Đề tài kỹ thuật chân không và ứng dụng công nghệ chân không

Trang 1

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

CHƯƠNG I CHÂN KHÔNG

I KHÁI NIỆM

chân không, trong vật lý thuyết cổ điện, là không gian không chứa vật chất Như vậy chân không có thể tích khác không và khối lượng (và do đó năng lượng) bằng không Do

không có vật chất bên trong, chân không là nơi không có áp

suất

Một số lý thuyết lượng tử cho biết khái niệm chân không

theo nghĩa cổ điển không tồn tại, do vi phạm nguyên lý bat định Chân không, theo các lý thuyết này, luôn có sự dao động

khối lượng (và do đó năng lượng) nhỏ Điều này nghĩa là, ở một thời điểm nào đó, luôn có thể xuất hiện một cách ngẫu nhiên các hạt có năng lượng dương và một thời điểm khác hạt này biến mất Các hạt ngẫu nhiên xuất hiện trong chân

không tạo ra một áp suất gọi là áp suất lượng tử chân không Các thí nghiệm đo đạc áp suất này sẽ giúp khẳng định độ chính xác của các lý thuyết lượng tử về chân không

Trong thực tế, không có nơi nào trong vũ trụ quan sát được tồn tại chân khơng hồn hảo

như lý thuyết Các thí nghiệm và các ứng dụng thực tế có thể tạo ra các không gian chứa ít vật

chất và có áp suất thấp Những không gian này cũng hay được gọi là "chân không" trong kỹ thuật, như khi nói về máy bơm chân không, tùy theo quy ước về giới hạn áp suất thấp Như vậy, chân không được hiểu là khoảng không-thời gian cụ thể có mật độ vật chất thấp và/hoặc rất thấp Lưu ý, khái niệm thấp và rất thấp ở đây được hiểu một cách tương đối

Trang thái chân không, đo đó, hiểu là trạng thái có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trung bình chuẩn, và được chia thành:

1 Chân không thấp (p>100Pa)

2 Chân không trung bình (100Pa>p>0.1Pa) 3 Chân không cao (0.1Pa>p>105Pa) 4 Chân không siêu cao (p<10 Pa)

Nói chung, nơi có điều kiện gần với chân không nhất là khoảng không giữa các thiên thể,

Trang 2

hoặc khoảng khơng ở ngồi rìa vũ trụ (cách trung tâm Vụ Nồ Lớn hơn 15 tỷ năm ánh sáng) Hat photon của ánh sáng và bức xạ điện từ được cho là đi chuyển trong chân không, đúng hơn là trong không gian không có vật chất nào ngoài hạt này, với tốc độ không đổi và không phụ thuộc vào hệ quy chiếu, thường được gọi là tốc độ ánh sáng

IL Lich sir

Hon 25 thé ki qua, chân không đã được con người gán cho nhiều khái niệm khác nhau Theo quan niệm của các nhà khoa học thời cô đại ở thế kỉ XV, mà tiêu biểu là Democrite-

cha đẻ của thuyết nguyên tử, cho rằng chân không là không gian không chứa vật chất, trống

rỗng, hồn tồn khơng có gì Qua đó, có nghĩa là với thê tích khác không, nhưng khối lượng bằng không dẫn đến năng lượng bằng không thì áp suát bằng không Một thế kỉ sau, Aristote lại phủ nhận chân không và ca ngợi thiên nhiên Thiên nhiên có mặt ở khắp mọi nơi, cho rằng không gian chứa đầy “ete vũ trụ”-chất “tinh túy tuyệt vời”, nó có mặt ở mọi nơi, mọi chốn

Vậy, chân không không thể tồn tại, vì nếu có thì chuyển động của một vật sẽ phải “tức thời” hay “bất tận” Những tư duy ý niệm có tính triết học về chân không “trống rỗng”, “hư vô” thống trị tư duy của thế giới Ả Rập, La Mã, Hy Lạp đó chỉ bị đánh đổ khi có sự ra đời khoa học thực ngiệm cua Gallile(1564-1642),Pascal(1623-1662), Torricelli(1608-1647) 6 TK XVIL Dù bản chất của chân không chưa được sáng tỏ nhưng kẻ từ đó, chân không mới di dần vào hiện thực cuộc sống

Nhưng đến năm 1654, sau thí nghiệm của “Quả cầu Magdeburg” Otto Von Guericke tiến

hành tại bang Magdeburg, nước Đức,quê hương ông, chân không mới thực sự được hiểu đúng và bắt đầu phục vụ sản xuất Có thể nói, ông là người đặt nền tảng, là cha đẻ của chân không Nói về thí nghiệm “Quả cầu Magdeburg” Mỗi học sinh đều được học ở trung học, trong thí nghiệm này, có 16 con ngựa- mỗi bên 8 con kéo một bán cầu kim loại đã mài nhẫn, ấp sát vào nhau và được rút hết không khí bên trong bằng chiếc máy hút chân không cũng do Otto chế tạo vào năm 1650 Qua thí nghiệm này, con người mới thấy được sức ép to lớn của khí quyển lên mặt đất như thế nào

Ngày nay, lý thuyết lượng tử đã khẳng định Rằng: Do sự đúng đắn của “Nguyên lý bất

định”mà luôn có sự “dao động” khối lượng và năng lượng (dù rất nhỏ) trong lòng chân

không Nghĩa là, những hạt mang năng lượng vẫn tồn tại trong chân không Chúng tạo ra áp suất trong lòng chân không, gọi là “áp suất lượng tử chân không”

Trang 3

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt Chân không được tạo ra thực tế có Ít vật chất, áp suất thấp, được gọi là chân không kĩ thuật

CHƯƠNG II KỸ THUẬT CHÂN KHƠNG

I Bơm chân khơng (máy hút chân không)

Về nguyên tắc máy hút chân không làm việc không khác gì máy nén khí, chỉ khác ở phạm vi áp suất làm việc và độ nén Các bơm chân không hút khí ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyên và đẩy khí ra ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyền một ít Bơm chân không thường tạo ra được độ chân không bằng 90% ( ứng với áp suất tuyệt đối bằng 0.1 at) và nén khí tới

