Вакуумметр Советский патент 1981 года по МПК G01L21/24 

1. . Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к технике измерения давлений в вакуумных системах. . По основному авт. св. № 553507 известен вакуумметр,содержаций сферический проводящий ротор, заклю енный в корпус из диэлект рического материала, токопроводящие электроды бесконтактного подвеса, нанесенные на внутреннюю сферическую поверхность корпуса и снабженные герметичными токоподводами, подключенными к источнику постоянного напряжения, а. также индуктор электромагнитной раскрутки . ротора и устройство измерения скороети вргицения ротора 11. Однако данный вакуумметр имеет не достаточно высокую надежность, так как при внезапной временной потере несущей способности электростатического подвеса, например, при аварийном отключении питающего напряжения или .при увеличении давления в вакуу1л ной системе выше рт. ст., при водящем к возникновению газового раз ряда между ротором и электродами, вакуумметр может выйти из строя вследствие механических повреждений обработанных с высокой степенью точности и чистоты рабочих поверхностей ротора и электродов. Причина повреждения поверхностей ротора и электродов подвеса заключается в следующем. Быстровргодающийся ротор вакуумметра подобно гидроскопу сохраняет неизменным положение своей оси вращения в пространстве. Поэтому вследствие суточного вращения Земли ось вращения ротора занимает произвольное положение относительно местноК вертикали и корпуса вакуумметра. Если ось вращения ротора совпадает с направлением местной вертикали в момент внезапной временной потери несущей способности подвеса, то механическое контактирование ротора с корпусом происходит в зоне нижнего полюса вращения ротора и в дальнейшем ротор будет, подобно волчку, устойчиво вращаться с уменьшающейся из-за момента трения верчения угловой скоростью. Возможное касание ротором боковых металлических электродов из-за прецессионного движения будет происходить только при малых угловых скоростях вращения и, следовательно, не представляет опасности-. Если ось вращения ротора в момент внезапной временной потери несущей способности подвеса не совпадает с направлением местной вертикали,- то сила трения скольжения возникающая, в зоне механического контакта ротора с корпусом приводит к вкатыванию быстровращающегося ротора на. боковую поверхность корпуса с нанесенными на нее металли ческими электродами, причем высота вкатывания будет тем больше, чем бол ше кинетическая энергия вращения ротора и величина коэффициента трения скольжения. Происходит механическое контактирование металлического рото ра с металлическими.электродами под веса при высоких скоростях скольжения . Трение металлов при высоких скоростях скольжения в вакуумесопровождается их интенсивным сх;ватыв нием, значительными повреждениями по верхности и существенным возрастание коэффициента трения до величин 1,0 1,5 и вьше. Повреждение обработанны с высокой степенью точности и чистоты рабочих поверхностей металлических электродов и ротора приводит к ухудшению характеристик вакуумной электроизоляции между этими поверхностями, выражающемся в увеличении токов и появления пробоев, что нарушает нормальную работу вакууг етра. Кроме того, при указанных высоких значениях коэффициента трения возможен даже выход ротора вакуумметра на режим полного обкатывания по внутренней поверхности корпуса и электродам, сопровождающийся значительными центробежными нагрузками, которые будут пропорциональны массе ротора, величине зазора меж ду ротором и электродами, а также квадрату угловой скорости обкатывания. Отклонение формы внутренней поверхности корпуса от сферической в данном вакуумметре результате нанесения на ее металлических электродов приводит к возникновению при обкатыва.ии динамических ударных нагру зок, что может повлечь за собой полное разрушение вакуумметра. Цель изобретения - увеличение надежности вакуумметра, например, при аварийном отключении питания, или внезапном увеличении давления в вакуумном объеме выше 10 мм рт. ст во время работы вакуумметра. Указанная цель достигается тем, что вакууметр снабжен закрепленной на корпусе и выполненной в виде сферического сегмента с отверстиями опорой, образующей с корпусом сферическую полость, а на ротор корпуса и опоры нанесен слой износостойко.го диэлектрика, причем поверхность этого слоя на корпусе и опоре покрыта твердосмазочным материалом. На чертеже изображена схема предг лагаемого.устройства. Вакуумметр содержит сферический проводящий ротор 1, заключенный в ди электрическом корпусе 2 с металлическим фланцем 3, токопроводящие электроды 4 и 5 с герметичными токоподводами 6, индуктор 7 электромагнитной раскрутки ротора 1, опору 8 в виде сферического сегмента с отверстиями 9. На ротор 1, электроды 4 и 5 подвеса, сферическую опору 8 и корпус 2 нанесен слой износостойкого диэлектрика 10, например оксидной керамики, прич;ем поверхность слоя 10 на корпусе 2, электродах 4 и 5 и опоре 8, обрсцценная к ротору 1, выполнена в виде сферы и покрыта твердосмазочнь1м материалом 11, например дисульфидом молибдена. При работе вакууметра сферический проводящий ротор 1 подвешивается силами электростатического поля, наведенного подачей управляемого высокого потенциала через токоподводы. б на проводящие электроды 4 и 5. Силовой электрод 4 компенсирует вес ротора 1, а боковые электроды 5 обеспечивают боковую устойчивость ротора 1. Раскрутка ротора 1 осуществляется вращающимся электромагнитным полем индуктора -7 . По уменьшению скорости свободного вращения ротора 1 при его трении о газ определяется давление в вакуумной системе, сообщающейся через отверстия 9 в опоре 8 с полостью вакуумметра. При временной потере несущей способности электростатического подвеса, например, при аварийном отключении питания вакуумметра или при внезапном увеличении давления в вакуумной системе выше мм рт. ст., вращающийся с высокой угловой скоростью ротор 1 износостойким диэлектрическим слоем 10 контактирует со сферической поверхностью покрытия 11 по слою износостойкого диэлектрика 10, нанесенным на корпус 2, электроды 4 и 5 и опору 8. Благодаря слою износостойкого диэлектрического материала 10 предотвращается повреждение рабочих металлических поверхностей ротора 1 и электродов подвеса 4 и 5 путем исключения их непосредственного механического контактирования. Так. как слой износостойкого диэлектрика 10с твердосмазочным покрытием 11, нанесенные на корпус 2, электроды 4 и 5 и опору 8, своей поверхностью, обращенной к ротору 1, образуют сферу одного Kqpnyca радиуса без выступающих частей, то скольжение и обкатывание ротором 1 этой поверхности. . происходит без возникновения ударных нагрузок, что исключает разрушение вакуумметра. Применение твердосмаэочного покры-. тия 11 снижает величину коэффициента трения скольжения, предотвращает износ ротора 1 и связанное с этим нарушение егр балансировки, уменьшает температуру в зоне трения, устраняя

тем самьиу тепловую деформаций ротора 1 вакуумметра.

Таким образом, эксплуатационная надежность вакуумметра повьвиается.

Формула изобретения

/.

Вакуумметр по авт. св. 553507, отличающийся тем, что, с ;целью повышения надежности, он снабжен закрепленной на корпусе и выполненной в виде сферического сегмен

та с отверстиями опорой, образующей с корпусом сферическую полость, а на ротор и внутреннюю поверхность корпуса и опоры нанесен слой износостойкого диэлектрика, причем поверхность этого слоя на корпусе и опоре покрыта твердосмазочным материалом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР J 553507, кл. G 01 L 21/24, 1975.

W

да

10