Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники»
Контрольная работа
по дисциплине «Программно-управляемое технологическое оборудование»
Выполнил:
Студент 5-го курса заочного отделения группы 990241
Гусев Станислав Павлович
Минск, БГУИР 2023
Содержание контрольной работы
1. Жидкостно-кольцевые насосы
2. Требования к ионным источникам для ионного легирования. Источники с горячим катодом
3. Состав и устройство диффузионной печи
Жидкостно-кольцевые насосы
Что собой представляют жидкостно-кольцевые насосы? Существуют такие определения данных устройств:
Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы – это тип насоса, в котором вакуум создается с использованием жидкости, известной как жидкостное кольцо. Насос всасывает воздух или другие газы и за счёт кругового движения жидкости вытесняет их.
Жидкостно-кольцевой насос – это разновидность пластинчатых газовых насосов, в которых рабочий объём изменяется за счёт погружения пластин ротора в жидкость. Жидкость прижимается к стенкам рабочего цилиндра за счёт центробежных сил, получая импульс вращения от ротора.
Если оглянуться назад и окунуться в историю создания жидкостно-кольцевых насосов, то увидим, что самые ранние эти устройства датируются 1903 годом. Именно тогда компании Siemens-Schuckert в Германии был выдан патент. А, к примеру, в США патент 1 091 529 на вакуумные насосы и компрессоры с жидкостным кольцом был выдан Льюису Х. Нэшу только в 1914 году. Они были изготовлены Nash Engineering Company в Норуолке, штат Коннектикут. Патент 69274 на аналогичный насос примерно в то же время был выдан в Австрии.
Жидкостно-кольцевые системы могут быть многоступенчатыми и одноступенчатыми. Многоступенчатый насос имеет до двух ступеней сжатия на общем валу. Достижимое снижение давления в условиях вакуума ограничено давлением пара кольцевой жидкости. По мере того, как создаваемый вакуум приближается к давлению пара кольцевой жидкости, увеличивающийся объем последнего уменьшает остаточную вакуумную емкость. В результате эффективность системы снижается.
Одноступенчатые вакуумные насосы обычно создают вакуум до 35 мм рт. ст. или 47 миллибар, которые соответствуют давлению, равному 4.7 кПа, а двухступенчатые насосы при условии наличия воздуха могут в свою очередь создавать вакуум до 25 мм рт. ст.
Рассмотрим строение и принцип действия жидкостно-кольцевых устройств на примере водокольцевого насоса.
Этот насос представляет собой цилиндрический барабан со входным и выходным отверстиями. Вокруг этих отверстий имеется уплотнительное кольцо, как правило, в виде прокладки. Внутри барабана находится ротор с лопатками.
До начала работы в устройство подается рабочая жидкость, которая под действием центробежной силы прижимается к стенкам цилиндра. Это способствует формированию области вакуумного пространства, по своему виду напоминающей серп. Эта область и является рабочей полостью водокольцевого насоса.
Рис. 1 – Принцип действия водокольцевого вакуумного насоса
Когда ротор поворачивается, ячейки соединяются с выпускным отверстием, предназначенным для выведения газа. Механизм, непрерывно вращаясь, обеспечивает постоянное образование вакуума. Благодаря этому очистка воздуха осуществляется постоянно, что значительно экономит энергоресурсы. Схема или чертеж насосного оборудования позволяют представить себе ключевой принцип работы механизма.
Водокольцевые насосы имеют одну движущуюся часть, которая не контактирует с остальными комплектующими. Данная часть называется ротором. По конструкции в устройстве предполагается отсутствие клапанов и шестеренок, которые необходимо дополнительно смазывать и периодически заменять. В дополнительной смазке нуждается только подшипник, обеспечивающий вращение ротора. Благодаря этому риск износа комплектующих сводится к нулю и ремонтировать оборудование можно значительно реже.
Подвижные запчасти смазываются водой, которая является основной рабочей средой устройства.
Рис. 2 – Устройство водокольцевого вакуумного насоса в сборе и разборе
Если водокольцевой вакуумный насос работает с газами, содержащими примеси в виде каких-либо твердых частиц, то в таком случае в устройстве необходимо заменять прокладки и кольца. И, конечно же, при работе насоса необходим периодический контроль за ним, чтобы избежать поломок и неисправностей всего механизма.
Теперь рассмотрим основные технические характеристики, преимущества и недостатки водокольцевых вакуумных насосов.
К основным техническим характеристикам относятся:
Скорость откачки жидкости (обычно варьируется от 1.1 м3/мин до 12 и более м3/мин);
Мощность двигателя от 4 и до 40 и более кВт;
Вес и габариты.
Преимуществами водокольцевых насосов являются высокая надежность, низкий уровень шума, высокая всасывающая способность, простота обслуживания, экологичность и экономичность.
Однако и список недостатков также довольно обширный: это и использование воды, что важно в районах с ограниченными водными ресурсами, и низкий уровень вакуума по сравнению с другими вакуумными насосами, и повреждение водяного кольца, и необходимый постоянный контроль уровня воды, чтобы исключать ее перелив.
Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы применяются во многих сферах. Они необходимы при производстве бумаги, в химической, легкой и пищевой промышленности, фармацевтике, приборостроении, металлургии, строительстве и т.д.