11

1-1 at, thì độ nén tính được: SE =2 =11 .1 at, thì độ nén tính được: P, Oj

Do độ nén lớn nên tác dụng của khoảng hại (với bơm pittông) cũng lớn, dẫn đến làm

giảm hiệu suất thể tích cũng như năng suất của bơm chân không Ví dụ, khi hệ số khoang hại từ 3 đến 5% thì hiệu suất thể tích giảm xuống còn 0.4 đến 0.6 Vì thế đối với bơm chân không, để tăng hiệu suất thẻ tích, điều quan trọng nhất là bằng mọi cách giảm khoảng hại xuống Dùng phương pháp cân bằng áp suất nhờ các rảnh nhỏ ở đầu xilanh có thể tăng hiệu suất thể tích lên tới 0.8 đến 0.9

Năng suất của bơm chân không thay đổi, giảm đần cùng với sự giảm của áp suất hút

(tăng độ chân không) Vì thế khi chọn bơm phải căn cứ đông thời cả vào năng suất độ chân

không tối đa mà bơm tạo ra được

II Bơm tạo chân không thấp: 1I.1 Bơm chân không kiểu pittong

Cấu tạo của bơm chân không kiểu pittông gần giống như máy nén pittông Giới hạn áp suất phụ thuộc chủ yếu vào độ khít giữa pitténg va xilanh va hệ số khoảng hại Bơm chân

Trang 4

Giống như bơm pittông, bơm chân không kiểu pittông cũng được chia thành loại nằm

ngang và loại thắng đứng, theo vị trí của pittông Lọa nằm ngang một cấp tác đụng kép có số vòng quay từ 160 đến 200 vòng/phút, tạo nên độ chân không khoảng 700 mmHg Loại thẳng

đứng hiện đại hơn vì có số vòng quay lớn hơn

Căn cư vao cấu tạo va hoạt động cua bơm pittông chung ta co thể chia chung thanh các loại: bơm pittông tác đụng đơn và bơm pittông tac dung kep, bơm sai động, bơm pittông quay Trong đo nếu căn cư vao cấu tao cua pittông lại co thé phân hai loại la pittông thương (Hình 1,a) va pittông trụ (Hình 1,b) Bơm pitông bơm được lưu lượng nho (tư 0,01 .250 m3/h) nhưng cột nược cao (tu 0,25 .250 at) b>

Hinh 1 So d6 may bom pitténg tac dung đơn

a) Bom pitténg thương: 1- xi lanh; 2- pitténg; 3- can pitténg b) Bơm pittông trụ: 1- buồng công tac; 2- pittông trụ

Nguyên tắc cấu tạo va hoạt đông cưa loại bơm nay thé hiện ơ Hình (1,a): Pitông 2 tính

Trang 5

một chu trình hut va đẩy Khi trục O quay một goc @ THỊ Bơm tạo chân không trung bình và cao

IIL.1 Bơm chân không kiểu rôto

Bơm chân không kiểu rôto cũng được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm Ưu điểm của loại bơm này so với bơm pittơng hồn tồn giống như máy nén và máy

thôi khí loại rôto, so với loại pittông là hút khí đều đặn, cấu tạo gọn gàng, không có van phức

tạp, giá thành chế tạo rẻ và chi phí vận hành nhỏ

Để làm bơm chân không, bình thường người ta có thể dùng tất cả các loại máy nén và máy thổi khí kiểu rôto, như loại có tắm trượt, loại hai guồng quay Ngoài ra người ta dùng rất phổ biến bơm chân không loại vòng chất lỏng

Bơm chân không loại tắm trượt có năng suất trong khoảng 200 đến 6000 m/h và áp suất

đạt đến 0.1:0.3 mmHg Nhờ số vòng quay lớn nên có thể đạt được vận tốc hút 100 1⁄s (ở áp

suất khí quyền)

Bom chân không loại hai guồng có số vòng quay lớn từ 1000 đến 2000 vòng/phút và tạo được độ chân không cao Áp suất tuyệt đối đến 1:1.10 mmHg Néu lắp thêm một bơm chân không kiểu phun tia để bổ sung thì bơm 2 guỗồng có thể tạo được áp suất tới 5.10 đến 5.10“ mmHg Néu có hai cấp thì áp suất đạt đến giới hạn nhỏ hơn 10°9 mmHg

TH.1.1 Bơm vong nuoc

Hình 2 Sơ đồ cấu tạo va nguyên lý lam việc bơm vong nược

Bơm vong nược thuộc loại bơm thể tích No thương dùng để tích nươc trươợc khi khơi

Trang 6

đông may bơm li tâm co hiệu suất đương, hoặc để hut khí duy trì một đô chân không nao đo trong thiết bi Đô chân không no tạo được tư - 0,8 - 0,9 at Rôtocua may bơm này đặt lệch tâm vơi tâm vo trụ Nguyên tắc hoạt động cua no như sau: Đầu tiên đổ nược vào trong trụ (khoảng chưng môt nưa) Khi bánh xe quay, nuoc se ban ra chu vi vo tru tạo thanh một vong nuoc 7 Vong nuoc nay phan trên tiép xuc voi dinh 6ng lot C cua BXCT, phan duoi cua 6ng lot tao thanh cac ngăn không khí 1, 2, 3, 4, 5, 6 Cac ngan 1, 2,3 la ngan hut; cac ngăn 4, 5, 6 la ngăn đẩy Khi Rôto quay theo chiều kim đồng hồ thì thể tích các ngăn tăng dần, trong no chân không được tao thanh, hút không khí tử ống hút qua khe cua luoi liém A vào khoang Đồng thơi thể tích các ngăn 4, 5, 6 giảm dân, không khí tư chung bị đẩy qua cưa ra dang lười liểm B vao ống đẩy Khi Rôto quay, một phần nược bị đẩy vào ống đẩy , do vậy để duy trì vong nược cần cần liên tục bổ sung đu nược cho bơm, đồng thơi cũng cần tan nhiệt cho bơm

