Vakuové tuky a tmely
vakuové tuky se používají k mazání těsnění a zábrusových spojů; vakuové tmely slouží k výrobě nerozebiratelných spojů např. skleněný manometr a kovová příruba,...
Druh materiálu	UZltl	max T [°C]	Pp [Pa] při 25 °C
maz L	zabrus	30	10~5 - 10~7
maz M	zabrus	30	10~3 - 10~5
maz N	kohout	30	10~4 - 10~5
maz T	zabrus	110	10~5
tmel Picein	spoje	60	10~2 - 10~3
Při stavbě vakuové aparatury je důležité všechny díly vyčistit, odmastit a vyčištěných dílů se pak dotýkat pouze v rukavicích.
j sevvVz\ \nesV\mab\W. aua
DOW CORNING GMBH, 65201 WIESBADEN. MADE VN USA Artwork Nr. 0315
high vacuum grease I
600 HOOrWAKUUW-fJ.
a1
Rozebíratelné spoje
Nejčastější rozebíratelné vakuové spoje:
• ISO-KF (NW) - vnitřní průměr v [mm]: 10, 16, 25, 40, 50
• ISO-K - vnitřní průměr v [mm]: 63, 80, 100, 160, 200, 250, ...
• CF - vnitřní průměr v [mm]: 16, 25, 40, ... , 350
Spoje ISO-KF a ISO-K se typicky těsní pomocí elastomeru - gumové o-kroužky, příruby mohou být nerez, nebo dural.
Spoje CF jsou těsněny pomocí měděného kroužku, nebo postříbřeného měděného kroužku, příruby jsou z nerezové oceli.
ISO-KF
firemní materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
4/44
ISO-KF - těsnění
ISO-KF
- těsnění
////////////f///ff////////(//lllll/llllllllllllllllllll<lllllllllltlllllll\lllWlll\\\ll\U[\\IU\\\U\\\\\\\\\\\\\\\
7 B B        1D_______111S _ia.
Vakuová fyzika 1
6/44
ISO-KF - těsnění
Vakuová fyzika 1
7/44
ISO-K
ISO-KF - těsnění
Vakuová fyzika 1
9/44
CF
firemní materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1 10/44
CF
-f
70!
'S,		
;   iQ-3-0-4 1		
		1-6
		1
■		
6-9
Fig. 7.39 The Conflat seal (Varian). After Wheeler and Carlson (1962).
A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990
Vakuová fyzika 1
11 / 44
CF
- těsnění
Tepelné vlastnosti vakuových tesnení
těsnění	min. tep. [°C]	max. tep. [°C]
elastomer		
FKM	-15	150
NBR	-25	120
silikon	-55	200
kov		
Cu	-196	200
Cu + Ag	-196	450
Vakuová fyzika 1 13/44
Mechanické vlastnosti různých materiálů
A-D-4
kh
Material
Cylinders
End plates
Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990
Hemispherical
	Dfh	LJD	Djh,		Rfh2
Copper at 20°C	84	10	52	15	600
Copper at 500°C	58	8.5	—	—■	—
Nickel at 20°C	100	11	73	8	780
Nickel at 5O0°C	90	10.5	—	—	-,
Aluminum 20°C	70	9	37	57	470
Aluminum 500°C	62	8.7	—	—	—
Stainless steel 20°C	105	11.6	89	3	830
Stainless steel 500°C	89	10.5	—	—	—
Glass (hard) 20°C	70	9	16	117	470
Neoprene 20°C	2.5	1.7	10	0.2	30
Teflon 20°C	12	3.8	14	9	—.
PVC (Tygon)	3.7	2.1	—	—■	—
Perspex	—	—	30	—■	—-
Mica	—	—	58	15	
- A.
Vakuová fyzika 1
14 / 44
Komora ve tvaru válce : D\ ~ D — 25 cm, T = 20 °C
	h[mm]	hi[mm]	(5[mm]
Cu	3	5	0,33
Al	3,6	6,76	0,12
nerezová ocel	2,4	2,81	0,93
tvrdé sklo	3,6	15,6	0,13
teflon	20,8	17,9	1,88
Vakuové komory se nejčastěji vyrábí z nerezové oceli nebo duralu, v minulosti běžně ze skla.
