Тема: Газовое оборудование

[nerv]

Тут задумался над составом и схемой газового тракта для моих будущих газовых лазеров.
Насос хочу брать такой, имеющийся не обеспечивает должный уровень вакуума:
http://www.aholod.ru/item/325/
Остальные элементы собираюсь использовать стандартые от промпневматики. Редуктора, дроссели, фитинги и прочее.
Алгоритм работы таков, как я понимаю:
1. краны от баллонов закрыты, вакууммируем систему.
2. забиваем по череди рессивер газами с нужным давлением. К примеру так: СО2 0.5атм, N2 1атм, He 8атм.
3. через дроссель кормим лазер с подключенным насосом.

[Gall]

Насос на пределе по параметрам. Холодильный, не лабораторный. В такой схеме лучше работать в два этапа: откачать, запустить газ, снова откачать, снова запустить. Остатки воздуха уйдут с первой порцией. Еще лучше на первой порции систему прокалить при включенном насосе.

С элементами от промпневматики осторожнее - они газят. Лучше хотя бы последний кран поставить рассчитанный на лабораторный вакуум. И вакуумметр надо добавить. Не стрелочный манометр, а хотя бы термопарку. Можно из старой лампочки сделать, можно списанный ВИТ-2П найти.

[nerv]

А в общем и целом ничего добавить кроме вакуумметра не надобно?  Про насос думаю так - его предельный вакуум избыточен для работы моих газовых лазеров. А от воздуха можно избавляться продувкой системы рабочей смесью.

[Gall]

У насоса "предельный вакуум" - это то, что он может обеспечить при маленьком объеме с полным отсутствием утечек, газящих компонентов и т.д., если его включить и оставить надолго. В реальности вакуум будет хуже, иногда на порядок. Чем больше производительность насоса, тем меньше разница между предельным и фактическим вакуумом. Если есть возможность, запас не помешает (тем более, что потом может захотеться поставить диффузионно-масляный насос, пылить в вакууме или откачивать He-Cd и He-Hg лазеры).

Хорошая система с механическим насосом строится так: насос, кран-натекатель на атмосферу, термопарный вакуумметр, кран, еще один вакуумметр, к прибору. Кран на атмосферу - чтобы не насосать масла из насоса в прибор, а два вакуумметра - чтобы можно было "докачать" уже откачанный объем (т.е. чтобы перед открытием крана убедиться, что вакуум на стороне насоса не хуже, чем вакуум на стороне прибора). Лабораторные установки в перерывах между работой обычно оставляют под вакуумом, а насосы всегда под атмосферой, поэтому сначала откачивают сам насос, а потом уже открывают кран.

При таких давлениях, как тут, диаметр и длина труб не очень важны, но уже важно количество стыков. Микротечи могут испортить вакуум, а они почти неустранимы. Второй источник порчи вакуума - выделение газов со стенок (в том числе адсорбированных на металле). Это решается прогревом. Но в той части, которая "вакуумная", газящих деталей быть не должно. Манометров с трубкой Бурдона - ТОЖЕ: из них остаточный воздух фиг откачаешь. Вообще чем ближе вакуумная камера по форме к "большой полой сфере", тем лучше. В том смысле, что всякие длинные трубки, боковые отростки и т.д. нежелательны.

На будущее неплохо предусмотреть возможность поставить высоковакуумный насос. Техника вакуума там другая - на первое место выходят нарушение закона Паскаля, испарение металлов и диффузия газов сквозь стенки прибора. Здесь "предусмотреть" = "использовать стандартные для таких систем фланцы".

[Gall]

Добавлять ничего, кроме вакуумметра, не надо, надо убрать манометры, которые дублируют вакуумметр. (Натекатель на аомосферу, думаю, ты уже предусмотрел, но на всякий случай напомню).

Важно: вакуумметр должен быть подключен к откачиваемому объему, а не к патрубку, идущему на насос. И вообще чем он дальше от дырки насоса, тем лучше. Потому что вакуум в разных частях объема может довольно заметно отличаться. Где мерять для длинной трубки лазера, не знаю, а в экспериментах с маленьким образцом надо как можно ближе к образцу.

