Вакуумная камера

Вакуумная камера представляет собой жесткую камеру, из которой воздух и другие газы удаляются с помощью вакуумного насоса . В результате внутри камеры создается среда низкого давления , обычно называемая вакуумом . Вакуумная среда позволяет исследователям проводить физические эксперименты или тестировать механические устройства, которые должны работать в космическом пространстве (например) или для таких процессов, как вакуумная сушка или вакуумное нанесение покрытия . Камеры обычно изготавливаются из металлов, которые могут экранировать или не экранировать приложенные внешние магнитные поля в зависимости от толщины стенок, частоты , удельного сопротивления и проницаемости используемого материала. Лишь некоторые материалы подходят для использования в вакууме.

Камеры часто имеют несколько отверстий, закрытых вакуумными фланцами , позволяющих устанавливать инструменты или окна в стенах камеры. В условиях низкого и среднего вакуума они герметизируются эластомерными уплотнительными кольцами . В условиях более высокого вакуума на фланцах имеются ножевые кромки, которые врезаются в медную прокладку при привинчивании фланца .

Типом вакуумной камеры, часто используемым в области космического кораблестроения, является термовакуумная камера , которая обеспечивает тепловую среду, отражающую то, что космический корабль будет испытывать в космосе.

Материалы вакуумной камеры

Вакуумные камеры могут быть изготовлены из многих материалов. «Металлы, возможно, являются наиболее распространенными материалами для вакуумных камер». ^[1] При выборе материала камеры учитываются прочность, давление и проницаемость.Распространенными материалами являются:

Нержавеющая сталь
Алюминий
Мягкая сталь
Латунь
Керамика высокой плотности
Стекло
Акрил
Закаленная сталь

Вакуумная дегазация

«Вакуум – это процесс использования вакуума для удаления газов из соединений, попавших в ловушку.смеси при смешивании компонентов». ^[2] Чтобы обеспечить отсутствие пузырьков в форме при смешивании смолы и силиконовых каучуков, а также более твердых смол с более медленным схватыванием, необходима вакуумная камера. Небольшая вакуумная камера необходима для удаления воздуха (удаления пузырьков воздуха) из материалов перед их схватыванием. Процесс довольно прост. Литейный или формовочный материал смешивают в соответствии с указаниями производителя.

Процесс

Поскольку материал может расширяться в вакууме в 4–5 раз, контейнер для смешивания должен быть достаточно большим, чтобы вместить объем, в четыре-пять раз превышающий объем исходного материала, который вакуумируется, чтобы обеспечить расширение; в противном случае он выльется через верхнюю часть контейнера, что потребует очистки, которой можно избежать. Затем контейнер с материалом помещают в вакуумную камеру; вакуумный насос подключен и включен. Как только вакуум достигнет 29 дюймов (на уровне моря) ртутного столба, материал начнет подниматься (напоминая пену ). Когда материал падает, он выходит на плато и перестает подниматься. Вакуумирование продолжают еще 2–3 минуты, чтобы убедиться, что из материала удален весь воздух. По достижении этого интервала вакуумный насос отключается и открывается выпускной клапан вакуумной камеры для выравнивания давления воздуха. Вакуумная камера открывается, материал извлекается и готов к заливке в форму.

Хотя максимальный вакуум, которого теоретически можно достичь на уровне моря, составляет 29,921 дюйма ртутного столба (Hg), он будет значительно меняться с увеличением высоты. Например, в Денвере, штат Колорадо , на высоте одной мили (1,6 км) над уровнем моря возможно достичь вакуума по ртутной шкале только 24,896 рт. ст.

Чтобы материал не содержал воздуха, его необходимо медленно разливать высокой и узкой струей, начиная с угла опоки или формы, позволяя материалу свободно течь в коробку или полость формы. Обычно этот метод не приводит к появлению новых пузырьков в вакуумируемом материале. Чтобы гарантировать, что материал полностью лишен пузырьков воздуха, всю форму/формовочную коробку можно поместить в камеру еще на несколько минут; это поможет материалу проникнуть в трудные участки формы/опалубки.

Вакуумная сушка

Вода и другие жидкости могут скапливаться на изделии в процессе производства. «Вакуум часто используется как процесс удаления объемов и абсорбированной воды (или других растворителей) из продукта. Комбинированныйпри нагревании вакуум может быть эффективным методом сушки». ^[3]^[4]

Самая большая в мире вакуумная камера

находится НАСА В Космической энергетической установке самая большая в мире вакуумная камера. Он был построен в 1969 году и имеет высоту 122 фута (37 м) и диаметр 100 футов (30 м) и окружает пространство в форме пули . Первоначально он был введен в эксплуатацию для исследований ядерной энергетики в условиях вакуума, но позже был выведен из эксплуатации. Недавно его повторно ввели в эксплуатацию для испытаний двигательных установок космических кораблей . Недавние применения включают тестирование систем посадки на подушках безопасности для Mars Pathfinder и марсоходов Spirit и Opportunity в моделируемых атмосферных условиях Марса.

Каждое плечо детекторов LIGO в Ливингстоне , штат Луизиана , и Хэнфорде , штат Вашингтон , представляет собой вакуумную камеру длиной 4 километра (2,5 мили), что делает их самыми длинными вакуумными камерами в мире.

См. также

Ссылки

^ Дэниелсон, Фил. «Выбор подходящих вакуумных материалов» (PDF) . Вакуумная лаборатория. Архивировано из оригинала (PDF) 24 июля 2012 года . Проверено 10 февраля 2012 г.
^ «Вакуумная дегазация эпоксидной смолы и силикона» (PDF) . ЛАКО Технологии, Инк . Проверено 10 февраля 2012 г.
^ «Вакуумная сушка» (PDF) . ЛАКО Технологии, Инк . Проверено 10 февраля 2012 г.
^ Дэниэлсон, Фил. «Десорбция воды в вакуумных системах: прокаливание или УФ?» (PDF) . Вакуумная лаборатория. Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2011 года . Проверено 10 февраля 2012 г.

[1] Дэниелсон, Фил. «Выбор подходящих вакуумных материалов» (PDF) . Вакуумная лаборатория. Архивировано из оригинала (PDF) 24 июля 2012 года . Проверено 10 февраля 2012 г.

[2] «Вакуумная дегазация эпоксидной смолы и силикона» (PDF) . ЛАКО Технологии, Инк . Проверено 10 февраля 2012 г.

[3] «Вакуумная сушка» (PDF) . ЛАКО Технологии, Инк . Проверено 10 февраля 2012 г.

[4] Дэниэлсон, Фил. «Десорбция воды в вакуумных системах: прокаливание или УФ?» (PDF) . Вакуумная лаборатория. Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2011 года . Проверено 10 февраля 2012 г.

[1]

[2]

[3]

[4]