¬- Âu 1a Air outlet Ị { Air ente

Bom chân không loại vòng chất long ~“—_ | _—_— Arenty

không cần dầu bôi trơn nên rất thuận tiện °°##!*( (¡ | | =

Pump body

khi no hoạt đông

trong công nghiệp hóa học và được dùng

rộng rãi Bơm loại ướt có thể hút hỗn hợp không khí với hơi nước (Hình 3.) biểu điễn cấu tạo của bơm, gồm vỏ trong đó đặt lệch

Suction hole

Liquid ring tâm rôto có cánh hình sao Trước khi mở

bom cần cho nước vào gần đầy thân để khi _ Hình 3 Cấu tạo bơm roto vòng nước

rôto quay sẽ văng ra thành tạo nên một vòng chất lỏng Nhờ rôto đặt lệch tâm, nên khoảng cách còn lại được các cánh chia thành những khoảng có thể tích không đều Khí được hút qua cửa vào những khoang có thể tích lớn dầnkhi rôto quay, rồi được nén lại trong những khoang có thể tích giảm và dần được đầy ra qua cửa

Trang 7

Hình 4 biểu diễn sơ đồ hệ théng thi&t —_ = =

bị bơm chân không loại vòng nước Khí

“ k x : cà ad k Inspiratory] được hút qua ông 2, nén lại và đây ra ông 2

3 Khi có mang theo các giọt nước đi vào

thùng 5 rồi được xả ra qua ống 4, còn

nước hoặc quay trở lại bơm hoặc tháo ra ngoài Nước bổ sung vào bơm qua ống 7 ti va van 6

Hình 4 Nguyên tắc hoạt động

TIL2 Bơm chân không kiểu phun tia THI.3 Phân loại:

Loại bơm này rất gọn và cấu tạo đơn giản, không cần nền móng, giá đỡ phức tạp Bơm được chia thành ba loại: Bơm tia bằng nước có áp suất giới hạn khoảng 10mmHg; bơm tia

bằng hơi có áp suất giới hạn khoảng 0.3 mmHg và bơm loại khuếch tán có áp suất giới hạn khoảng 10? :10°® mmHg

TIL4 Bơm tỉa có một số nhược điểm như:

— Hiéu suất thấp (theo quá trình đoạn nhiệt thì hiệu suất 5.7%, nhưng trong điều kiện có thé sử đuung5 nhiệt hơi sau bơm đề đun nóng thì cũng nâng hiệu suất lên đến 90 - 95%)

— Tiêu thụ lượng hơi lớn, khởi động chậm; — Khí hút ra bị trộn lẫn với hơi

Tuy nhiên do một số ưu điểm đã nêu, đặc biệt là tạo được độ chân không cao, có cấu tạo đơn giản, vận chuyền được các chất lỏng có độ ăn mòn cao mà bơm tỉa vẫn được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất

Để tạo được độ chân không cao người ta thường lắp nối tiếp một vài bơm tia lại thành bơm nhiều cấp Cấu tạo gồm một số bơm tia 1 lắp nối tiếp nhau, giữa chúng có thiết bị ngưng tụ 2 Sau mỗi cấp hơi ngưng tụ trực tiếp với nước lạnh, nên đỡ tốn năng lượng để nén hơi làm iệc ở cấp trước trong cấp sau Độ nén trong mỗi bậc khoảng 3 Do đó số bậc phụ thuộc vào độ chân không cần tạo ra

Bơm chân không kiểu phun tia làm việc nhờ tia hơi hay nước, mà không cần một cơ cấu

chuyển động nào khác Nguyên tắc làm việc là nhờ lực ma sát bề mặt của tia hơi hay nước

Trang 8

chuyển đông với vận tốc lớn keo theo không khí hay khí cần hút, truyền cho nó một phần

đông nang dé sau đó phần động năng này biến đổi thành thế năng ( áp suất)

Hình 5 trình bảy nguyên tắc cấu tao va lam việc cua bơm tia Nguồn chất long công tác được lấy ơ trên cao, dẫn theo ống 2 qua voi phun 5 đưa vao buồng hỗn hợp 7, cung cấp năng lượng để hút nươc cần bơm tư bể hut 4 qua ống hut 1, đẩy nược lên bể thao 3 Trong voi 5, tốc độ chất long cong tac va đông nang tang, con thé nang va ap nang bi giam Khi tốc đô dat tơi tri số xác đỉnh thi ap suất trong buồng hút 6 giam nho hơn ap suất không khí và xuất hiên chân không Dươi tác dụng cưa chân không nươc sẽ được hut lên tư bể 4 theo ống 1 vao buồng hut 6 rồi buồng hỗn hợp 7 Ở trong buồng hỗn hợp, dong chất long công tác va dong chất long cần bơm trôn vao nhau, khi do chất long công tác truyền một phần năng lượng của minh cho chat long cần bơm Sau đo đong chất long hỗn hợp chuyển vào đoạn khuếch tan 8, = ee + SM Fb

2 Zee = ms Hinkt 5 Nauyén ta cd ti cầu tạo và eee alam việc của bom tia

tại đây vận tốc dong chay giảm dân va cột nươc nh tăng, dong chất long được đưa lên bể 3 Nếu dùng bơm tia dé đầy chất lỏng thì gọi là “injecto”, còn đề hút chất lỏng gọi là ejecto”

CHƯƠNG III ĐO ÁP SUÁT VÀ CHÂN KHÔNG

I Áp suất

Áp suất được định nghĩa là lực do lưu chất tác dụng vuông góc lên một đơn vị bề mặt Có 3 tính chất:

- Áp suất luôn luôn tác động vuông góc với thành bình tiếp xúc với lưu chất

- Tại một điểm bên trong lưu chất tĩnh, áp suất theo mọi phương đều như nhau

Trang 9

Báo cáo chuyên đề

Table 3.1 Conversion of pressure units GVHD: Nguyễn Minh Nhựt Name of unit Unit Conversion Pascal Pa 1Pa =1N/m?