Vakuová fyzika 1 15/44
Vakuové ventily
Dělení podle různých principů Podle funkčnosti
• oddělovací
• napouštěcí
• zavzdušňovací
• omezení čerpací rychlosti Ovládání
• ruční
• pneumatický
• elektromagnetický Oblast použití
• hrubé vakuum
• HV vakuum
• UHV, XHV vakuum
Obr. 6.27. Ventil s talířkem přitlačovaným Obr. 6.28. Ventil těsněný vlnovcem
šroubem
1 — rukojeť; 2 — těsnění; 3 — těsnicí kroužek; 4 - horní příruba; 5 - talířek; 6 — dolní příruba; 7 — těsnění talířku
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
17 / 44
Obr. 6,32. Ventil pro nízké vakuum
s membránovým těsněním (firma Leybold)
Obr. 6.33. Řez ventilu s kuželovým čepem a membránovým těsněním pro ultravysoké vakuum
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
18 / 44
Skleněné zábrusové kohouty - ve vakuové technice se už příliš nepoužívají.
A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990
Vakuová fyzika 1
19 / 44
Různé principy ventilů.
A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990
Vakuová fyzika 1
□
20 / 44
Stainless steel Copper Shim \ dsfc
manifold
Driving shaft
Fig. 7.65 Ultra-high vacuum valve. After Baker (1962).
Celokovový ventil - dá se zahřát a odplynit při vyšší teplotě
A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990
Vakuová fyzika 1
21 / 44
Monel
Fig. 7.63 Closing systems of all-metal valves; (a) with flat silver ring (Bills and Allen, 1955); (b) with aluminum conical ring (Kienel and Lorenz, 1960); (c) with copper poppet (Parker
and Mark, 1961).
A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990
Jehlový ventil
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
23 / 44
Deskový ventil
F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003)
Vakuová fyzika 1
24 / 44
• deskové ventily - při otevírání dif.tlak menší než ~ 30 hPa
• ventily s kovovým těsněním - omezený počet cyklů
• jehlové ventily - nedotahovat silou
• zábrusové ventily - dobře namazat vakuovým tukem
Většina ventilů, kromě zábrusových a celokovových a některých typů jehlových ventilů, používá gumová těsnění, to omezuje maximální teplotu při provozu a odplynení.
Elektrické průchodky
Vakuum v rozsahu tlaků 1 - 5000 Pa je velmi špatný elektrický izolant. Průchodky vybíráme podle:
• napětí
proudu frekvence
Vakuová fyzika 1
26 / 44
b)
lil
8
ô
Obr. 6.47. Elektrické průchodky pro slabé proudy
a) vodič z plášťového nebo platinovaného drátku zataveného ve skle, b) průtav skleněnou perličkou zatavenou do otvoru v kovové stěně
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
27 / 44
Obr. 6.48. Silnoproudá průchodka skleněnou trubicí
í — průtav;2 — sklo; 3 — kovářova čepička; 4 — pájka
Obr. 6.49. Silnoproudá průchodka kovovou
stěnou s keramickým izolátorem
1 — přívod; 2 — spoj kovu s keramikou;
3 — keramika; 4 — stěna vakuového
systému
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
□ Si
28 / 44
Přenos rotace do vakua
Pomocí gumových o-kroužků
(a)
A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990
Vakuová fyzika 1
29 / 44
Ferro-kapaliny
en. wi ki pedia.org/wi ki/ Ferrof I u id
