Стеклянный или металлический вакуумный пост

---

На десять приобретенных в России стеклянных откачных постов для производства неоновых ламп приходится, в лучшем случае, один цельнометаллический. С фактами, как говорится, не поспоришь. Однако можно и нужно спорить с выводами. Вызывает, мягко говоря, удивление, когда в журнальных публикациях и Интернет - сайтах, опираясь на статистические данные продаж, всерьез рассуждают об особой роли стекла (как конструкционного материала) в обеспечении качества газосветной продукции. Такая псевдонаучная логика очень напоминает известный вывод о вреде огурцов, основанный на утверждении, что «99,9% всех людей, умерших от рака, при жизни ели огурцы (сборник «Физики продолжают шутить»).

  Попробуем проанализировать аргументы сторонников стеклянных «манифольдов».
  Вначале просто перечислим эти аргументы.

• Стекло обладает относительно низким уровнем газовыделения и малым пропусканием.
• Стекло прозрачно, что важно для контроля за загрезненностью манифольда.
• Стекло привычный для стеклодува материал, что упрощает ремонт вакуумной системы.
• В случае возникновения течей их очень просто найти с помощью стандартного искрового течеискателя.
• Стекло химически инертно.
• Запорно-регулирующее оборудование (краны) обычно дешевле металлических.

   Технология производства газосветных ламп разрабатывалась в начале ХХ века на основе опыта производства электровакуумных и газоразрядных приборов. Основным конструкционным материалом вакуумных систем в электровакуумной промышленности в то время было стекло. Из него изготавливались трубопроводы, вакуумные краны (пробковые) и стеклянные баллоны для инертного газа. Эти элементы соединялись в единую систему методом спаивания обыкновенной ручной горелкой. При таком способе создания конструкции вакуумной системы действительно стеклодув даже средней квалификации без труда мог произвести ремонт установки. Однако пробковые краны не могут работать без вакуумной смазки, которая проникает в вакуумную систему. Поэтому время от времени следовало производить ее очистку, чтобы снизить опасность загрязнения инертных газов. Системы описанного типа действительно были дешевыми, поскольку краны, как наиболее сложные элементы изготавливались во многих стеклодувных мастерских и не были острым дефицитом. Единственным не стеклянным элементом был вакуумный насос, который соединялся с системой с помощью вакуумного резинового шланга, либо с помощью штуцерного соединения («грибкового»).

  В силу конструктивных особенностей кранов стеклянные установки были ручными, что делало их малопроизводительными. Тем не менее, следует сказать, что в лабораторной вакуумной технике стеклянные системы описанного типа и сегодня успешно используются, что называется в первозданном виде.

  Дальнейшее развитие неоновых технологий связывают с заменой пробковых кранов на краны с фторопластовыми вкладышами и резиновыми сальниковыми уплотнениями, а так же с переходом к разборным или частично разборным системам. Соединения отдельных элементов быстроразъемные: фланцевые с накидным хомутом, либо «грибковые».

  Представителями семейства стеклянных установок этого типа могут служить вакуумные посты таких известных фирм, как DACO, EGL, Technolux.

  Выигрывая у классических систем в чистоте среды, функциональности, частичной "разборности" и степени управляемости, современные установки проигрывают в простоте, ремонтоспособности и надежности. Появились такие сложные и ненадежные элементы, как резьба на стекле, либо фланцы, которые требуют к себе очень бережного отношения, поскольку в случае повреждения их можно починить только в специализированной мастерской. Новые краны, сальниковые по конструкции, несмотря на заявления фирм-изготовителей, по-прежнему нуждаются в смазке. Ее отсутствие приводит к истиранию прокладок и к повреждению резьбы на стекле (когда для поворота крана требуются недопустимо большие усилия). Краны с фторопластовыми вставками по принципу работы - многооборотные, что усложняет работу с ними. Известен, правда, интересный опыт фирмы Technolux по созданию стеклянных клапанов с пневмоприводом. Однако такие клапаны весьма тихоходны (в связи с опасностью разрушения) и сложны по конструкции, что еще больше снижает надежность и ремонтоспособность.

  Однако главное ограничение для стеклянных систем связано с тенденцией последовательного вытеснения «стекла» из конструкции поста. Поясним этот тезис на конкретных примерах.

  Пример 1. Задача увеличения производительности производит к необходимости перевода систем подачи инертных газов на давления от 4 до 20 МПа и даже выше. Не трудно понять, что подобные системы, включающие баллоны, редукторы, краны-натекатели и трубопроводы, могут быть только металлическими. Это влечет за собой необходимость применения материалов с большим уровнем газовыделения, а так же использования более сложных методов оценки герметичности и поиска течей, то есть – требует отказа от большинства преимуществ стеклянных систем, описанных выше.

  Пример 2. Этот пример связан с заменой манометрических датчиков со стеклянных на металлические. При этом если замена U-образного манометра на мембранный связана с удобством в работе, то замена вакуумметрического датчика диктуется суровой необходимостью – датчики в стеклянных колбах - большая редкость.