Bar bar 1 bar = 0.1 MPa

Water column metre mH;O 1mH,0 = 9806.65 Pa Atmospheric pressure atm latm = 101325 Pa Mercury column metre mHg 1 mHg = 1/0.76 atm

Torr torr l torr = 1mm Hg

II Áp suất tuyệt đối và áp suất dư

Có 2 phương pháp để xác định áp suất

Phương pháp đo áp dựa vào chân không tuyệt đối là áp suất tuyệt đối

Phương pháp đo áp dựa vào áp suất khí quyển là áp suất đư Mối quan hệ áp suất tuyệt đối và áp suất dư như sau: áp suất dư = áp suất tuyệt đối - áp suất khí quyền

Pd = Ptd - Pb

Áp suất chân không là hiệu số giữa khí áp và áp suất tuyệt đối

Pck = Pb - Ptd

Chân không tuyệt đối không thể nào tạo ra được ILI Do chan không trong phòng thí nghiệm

IIL.1 Chân không kế Mcleod:

Trang 10

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt iPro } Pe E z St Hinh 5 Nguyén tac cau tao va lam việc của chân không kê Mcleod

Nguyên lý : Khi nhiệt độ không đổi thì áp suất và thể tích tỷ lệ nghịch với nhau PI VI =P2 V2 Loại này ding ta dé do chân không

Đầu tiên giữ bình Hg sao cho mức Hg ở ngay nhánh ngã 3 Nối P1 (áp suất cần đo) vào rồi nâng bình lên đến khi được độ lệch áp là h => trong nhánh kín có áp suất P2 và thê tích V2 .h.g.V

=P2=PI +yh= V2(PI+yh)=P1.VI =PI=V1-—V2 « Nếu V2 << VI VI thì ta bỏ qua V2 ở mẫu = P1 = h.g.V2 » Nếu giữ V2 là hằng số thì dụng cụ sẽ có thang chia độ đều + Khoảng đo đến 10-5 mm Hg

Người ta thường dùng với VImax = 500 cm3 , đường kính ống d = 1 + 2,5 mm

THI.2 Loại dùng trong công nghiệp

Trong công nghiệp người ta thường đùng để đo hiệu áp suất gọi là hiệu áp kế

Trang 11

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt HL2.1 Ap kế và hiệu áp kế đàn hồi Bộ phận nhạy cảm các loại áp kế này thường là ống đàn hồi hay hộp có màng

đàn hồi, khoảng đo từ 0 + 10 000 kG/ cm2 và đo chân không từ 0,01 + 760 mm Hg

Đặc điểm của loại này là kết cầu đơn giản, có thể chuyền tín hiệu bang cơ khí, có thể sử dụng trong

phòng thí nghiệm hay trong công nghiệp, sử dụng thuận tiện và rẻ tiền

Trang 12

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt - Nếu làm bằng kim loại thì dùng để đo áp suất cao

- Nếu làm bằng cao su vải tổng hợp, tắm nhựa thì đo áp suất nhỏ hơn (loại này thường có hai miếng kim loại ép ở giữa)

- Còn loại có nếp nhăn nhằm tăng độ chuyển dịch nên phạm vi đo tăng - Có thể có lò xo đàn hồi ở phía sau màng

* Hộp đèn xếp : có 2 loại

- Loại có lò xo phản tác dụng, loại này màng đóng vai trò cách ly với môi trường Muốn tăng độ xê dịch ta tăng số nếp gấp thường dùng đo áp suất nhỏ và đo chân không

- Loại không có lò xo phản tác dụng

* Ống buốc đông: Là loại Ống có tiết diện là elíp hay ô van uốn thành cung tròn ống thường làm bằng đồng hoặc thép, nếu bằng đồng chịu áp lực < 100 kG/cm2 khi làm bằng thép (2000 ~ 5000 kG/em2 ) Và loại này có thé đo chân không đến 760 mm Hg

Traditional mechanical gage construction

Các áp kế truyền thống hoạt động theo nguyên lý cơ học với một ống Bourdon được uốn cong, kín, có xu hướng duỗi thẳng khi áp suất bên trong tăng

Khi chọn ta thường chọn đồng hồ sao cho áp suất làm việc nằm khoảng 2/3 số đo của đồng hồ

Nếu áp lực ít thay đổi thì có khi chọn 3/4 thang đo

Trang 13

Chú ý: - Khi lắp đồng hồ cần có ống xi phông đề cản lực tác dụng lên đồng hồ và phải có

van ba ngã để kiểm tra đồng hồ

- Khi đo áp suất bình chất lỏng cần chú ý đến áp suất thủy tĩnh - Khi đo áp suất các môi trường có tác | T if dụng hóa học cần phải có hộp màng ngăn t

Van ba ngã - Khi đo áp suât môi trường có nhiệt độ

cao thì ống phải dài 30 ~ 50 mm và không bọc cách nhiệt

- Các đồng hồ dùng chuyên dụng đề đo một chất nào có tác dụng ăn mòn hóa học thì

trên mặt người ta ghi chất đó

- Thường có các lò xo đề giữ cho kim ở vị trí 0 khi không do

IV MỘT SỐ LOẠI ÁP KẾ ĐẶC BIỆT

Trong phạm vi chân không cao và áp suất siêu cao hiện nay người ta đều dùng phương

pháp điện để tiến hành đo lường, các đụng cụ đo kiểu điện cho phép đạt tới những hạn đo cao hơn và có thể đo được áp suất biến đổi rất nhanh

Chân không kế kiểu dẫn nhiệt : Hệ số dẫn nhiệt của chất khí ở áp suất bình thường thì không có quan hệ với áp suất nhưng ở điều kiện áp suất tương đối nhỏ thì người ta thấy tồn tại quan hệ trên Nhiệt độ đây đẫn khi đã cân bằng nhiệt sẽ thay đổi tùy theo hệ số dẫn nhiệt của khí và dùng cầu điện không cân bằng để xác định điện trở đây dẫn ta sẽ biết được độ chân

không tương ứng

Chân không kế Ion : Nhờ hiện tượng ion hóa tạo nên dòng ion trong khí loãng có quan hệ với áp suất nên từ trị số của dòng ion người ta xác định được độ chân không của môi trường Có nhiều cách thực hiện việc ion hóa như : dùng tác dụng của từ trường và điện trường, sự dự

phát xạ của catốt được đốt nóng khi có điện áp trên anôt, dùng sự phóng xạ và tùy theo các cách đó mà ta có các chân không kế khác nhau

