, обратные клапаны, регуляторы давления, газовые датчики.

Фильтры в газовых системах выполняют функцию очистки газов. В зависимости от метода очистки газов фильтры подразделяются на следующие основные виды:

а) механические;

б) электростатические;

в) сорбционные.

1-корпус; 2-пьезостолбец; 3- шток; 4-крышка; 5-клеммы; 6-уплотнительное кольцо; 7- стопорный винт; 8-тарельчатая пружина; 9-10-фланцы.

Рисунок 4.9 – Конструкция пьезонатекателя

Механические фильтры применяются для очистки газов от взвешенных в них мелкодисперсных твердых частиц пыли или дыма, выделения из газовых потоков со взвешенными в них жидкими частицами капель размером менее 1 мкм. В основе работы механических фильтров лежит процесс фильтрования газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.

В зависимости от конструкции перегородок механические фильтры делятся на три типа:

а) тканевые;

б) волокнистые;

в) зернистые.

Тема № 5