Ловушки

Ловушки

В вакуумных системах для получения высокого вакуума, свободного от органических соединений и других конденсирующихся паров, устанавливают ловушки. Ловушкой называют устройство для улавливания паров или газов, применяемое с целью предотвращения их проникновения из одной части вакуумной системы в другую или снижения их парциального давления.

В оборудовании для производства электровакуумных приборов наибольшее распространение получили охлаждаемые и сорбционные ловушки Ловушка представляет собой участок трубопровода, в котором размещены охлаждаемые перегородки, например жалюзи (рис. 5-14), или сорбент (рис. 5-15), препятствующие проникновению паров и конденсирующихся газов в откачиваемый сосуд.

Перегородки охлаждаемой ловушки припаяны к массивному стержню, который помещают в сосуд Дьюара с хладоагентом, или к трубке, через которую протекает хладоагент. Первые из них получили название заливных, вторые — проточных ловушек. Чаще всего в заливных ловушках в качестве хладоагента используют жидкий азот, в проточных — воду или жидкий азот. В соответствии с применяемым хладоагентом ловушки называют азотными или водяными. В лабораторной практике и в промышленности встречаются также азотно-водяные ловушки, в которых нижний ярус перегородок охлаждается водой, верхний — азотом.

Охлаждение заливных ловушек аналогично охлаждению адсорбционных насосов. Время первоначального охлаждения этих ловушек больше, чем проточных. К тому же внешне трудно определить момент, когда ловушка полностью заморозилась Установившаяся температура охлаждаемых перегородок заливной ловушки, в особенности при плохом контакте внешней и внутренней частей охлаждаемого стержня, может отличаться от температуры хладоагента на 10°С или более Установившаяся температура перегородок проточной ловушки обычно отличается от температуры хладоагента не более чем на 1—2°С.

Для питания проточных ловушек жидким азотом из сосуда Дьюара закрытого типа используют специальные питательные устройства (рис 5-16) Питатель 4 имеет канал для протока жидкого азота, герметичные присоединительные устройства для присоединения к сосуду Дьюара 2 и ловушке 3, а также предохранительный клапан 1 для сброса избыточного давления в сосуде Дьюара

Для подачи азота в ловушку поступают следующим образом. Открывают предохранительный клапан питательного устройства Питатель устанавливают на сосуд Дьюара Сосуд Дьюара с питательным устройством присоединяют к одному концу трубки охлаждения ловушки Закрывают ограничительный предохранительный клапан на питательном устройстве. Снимают ограничительный колпачок со свободного конца трубки охлаждения ловушки В результате испарения жидкого азота в сосуде Дьюара увеличивается давление, и жидкий азот начинает поступать в ловушку. В некоторых питательных устройствах имеется нагреватель, помещаемый в сосуд Дьюара. Для ускорения процесса увеличения давления газа в сосуде Дьюара включают нагреватель Через некоторое время из свободного конца трубки охлаждения ловушки начнет выходить холодный газ, еще через некоторое время — белесый туман, содержащий капельки жидкого азота Появление капель жидкого азота будет свидетельствовать о замораживании ловушки После этого выключают нагреватель и надевают ограничительный колпачок, ограничивая поток азота через ловушку

Нежелательно допускать длительное прекращение подачи азота в ловушку. Пары воды, находящиеся в атмосфере, при отсутствии потока азота попадают в трубку охлаждения ловушки, конденсируются там, что может вызвать закупорку трубки Если это произошло, ловушку необходимо продуть сжатым воздухом

Если в процессе работы ловушки полностью исчезает белесый туман, выходящий из свободного конца трубки охлаждения, необходимо снять ограничительный колпачок, тем самым уменьшить сопротивление потоку азота Если при этом не восстановится достаточный порок азота, необходимо на непродолжительное время включить нагреватель питательного устройства. Наоборот, если из ловушки выбрасывается большое количество жидкого азота, необходимо на время открыть предохранительный клапан питательного устройства, чтобы уменьшить давление газа в сосуде Дьюара, тем самым уменьшить подачу азота.

В вакуумной системе охлаждаемые ловушки располагаются между диффузионным насосом и откачиваемым сосудом. Обычно ловушка отделяется от откачиваемого сосуда затвором. Правила работы с ловушками неразрывно связаны с правилами эксплуатации установок в целом. Однако можно сформулировать основные принципы, которым необходимо следовать при эксплуатации охлаждаемых ловушек. В моменты охлаждения и последующего нагрева перед выключением установки ловушка должна быть разобщена с откачиваемым сосудом затвором. Ловушка наиболее эффективно выполняет свои функции — улавливает конденсирующиеся пары, когда существует установившийся режим откачки при молекулярном режиме течения газа. Нельзя допускать контакта охлажденной ловушки с атмосферным воздухом (при атмосферном или близком к нему давлении). В процессе работы установки нельзя допускать даже кратковременного размораживания ловушки. Ловушка, если она не подвергается воздействию большой газовой нагрузки, сохраняет низкую температуру в течение 10—20 мин после прекращения подачи хладо-агента. Перед постановкой в вакуумную систему ловушка должна быть проверена на герметичность, в том числе трубка охлаждения проточных ловушек.

Сорбционные ловушки применяются в линиях форвакуумной и предварительной откачки Существенным недостатком сорбционных ловушек является ограниченная сорбционная емкость сорбента. Сорбционные ловушки способны поглотить от 20 до 130 г масла, обеспечивая поток углеводородов за ловушкой не б’олее 10~⁷ мг/ (ч-см²).

Срок службы ловушек и период между очередными регенерациями сорбента будет максимальным, если соблюдать следующие правила. Ловушку нельзя помещать в непосредственной близости от механического насоса Целесообразно отделить ее от механического насоса и откачиваемого сосуда клапанами и снабдить обводной линией. Откачку откачиваемого сосуда с атмосферного давления лучше производить через эту обводную линию, когда ловушка разобщена с остальной частью вакуумной системы клапанами. Желательно также обеспечить минимальное воздействие на ловушку механических факторов (вибраций). Если ловушка устанавливается в часто вскрываемой системе, то перед вскрытием ее следует наполнять осушенным азотом.

Регенерация сорбента непрогреваемых ловушек производится вне ловушки, для чего пакет с сорбентом извлекается из нее. Процесс регенерации аналогичен регенерации сорбента адсорбционных насосов. Сорбент прогреваемых ловушек регенерируется в самой ловушке. На время регенерации ловушка разобщается с откачиваемым сосудом.