Trang 14

Áp kế kiểu áp từ : Áp suất tạo ra ứng lực cơ học trong vật liệu sắt từ biến đổi sẽ làm biến đổi hệ số dẫn từ của vật liệu đó Loi dung hiệu ứng áp từ ta có thể chế tạo được bộ nhạy cảm kiểu áp từ

Áp kế áp suất điện trở : Muốn đo những áp suất lớn hơn 10.000 kG/cm2 hiện nay hầu như chỉ có 1 cách duy nhất là đùng bộ phận nhạy cảm áp suất điện trở làm áp kế

CHUONG IV DIEU KHIEN HUT CHAN KHONG

I VAN DIEU KHIEN AP SUAT

Trong hệ thống thủy lực valve điều khiển áp suất (gọi tắt là nhóm valve áp suất) được sử đụng ở rất nhiều dạng rất nhau và đóng vai trò quan trọng, là một trong 3 nhóm valve điều khiển chính bao gồm: Valve chuyển hướng - Valve điều chỉnh lưu lượng và Valve điều khiển áp suất

Tuy nhiên valve áp suất thường chỉ được biết đến như là valve an toàn (Relief valve) Bài viết này muốn giới thiệu thêm với các bạn về 2 loại valve áp suất cơ bản khác rất hay được sử dụng trong các mạch thủy lực

Như vậy, có 3 loại valve áp suất chính trong nhóm valve an toàn bao gồm: - Valve an toan: Relief valve

- Valve tuan ty (hay thir tyr): Sequence valve - Valve giam ap: Reducing valve

Các loại valve áp suất khác như CBV, valve xả không tải là tổ hợp của các valve

nêu trên

11 Yahe an toàn

Tác dụng của nó là "ngăn ngừa" áp suất vượt quá một giá trị đặt trước bởi người sử dụng nhằm bảo vệ hệ thống hoặc cụm thiết bị không bị phá hỏng do áp suất (vì vậy nó

được gọi là valve an toàn - Cái này chắc mọi người đều biết cả) Thông thường valve

này có hai cửa dầu Một cửa nối với nguồn cấp/gây ra áp suất; cửa kia nối về thùng chứa để xả bỏ dầu về thùng chứa Lưu ý là lưu lượng xả bỏ qua valve an toàn hầu như không phụ thuộc vào áp suất

Trang 15

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt 1.2 Valve tuan tự Type DBDH K 1x/- Pressure stage 25 to 400 bar (poppet seat valve) Symbol

Về bản chất và ký hiệu, valve tuần tự không khác gì valve an toàn nhưng nó có

cách thức sử dụng cho mục đích khác Người ta hay sử dụng valve này như một valve

thường đóng NC để làm thay đổi áp suất làm việc ở hai nhánh làm việc khác nhau Tức là sẽ có một áp suất chênh giữa hai nhánh làm việc trong cùng một hệ thống được gây ra bởi valve tuần tự

Khác với valve an toàn, cửa dầu ra của valve (cửa A) không nối với thùng dầu chứa mà nó được nối với mạch làm việc thứ 2

Type DZ 6 DP1-8XI AVt.B

Hãy xem xét một ví dụ đơn giản như sau:Một máy khoan cần có hai cơ cấu xy lanh: Xy lanh A dùng để kẹp chặt chỉ tiết khoan còn xy lanh B sẽ chỉ đè đầu mũi khoan xuống khi chỉ tiết đã kẹp chặt

Trang 16

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt xy lanh A

Ở đây đã sử dụng valve tuần tự được đặt ở 50 bar cho xy lanh B Do đó khi valve phân phối bắt đầu cấp dầu, xy lanh A sẽ thò ra kẹp chỉ tiết trước và chỉ khi nó đã kẹp rồi, áp suất hệ thống tăng lên quá 50 bar mới mở để xy lanh B đi xuống

13 Valve giảm áp

Trang 17

Nếu sử dụng ví dụ trên thì chỉ cần lắp một valve giảm áp vào trước xy lanh A dé đưa ra nguồn 50 bar cho mục đích kẹp Ì.T-m—¬ “hw F — Fo al xX lw CHUONG V UNG DUNG CONG NGHE CHAN KHONG I UNG DUNG CONG NGHE CHAN KHONG TRONG SAN XUAT DU THUYEN:

Công nghệ hút chân không là quá trình đắp sợi, nhựa và lỗi

„ lên khuôn, sau đó dán lên một màng nhựa đẻo bao bọc kín xung

> equanh, ding bom chan khong rit khi ra hình thành môi trường

chân không, tạo sự chênh áp trong và ngoài màng; khi đó áp suất khí quyén bén ngodi

(tương đương I bar) sẽ nén chặt lớp nhựa sợi lên khuôn khi đóng rắn

Trang 18

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt vacuum guage _* £ ` ° ø“ Basic Vacuum Bagging ai k | gate valve Fu) Fo RE ete pump breather cloth gam is : ` fiberglass layup pink insulation “ gelcoat peel ply SS - Z_Z chp Í —= Lo | clip : 3 = tube bag mold core ⁄ Vy” mold surface ~ 1.ƯUu nhược điểm Ưu điểm:

Kỹ thuật này phát triển từ công nghệ đắp tay (hand lay-up) là tạo sự chênh áp nén lớp nhựa sợi lên khuôn nhằm:

- Cải thiện khả năng thấm ướt (có thê sử dụng được cả lõi foam) - Khử bọt, loại lượng nhựa và dung môi thừa

- _ Giảm được lượng nhựa sử dụng làm tỷ lệ sợi/nhựa cao hơn, sản phẩm cứng chắc

hơn

- Tỷ lệ độ bền/khối lượng tốt hơn

- _ Tránh hít dung môi bay hơi khi thao tác

- Sản phẩm đồng nhất (kể cả hình dạng phức tạp) Nhược điểm:

- Kỹ thuật chân không đồng thời cũng làm tăng chỉ phí lao động, màng phủ,

mảng rút khí, máy hút chân không,

- _ Đồi hỏi công nhân kỹ thuật cao hơn từ thao tác trộn nhựa sợi cho đến lắp đặt và