  Пример 3. При построении стеклянных вакуумных систем одной из главных проблем всегда была проблема присоединения к ним вакуумного насоса. И связано это, прежде всего, с вибрацией, способной разрушить стеклянные соединения. Это требовало применения гибких виброгасящих элементов, в качестве которых долгое время использовались резиновые шланги, которые по своим вакуумным свойствами уступают не только стеклу, но и многим другим материалам. Поэтому в последнее время наблюдается тенденция к замене резиновых шлангов на сильфонные металлические.

  Пора сделать из нашего исторического экскурса некоторые промежуточные выводы.

•   Развитие вакуумных откачных постов идет по пути создания комбинированных (стекло-металлических) систем, в которых происходит постепенная замена малонадежных и малопроизводительных стеклянных элементов на современные – металлические.
•   Ремонтоспособность современных стеклянных систем весьма низкая. Ремонт не всегда может быть выполнен непосредственно на рабочем месте, требует высокой квалификации стеклодува и специального стеклодувного оборудования, предназначенного для работы со стеклом пирекс.
•   Поиск течей в комбинированных системах, к тому же снабженных сальниковыми кранами уже не может производиться только стандартными методами и средствами течеискания.
•   «Паразитный» объем комбинированных систем (из соображений жесткости) значительно выше, чем у классических, соответственно уровень газовыделения тоже выше. Это приводит к необходимости использования дополнительного стеклянного диффузионного насоса, малопроизводительного и не снабженного средствами защиты от обратного потока масла. Применение подобных насосов чаще всего приводит не к улучшению, а к ухудшению качества неоновых трубок.

  Итак, стекло как конструкционный материал является тормозом процесса развития откачных постов для неонового производства.

  В электронной промышленности это поняли довольно давно, еще в 50-ых годах прошлого столетия. Именно в это время началось бурное развитие цельно-металлических вакуумных систем технологического назначения. На сегодняшний день 99% запорно-регулирующей аппаратуры составляют металлические вентили, клапаны, дроссели, редукторы, которые выпускаются серийно, что облегчает проектирование и изготовление установок. По быстродействию и управляемости они по всем параметрам превосходят лучшие образцы стеклянной запорной техники. Только применение современных запорно-регулирующих устройств может обеспечить самую глубокую автоматизацию технологического процесса изготовления неоновых ламп. А без автоматизации невозможно повысить производительность оборудования. Как говорится, делайте выводы сами.

  Теперь вернемся к вопросу о газовыделении и газопропускании конструкционных материалов – последнему бастиону сторонников стеклянных систем.

  Следует признать, что для непрогреваемых вакуумных систем стекло, как конструкционный материал действительно обладает рядом уникальных свойств. К ним относятся: малая скорость газовыделения, малый удельный поток газопроницаемости, химическая стойкость, легкость формообразования.

  Использование металлов и других материалов, к примеру, полимерных, требует более профессионального подхода в выборе этих материалов и технологии формообразования, очистки и обезгаживания. Так на уровень газовыделения металлов сильно влияют: структура и химические свойства окисных пленок, чистота обработки и степень загрязненности различными маслами и эмульсиями. Газонатекание металлов определяется методом формообразования (точение, ковка, прокатка, литье и.т.д.). При соблюдении принципов проектирования и технологии обезгаживания вакуумные свойства металлических систем

  Превосходят свойства стеклянных систем, для многих элементов которых температурное обезгаживание противопоказано (краны, масляные манометры и т.д.). Прогрев элементов металлических систем операция вполне рутинная. Вопросы снижения пропускания газов в элементах металлических систем легко решаются с помощью технологии пропитки, а значит, так же не является проблемой.

  Таким образом, обеспечение максимальных вакуумных свойств, не уступающих свойствам стеклянных систем это вопрос технологической культуры и не более того.

  Последний аргумент в споре – стоимость. В этом вопросе много парадоксов. Если сравнивать стоимость, к примеру, стеклянных и вакуумных металлических кранов зарубежного производства, то стоимость последних безусловно, выше. Но если мы возьмем для сравнения запорные элементы, рассчитанные на технический вакуум (запорная арматура пневмо и газовых систем), то картина кардинально меняется в сторону металла. А если сравнивать стоимость российской профессиональной вакуумной и пневматической аппаратуры со стоимостью иностранных стеклянных кранов, то стекло окажется в крайне невыгодном положении. При разумном подходе стоимость металлического манифольда в сборе может быть раза в два меньше, чем стеклянного. Аналогичные сравнительные расчеты могут быть проведены и для других элементов вакуумной системы, к примеру, к насосам. Результат будет тот же.

ВЫВОДЫ:

• Металлические технологические вакуумные системы в настоящий момент по всем параметрам превосходят стеклянные.
• В России сложились все условия для создания относительно недорогого металлического откачного оборудования для неонового производства: ручного, полуавтоматического и автоматического, отвечающего основным потребностям российского производителя.
• Высказывания представителей фирм, торгующих иностранным оборудованием об особой роли стекла в обеспечении качества неоновых ламп это рекламный трюк, призванный заморозить продвижение металлических систем на Российский рынок

На главную