Еще советую предусмотреть выхлоп из насоса куда-нибудь в вытяжку или в окно. Он во-первых сам масло испаряет, а во-вторых мало ли какие газы захочется использовать.

[nerv]

Ок, с манометрами понятно, но убирать их не стоит. Они служат для контроля давлений газов в резервуарах и после редукторов, и работают при давлениях выше атмосферного. Ну а манометр после дросселя изображен схематично, просто прибор для контроля давления. Ну и схема это все таки "газовой части", в вакуумной тоже будет что-то.

Ну а с высоковаккумной тематикой пока возиться не хочу, нет надобности и нет материалов. Там же резиночками-шланчиками не обойдешься.

[nerv]

Вот так мне видится полная схема с вакуумным насосом. Еще в планах изготовить холодильник на пельтье для газов, воступающих в разрядную камеру, поидее должно повысить эффективность.
Из какого материала лучше выбрать трубки газового тракта по высокому давлению? Полиуретан, полиамид, полиэтилен, пвх есть в доступности.

[Gall]

С манометрами после редукторов все верно, главное чтобы при давлениях ниже атмосферного не было деталей замысловатой формы. Сейчас принято делать вакуумную часть из нержавейки и соединять сильфонами, но это не необходимость, а просто унификация деталей (для низкого и высокого вакуума одинаковы). Можно вакуумную часть делать из медных труб по сантехнической технологии, можно использовать трубки из белой "вакуумной резины" (толстые). Сейчас, наверное, медные водопроводные трубы - самый доступный вариант. И паять их горелкой легко, у меня с первого раза получилось. Но резина удобнее. Есть еще сантехническая и газовая нержавеющая гофра, она очень хорошо держит давление изнутри, но я не знаю, как она относится к давлению снаружи.

Материал трубок по высокому давлению роли не играет, важны только механические характеристики. ПВХ в принципе может газить хлором, но здесь это неважно. (Кстати, в высоком вакууме и тефлон газит фтором). Толщина стенок, диаметр и т.д. тут важнее.

Холодильник на Пельтье на таких давлениях использовать особого смысла нет. Криоловушки хороши тогда, когда высоковакуумный насос не справляется.

Обратный клапан перед насосом бесполезен и вреден. При малых давлениях он не откроется и помешает откачке. На его место можно поставить второй ресивер и при желании еще один кран. Защита от обратного тока делается вручную (два вакуумметра и смотрим, можно ли открывать кран). Дроссель скорее всего выродится просто в обычную соединительную трубку - перепад давлений очень мал. Лучше просто использовать вакуумный кран по типу вентиля, который можно неполностью открывать.

Что касается высоковакуумных схем, то они не так и страшны по материалам. Я подозреваю, что толстая медная водопроводная труба вполне может быть и вакуумной камерой, и корпусом диффузионного насоса. Соединительных трубок на высоком вакууме обычно не ставят никаких, все соединения непосредственные, диаметр побольше. Можно делать и из стекла, если снаружи его обмотать чем-нибудь против осколков.

[nerv]

Ок, клапан убираем. А два дросселя необходимы по таким причинам, как Я считаю: регулировка скорости натекания газовой смеси из рессивера, а в нем будет давление порядка 5-10атм, и собственно регулировка скорости откачки газа из камеры при проточном использовании лазера.

[nerv]

Думаю что финальная версия.
Трубки стандартные пневматические. Бывают стандартных размеров начиная от 4х1(внешний х внутренний), заканчивая 12х9.

[Gall]

Пойдет. Я бы еще убрал предохранительный клапан. Он будет газить, а защищать ему особо не от чего - просто надо открывать кран осторожно и медленно, глядя на приборы, и следить за давлением вручную. Если очень хочется дополнительной защиты, то лучше использовать задвижку с автоматическим приводом, соединенным с вакуумметром. Но ИМХО лишнее.

И дроссель перед вакуумным насосом на самом деле не потребуется, сопротивления соединительных трубок и самого насоса более чем хватит. Если в систему напускать газ против работающего насоса, то побеждает всегда газ, даже если насос включен напрямую и качает на всю катушку.