Trang 19

Bao cao chuyên dé GVHD: Nguyễn Minh Nhựt

thao tác thiết bị chân không

- _ Mặt cắt ngang nhỏ hơn (do được nén chặt hơn)

1 Quy trình hút chân không:

- Phun hoặc quét chống dính khuôn

- Gia céng tam composite (đắp tay hoặc prepreg) - Phủ lớp màng tách khuôn - Bố trí màng rút khí để cân bằng áp suất - Lắp áp kế - Dan bang dinh nhay ap - Phủ màng hút chân không - Lắp van, ống hút chân không - Khởi động máy hút chân không

- Quan sát dong nhựa chảy, dùng con lăn để đưa nhựa về các góc cạnh - Duy tri 4p suất chân không khoảng 0,83 atm

2 Máy móc và nguyên vật liệu

Trang 20

src="'http:/www.gkchem.vn/uploads/cong%20nghe%20chan%20khong2.jpg" alt="cong nghe chan khong2.jpg" height="307" width="459" border="0"

Phan máy móc thiết bị

- Hệ thống hút chân không nhằm rút trích khí ra khỏi khuôn và duy trì áp suất

chân không trong khuôn Hệ thống gồm: bơm chân không, hệ thống ống hút khí và bẫy

nhựa

- Băng keo dán màng chân không và khuôn

- Các loại màng (màng hút chân không, màng rút khí, màng tách sản phẩm) - Kẹp và giá đỡ

Phần nguyên liệu

- Hoặc là tắm sợi đã thắm nhựa trước hoặc đắp tay sợi nhựa

- Sợi thủy tinh dạng roving hoặc dang mat - Nhya polyester hoac epoxy

- Chat chống dính khuôn

- Có thé dùng vật liệu lõi để tạo cấu trúc sandwich

3 Sản phẩm chính công nghệ hút chân không

Sản phẩm công nghệ hút chân không là một mặt láng và thường dùng khuôn cái cho

Trang 21

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt các sản phẩm lớn hoặc quá phức tạp như tàu thuyền, các chỉ tiết xe hơi, chỉ tiết máy bay,

chậu hoa,

(Công ty Hóa Chất Gia Khang nhận tư vấn công nghệ chân không cho các

khách hàng có nhu cầu)

II Phương pháp mới trong xử lý nền đất yếu

Giảm 30% giá thành, giảm 50% thời gian thi công

Đó là khẳng định của các chuyên gia Trung Quốc trong công nghệ mới về đầm nén xử lý nền đất bằng phương pháp chân không trong buổi hội thao do Sở Xây dựng TP.HCM tổ chức

Trang 22

Hiện nay có rất nhiều phương pháp đẻ gia có nền đất yêu như: dùng đệm cát, cọc cát, trụ vật liệu rời thoát nước thẳng đứng, trụ đất-xi măng, bắc thấm Tuy nhiên, bơm hút chân không là một phương pháp gia có nền đắt sét yếu, dùng công nghệ bơm hút chân không đề hút nước trong đất làm cho đất có kết nhanh chỉ trong thời gian ngắn Đây là phát minh của ông

Từ Sĩ Long - Chủ tịch HĐQT Cty CP Cảng Loan Tân Hải (nhiều người ưu ái gọi ông là

“người biến bùn thành bão, biến đất thành vàng”) So với phương pháp xử lý nền đất thông thường thì công nghệ hút chân không có nhiều ưu điểm vượt trội như tiết kiện được 30% giá

thành xây dựng, rút ngắn 50% thời gian thi công Công nghệ này được thực hiện nhanh

thông qua vài lần làm áp lực bằng chân không kết hợp với số lần biến đổi năng lượng thích hop dé đóng nền từ đó hạ thấp tỷ lệ chứa nước trong dat, nâng cao mật độ đất, sức tải của nền, giảm sự sụt lún sau khi thi công và sự sụt lún sai khác ở nền đất yếu Theo các chuyên gia trong lĩnh vực xử lý nền đất thì phương pháp này sẽ tạo ra được một áp lực (trên l atmosphere) khống chế sức tải của mặt đất, tạo độ dày cần thiết theo yêu cầu kỹ thuật, khống chế được độ lún và tạo độ lún đồng đều cho mặt đất Công nghệ này đã được Uỷ ban Khoa học Thượng Hải (Trung Quốc) giám định “đạt tiêu chuẩn tiên tiến quốc tế”, hiện đang được áp dụng tại nhiều công trình xây dựng cảng biển, đường bộ và đường hàng không, được nhiều quốc gia đón nhận trong đó có Việt Nam

Trang 23

Bốn đặc điểm vượt trội của công nghệ hút chân không so với các phương pháp thông thường đó là: tốc độ nhanh, thời gian thi công ngắn; chỉ phí thi công chỉ bằng 30 - 50%; có thể kiểm soát được chất lượng căn cứ vào các điều kiện địa chất khác nhau đề thiết kế nên các thông số thi công phù hợp; thi công dam bao vé sinh môi trường Tại Trung Quốc, công trình sửa chữa, mở rộng đường băng số 2 Sân bay Quốc tế Phố Đông Thượng Hải (ảnh bên) là một phương án “sân bay hướng ra đại dương” Sau khi sử dụng công nghệ này không chỉ giải quyết được vấn đề lún sâu của nền đất trên bờ biển mà còn tiết kiệm được cả nhiệu triệu đo-la Mỹ tiền vốn đầu tư Hơn nữa chất lượng công trình được các chuyên gia đánh giá “tốt nhất, vượt xa yêu cầu thiết kế” Công trình Cảng Tân Thành khi sử dụng công nghệ mới này đã tiết kiệm được 360 triệu nhân dân tệ Ngoài ra còn nhiều công trình khác như: công trình xử lý nền đất ở cảng Tam Kỳ, Ninh Ba, Chiết Giang (Trung Quốc) cũng dùng công nghệ hút chân không, tiết kiệm được 73 triệu nhân dân tệ Trong gần 3 năm riêng khu vực Thượng Hải đã tiết kiệm