Vakuová fyzika 1
www. f e r rotec. co m
30 / 44
Rotace pomocí ferro kapaliny
1 - tělo rotační průchodky, 2 - pólový nástavec, 3 - magnet, 4 - ferro kapalina, 5 - hřídel uchycená v ložisku
F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003)
Vakuová fyzika 1
31 / 44
Speciální šrouby
Schémata
Vakuové značky norma DIN 28401
vývěva - obecný symbol   membránová výveva   turbomolekulární výveva
difúzni výveva Rootsova vývěva Scroll vývěva
Vakuová fyzika 1
33 / 44
rotační lopatková vývěva   pístová výveva   vodokružní výveva
sublimační vývěva průtokoměr manometr
Vakuová fyzika 1
34 / 44
rozebíratelný spoj
flexibilní spoj
vymrazovačka
ix m
vakuová komora    ventil - obecný symbol   deskový ventil
□ - =
^ th A
ventil ovládaný ručně   pneumatický ventil   elektromagnetický ventil
Vakuová fyzika 1 36/44
Navazující přednášky
Vakuová fyzika 2 - F6450
• Vázané plyny
• Sorpčnívývěvy
• kryogenní
• zeolitové
• sublimační
• iontové
• vypařované getry
• nevy párované getry - N EG
• Měření ve vakuové fyzice
• měření proudu plynu
• měření tenze par plynu
• Konstrukční prvky vakuových zařízení - vhodné materiály, spoje,
Vakuová fyzika 1
37 / 44
Praktikum z vakuové fyziky - F7541
1. Měření vodivosti vakuových spojů
2. Kalibrace Piraniho manometru
3. Graduace Peningova manometru
4. Měření parciálních tlaků
5. Měření čerpací rychlosti metodou konstantního tlaku
6. Naparování tenkých kovových vrstev
7. Kalibrace ionizačního manometru se žhavenou katodou
8. Čerpací efekt molekulového síta
9. Měření čerpací rychlosti turbomolekulární vývěvy 10. Seznámení s iontovou vývěvou
□ t3
Cvičeni
51) Aparatura má objem V = 1 L, je v ní tlak 1 Pa a netěsnost kterou natéká vzduch proudem I = 10-6 mbarL/s. Jak se změní tlak v komoře za 24 hodin?
AP
P0 = 1 Pa ; Aŕ = 24 hodin ; I = V—
At
Pi=Pq + ^At Pi = 9,64 Pa
52) Kalibrovaná netěsnost má objem 1 L počáteční tlak 2 x 105 Pa a proud plynu I = 10    Pam3s_1. Za jak dlouho se v ní sníží tlak o 5 %?
I = SPi
At = 108 s = 3,17 let
53) Mýdlová bublina, která detekuje vakuovou netěsnost vznikne za 4 s a má průměr 2 mm. Určete proud plynu netěsností a vakuovou vodivost netěsnosti.
I = R
atm
AV
= 0,1 PaLs
-i
G =
I
Po -Pí
P, = Patm ; G = IQ"6 Ls-1
Vakuová fyzika 1
54) Tlak v aparatuře v čase O s je 6,3x 10-2 mbar, v čase 530 minut je 8,2xl0-2 mbar. Aparatura má tvar koule s poloměrem 40 cm. Určete proud plynu netěsností?
I = V— = 1,6 x 10"5 Pam3s~1 At
Vakuová fyzika 1
42 / 44
55) Máme netěsnost o velikosti 1 x 10 10 Pam3s 1. Jakému množství vzduchu o teplotě 20 °C v [g] to odpovídá za rok?
I = SR
atm
S = lO-^m^"1
g — 1,189 kgm    hustota vzduchu m = 3,8 x 10"5 g
Vakuová fyzika 1
43 / 44
56) Ve vakuové komoře vznikne při montáži dutina s objemem 1 cm3, která je s komorou spojena tenkou kapilárou s vakuovou vodivostí 10~6 Ls_1. Za jak dlouho tuto dutinu vyčerpáme z tlaku 105 Pa na tlak 1 Pa? Mezní tlak aparatury je <C 1 Pa.
V Pí
S = G ; At= -zln-±
o P2 Aí = 3,19 hodin
G = 10~QL/s pro vzduch a molekulární proudění je to kapilára s L = 1,5 cm a D = 0,05 mm