Большое количество современных технологических процессов осуществляются с применением вакуума и, соответственно, вакуумных насосов. Для качественной работы оборудования этого типа крайне важно контролировать уровень давления рабочей среды. Напрямую это сделать невозможно, поэтому в установки интегрируются специальные вакуумные датчики. В зависимости от типа такого измерительного прибора становится возможно определять и регулировать показатели давления. Рассмотрим основные и наиболее часто применяющиеся типы таких измерительных датчиков.
Содержание:
Классические
Это самые простые манометры или анероиды жидкостного типа. Такие устройства применяются в системах очень низкого давления. В манометрах есть специальное колено для измерительных процессов. Для таких приборов используется специальное вакуумное масло соответствующей плотности. Если давление будет слишком высоким, то это может нарушить образовавшийся вакуум.
Обычно такие изделия дополняются специальными азотными ловушками. Они изолируют манометр и не допускают его повреждений и нарушения уровня герметичности. Кроме этого, такие ловушки используются для того, чтобы успешнее осуществлять процесс вымораживания паров, которые образуются от используемых жидкостей. Классические измерительные приборы подходят для систем, в которых показатели напора находятся в диапазоне 10 – 100000 Па.
Классические датчики
Емкостные
Такие датчики работают по принципу изменения количества конденсата, показатели которого зависят от изменений длины между несколькими обкладками. Одна из таких обкладок выполнена в оболочке из мягкого материала. Когда давление в системе начинает колебаться, мягкая обкладка меняет форму, а также саму емкость теплообменника.
Емкостные измерительные приборы подходят для установок, давление в которых не выходит за пределы 1 – 1000 Па.
Емкостные датчики
Терморезисторные
Датчик вакуума для вакуумного насоса этого типа работает только по мостовой схеме. Это означает, что в приборе должно постоянно поддерживаться правильное сопротивление, за счет чего и производятся необходимые измерения. Чем выше это сопротивление, тем большую мощность необходимо использовать для того, чтобы привести показатели давления к идеальному значению. То есть в таких датчиках напряжение всегда связано с показателями давления. В качестве резистора может применяться стандартная платиновая нить. В этом случае датчик называется манометром Пирани.
Такие модели применяются для систем с напором от 10-3 до 761 торр (может быть и больше).
Терморезисторные
Термопарные
Измерительные приборы этого типа подходят для вакуумных систем, в которых применяются газы различного типа. Термопарный датчик работает с использованием нити накала, которая четко определяет любые изменения теплопроводности сред. При изменении давления в системе меняется и теплопроводность газов, а за счет термопары измерительного устройства осуществляется измерение температурного режима.
Датчики термопарного типа применяются не только для стандартных систем, но также подходят для вакуумных центрифуг, печей, сублимационных сушек. Они широко применяются в приборостроении и при осуществлении работы различного аналитического оборудования.
Термопарные
Ионизационные
Обычно в устройствах этого типа используются холодные катоды, за счет которых осуществляется ионизация газа по принципу Пеннинга. Между катодом и анодом появляется напряжение, которое образует ток. Он и показывает, какой уровень давления в системе на данный момент. Соответственно работа таких измерительных приборов тесно связана с процессом преобразования атомов, а также газовых молекул в ионы.
Датчики давления этой категории применятся при показателях от 10-9 до 10-2 мбар. Они широко применяются в приборостроении, в работе вакуумных печей, при контроле давления в системах, создающих высокий вакуум. Также ионизационные устройства часто используют в процессе работы аналитического или лабораторного оборудования.
Ионизационные
Ионизационные датчики бывают и горячего типа. Речь идет о датчике Байярда-Альперта. В таких вакуумных измерительных приборах используется горячий катод. Это позволяет устройствам этого типа бесперебойно работать при давлении 10-2 - 10-11 мбар. Такие вакуумметры включают в себя анод, накаливаемый катод. Когда электроны начинают быстро двигаться от катода к аноду, происходит процесс ионизации атомов газов. Они преобразуются в положительно заряженные ионы и направляются к коллектору. Благодаря этому процессу также создается ток, сила которого позволяет определить показатели давления в вакуумном насосе.
Альфатрон
Это одна из разновидностей ионизационного датчика. Альфатрон отличается от предыдущих двух типов тем, что в процессе преобразования атомов, а также молекул в ионы применяются не электроны, а альфа-частицы. Они образуются от разных источников, например, в некоторых устройствах для этого задействуется радий.
Это более простые устройства, которые работают стабильнее и предоставляют точные данные. Но одновременно с этим датчики такого типа отличаются повышенной чувствительностью. Для их создания приходится использовать слишком сложные схемы изменения потоков тока. Если они повредятся, то придется полностью менять датчик, что совершенно не выгодно в условии производства.
Диапазон работы у таких измерительных приборов такой же, как и у термопарных устройств.
Датчики давления выполняют большую роль в работе вакуумного насоса. Без этих небольших, но очень полезных приборов невозможно контролировать работу всей вакуумной системы. Это может привести к самым разным сбоям и даже полному выходу из строя агрегата, что чревато большими издержками из-за остановки производственного процесса.