được I tỷ nhân dân tệ khi sử dụng phương pháp này

Việc đưa ra một số các biện pháp xử lý nền đất yếu mới góp phần làm phong phú các

phương pháp xử lý nền móng trong công tác xây dựng ở nhiều vùng địa hình có địa chất yếu

từ đó có cơ sở để lựa chọn những biện pháp tối ưu để áp dụng cho các công trình Ở Việt Nam

hiện công trình nhà máy Khí - Điện Cà Mau đã sử dụng công nghệ này

Trang 24

Ở môi trường chân không, thức ăn không bị oxy hoá, giúp cho thực phẩm tươi lâu hơn từ 3-5 lần so với việc cất giữ trong ngăn đá hay trong tủ lạnh Thị trường đã có loại máy hút

không khí ra khỏi túi ni lông để bảo quản thực phẩm

Theo các nhà chuyên môn, nếu để thịt bò, gia cầm, ngũ Thực phẩm sẽ tươi lâu nếu

được hút chân không cốc trong tủ đông được 6 tháng thì thực phẩm đóng gói chân không sẽ giữ được từ 2-3 năm Chẳng hạn, dâu tây chỉ có thể để trong tủ lạnh từ 1 đến 3 ngày dé giữ tươi nhưng đóng gói chân không có thể giữ được một tuần Ngoài ra, thực phẩm để trong môi trường chân không cũng giữ nhiệt tốt, có thể giữ

thức ăn nóng hay lạnh khi dã ngoại hay mang đi xa trong một vài giờ

Kiểu dáng máy hút chân không nhỏ gọn như bàn phím vi tính và cách sử đụng đơn giản

Khi mua, bạn sẽ được tặng 5 túi mẫu để cất giữ thực phẩm Đặt những thứ muốn đóng gói vào trong túi, mở nắp thiết bị, đưa miệng túi vào rãnh chân không của máy Cần chú ý đặt miệng túi chạm vào nhãn màu xanh ở đáy của rãnh chân không Sau đó, đậy nắp lại và chốt nắp bằng cách nhấn các chốt ở hai bên thiết bị đóng gói Nhắn và giữ nút "On", đèn sẽ sáng trong khi máy gắn chặt miệng túi, đợi đến khi không còn tiếng máy chạy và đèn tắt rồi hãy nhả nút "On" Lúc này các chốt ở hai bên sẽ tự động nhả và lấy túi thực phẩm ra

Ngoài ra, đi kèm với máy có một hộp nhựa, một nút chai và một ống nhựa để thực hiện thao tác hút chân không trong hộp đựng thực phâm hay nước uống trong chai Phía trên nắp hộp có một lỗ nhỏ để cắm dây hút chân không nối từ máy Cho thực phẩm vào hộp, đậy nắp lại và cắm ống hút nối giữa máy và hộp Kế tiếp bạn bật nút "On" để máy hoạt động như cách hút chân không của túi ni lông Đối với cách sử dụng nút chai cũng tương tự như vậy, nút chai giúp bạn có thê giữ thức uống trong chai được lâu hơn

Để máy sử dụng được bền, bạn nên để máy nguội ít nhất 20 giây trước khi thực hiện lần tiếp theo Những bao nỉ lông sau khi sử dụng, để tiết kiệm, có thể tái sử dụng được nhiều lần sau khi đã được rửa sạch Túi ni lông có bán rời kèm theo

Hộp bảo quản chân không giúp thực phẩm Tết tươi ngon

Hộp bảo quản chân không Neoflam giúp thực phẩm được bảo đảm tốt và giữ nguyên chất lượng

Sản phẩm bao gồm gioăng và van một chiều kín, kèm theo là bơm hút không khí bằng

Trang 25

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt "x= — —¥ a và được công ty Vifami phân phối tại

— iét Nam Bộ hộp được làm bằng nhựa PP

trong suốt có chứa chất Microban diệt khuẩn Gioăng và van chân không rất kín 2s - nên không khí không thé tran vào hộp Hộp có thê sử dụng như hộp bảo quản thông thường hoặc hút không khí ra bằng bơm chân không bằng tay kèm theo Nhờ đó, lực phẩm được bảo quản trong môi trường

chân không giữ được sự tươi ngon như mới mua ở chợ về

THỊ Đèn điện tử chân không Glass envelope Glass envelope Plate (anode) Grid Plate (anode) Filament (cathode) Filament (cathode)

Đèn điện tử chân không hai cực Đèn điện tử chân không ba cực

Truc day,dén dién tir chan khéng (vacuum tube, còn được gọi tat 1a tube hay valve) còn thường được gọi là đèn điện tử hoặc bóng điện tử là một linh kiện điện tử Ngày nay,

nhờ ứng dụng tính chất của chất bán dẫn, phần lớn các đèn này được thay thế bằng các linh

kiện điện tử khác nhỏ và rẻ hơn nhiều Đầu thế ki 21, có sự quan tâm trở lại của đèn điện tử

chân không, vào thời điểm này có sự hình thành của vi ống phát ra trường

Bản chất của đèn điện tử có kích thước lớn, khi hoạt động toả ra nhiều nhiệt Hiện nay hầu hết các thiết bị điện tử đã không còn dùng đèn này nữa mà dùng các linh kiện ban din dé thay thé (transistor, IC ) Tuy nhién trong lĩnh vực ché tao ampli cho giới sành nhạc, người

ta van rat chuộng ampli đèn, lý do là vì ampli đèn có khả năng tạo ra âm thanh trung thực bởi

tinh chất của nó (rình bày ở phần sau) IV Nguyên lý hoạt động

Đèn điện tử là một loại thiết bị dựa vào sự khống chế luồng điện tử phát xạ đề thực hiện những yêu cầu kỹ thuật phức tạp

Trang 26

Khi hoạt động, các đèn điện tử cần đốt nóng các sợi đốt (một sợi ở đèn hai cực, ba cực đơn hoặc nhiều sợi ở các đèn điện tử kép), khi nhiệt độ các sợi đốt đạt đến một mức độ nào

đó, động năng của chúng thắng sự liên kết của kim loại và sẵn sàng nhảy ra khỏi bề mặt kim loại của sợi đốt

Để điều khiển các đèn điện tử chân không, giữa các cực cần có một điện trường, chính các điện trường này đã tạo ra dòng điện trong chân không: điện tử di chuyển đến a-nốt

— Nếu là đèn điện tử hai cực: Dòng điện tử đơn thuần di chuyền từ ca-tốt đến a- nốt với cường độ phụ thuộc vào điện trường tạo ra (cùng các thông số khác của đèn ảnh hưởng đến)

— Nếu là đèn điện tử ba cực, dòng điện này phụ thuộc vào cực điều khiển (như hình), điện trường cực điều khiển sẽ quyết định đến cường độ dòng điện đi đến a-nót Do điện tử có khối lượng rất nhỏ, chuyển động hầu như không có quán tính nên sự không chế luồng điện tử này có thể tạo nên những luồng điện tức thời Điện tử lại có điện tích rất nhỏ cho nên khống chế luồng điện tử về mặt số lượng có thể tạo được những dòng điện rất nhỏ cho những dụng cụ cần độ nhạy cao, những biến thiên rất nhỏ cũng được cảm nhận, có thể tập trung để tạo được dòng điện rất lớn cho những đụng cụ cần có công suất mạnh Đây chính là ưu điểm của đèn điện tử chân không so với các transistor điện tử bán dẫn khiến cho chúng còn được sử dụng trong các bộ ampli công suất để khuyếch đại tín hiệu tương tự (Ở transitor có thể không "mở" khi mức độ tín hiệu (tương tự) thấp hơn một giá trị nhất định nào đó, dẫn đến sự khuếch đại bị thất thoát, làm ảnh hưởng đến âm thanh được khuếch đại)

Như vậy về mặt tần số, có những dụng cụ điện tử làm việc tới 10 mũ 12 Hz, về mặt công suất có những đèn phát tới vài trăm kw

Năng lượng điện là loại năng lượng dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác nên dụng cụ điện tử rất tiện đụng cho những quá trình vật lý phức tạp như những biến đổi quang —

điện, nhiệt — điện, bức xa

V Ung dung

Với những ưu điểm đó, dụng cụ điện tử có thể thực hiện được nhiều chức năng kỹ thuật từ đơn giản đến phức tạp như:

Trang 27

sóng, biến tần, hiện sóng, chỉ thị báo hiệu, truyền hình, đo lường, tự động VI Phân loại

Đèn điện tử có rất nhiều loại, nhiều công dụng khác nhau nên có rất nhiều cách phân loại Về mặt công dụng có thé chia làm đèn khuyéch đại, đèn nắn điện, đèn tách sóng, đền đổi tần,

đèn phát, đèn tạo sóng, đèn chỉ thị

Về mặt chế độ công tác có thể chia làm đèn làm việc theo chế độ liên tục, đèn làm việc theo chế độ xung

Về mặt tần số có thể chia làm đèn âm tần, đèn cao tần, đèn siêu cao tần

Về mặt kết cấu nội bộ đèn có thể chia làm đèn 2 cực, đèn 3 cực, 4 cực, năm cực, nhiều cực, đèn ghép, đèn kép, đèn nung trực tiếp, đèn nung gián tiếp đèn ca tốt lạnh Về mặt kết cấu ngoại hình có thể làm làm đèn vỏ thủy tính, đèn vỏ kim loại, gốm

Về mặt làm nguội có thé chia làm đèn làm nguội tự nhiên, làm nguội bằng gió, làm nguội bằng nước chảy đối lưu, làm nguội bằng cách bay hơi

Về cách bố trí các chân đèn để sử dụng để đèn có thể chia làm loại 8 chân (octal), 9 chân tăm (noval), Rimlock, chân chìa

Người ta còn chia làm loại đèn chân không và đèn có khí, trong đó có đèn gazotron,

thyratron, đèn ổn áp (Stabilitron)

Về nguyên lý công tác, đèn điện tử còn có các loại manhêtron, klystron, đèn sóng chạy dùng cho lĩnh vực siêu cao

Về hiệu ứng sử dụng còn có các loại đèn tia âm cực dùng cho máy hiện sóng, máy thu

hình áp dụng tính năng điện — quang để xem sóng, xem hình có các loại đèn quang điện (tế bào quang điện) đèn nhãn quang điện đẻ thể hiện sự biến đổi ánh sáng thành sự biến đổi của dòng điện dùng cho âm thanh chiếu bóng hoặc trong thiết bị kiểm tra tự động

Tóm lại, có rất nhiều cách phân loại đèn điện tử và có rất nhiều loại đèn điện tử thực hiện được nhiều yêu cầu kỹ thuật phức tạp và ứng đụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau của kỹ thuật

Trang 28

Trang 29

Báo cáo chuyên đề GVHD: Nguyễn Minh Nhựt MỤC LỤC CHUONG I CHAN KHONG I KHAINIEM Il Lịch sử

CHƯƠNG II KỸ THUẬT CHÂN KHÔNG

L Bơm chân không (máy hút chân không

I1 Bơm chân không kiểu pittông

Ill Bom tao chân không trung bình và cao IIL.I Bơm chân không kiêu rôto IL2_Bơm chân không kiểu phun tia

IL_ Áp suất

I._ Áp suất tuyệt đối và áp suất dư

HIL Đo chân không tron;

IL1 Chân không kế Mcleod: IH.2 Loại dùng trong công nghiệp

IV MỘT SÓ LOẠI ÁP KÉ ĐẶC BIỆT

CHUONG IV, DIEU KHIEN HUT CHAN KHONG

I VAN DIEU KHIEN AP SUAT

LI Valve an toàn

L2_ Valve tuần tự

L3 Valve giảm áp

CHƯƠNG V ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHÂN KHÔNG

I UNG DUNG CONG NGHE CHAN KHONG TRONG SAN XUAT DU THUYEN: IL Phương pháp mới trong xử lý nền đất yếu ¿ -2¿¿ 2¿222222222222522

HL Đèn điện tử chân không

VI Phân loại 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 30

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	15,92 MB