Вакуумная камера представляет собой жесткую оболочку, из которой с помощью вакуумного насоса удаляется воздух и другие газы . Это приводит к образованию в камере среды с низким давлением , обычно называемой вакуумом . Вакуумная среда позволяет исследователям проводить физические эксперименты или тестировать механические устройства, которые должны работать в открытом космосе (например) или для таких процессов, как вакуумная сушка или вакуумное покрытие . Камеры обычно изготавливаются из металлов, которые могут экранировать или не экранировать приложенные внешние магнитные поля в зависимости от толщины стенок, частоты , удельного сопротивления и проницаемости используемого материала. Только некоторые материалы подходят для использования в вакууме.
Камеры часто имеют несколько портов, закрытых вакуумными фланцами , что позволяет устанавливать приборы или окна в стенках камеры. В низко- и средневакуумных приложениях они герметизируются эластомерными уплотнительными кольцами . В приложениях с более высоким вакуумом фланцы имеют обработанные на них ножевые кромки, которые врезаются в медную прокладку, когда фланец привинчивается.
Тип вакуумной камеры, часто используемый в области космической техники, — это термовакуумная камера , которая обеспечивает тепловую среду, воспроизводящую условия, которые космический корабль будет испытывать в космосе.
Вакуумные камеры могут быть построены из многих материалов. «Металлы, возможно, являются наиболее распространенными материалами для вакуумных камер». [1] Прочность, давление и проницаемость являются факторами, которые следует учитывать при выборе материала камеры. Распространенными материалами являются:
«Вакуум — это процесс использования вакуума для удаления газов из соединений, которые попадают в смесь при смешивании компонентов». [2] Чтобы обеспечить отсутствие пузырьков в форме при смешивании смолы и силиконовых каучуков, а также медленно затвердевающих твердых смол, требуется вакуумная камера. Небольшая вакуумная камера необходима для удаления воздуха (удаления пузырьков воздуха) из материалов перед их затвердеванием. Процесс довольно прост. Литейный или формовочный материал смешивается в соответствии с инструкциями производителя.
Поскольку материал может расширяться в 4–5 раз под вакуумом, контейнер для смешивания должен быть достаточно большим, чтобы вмещать объем в четыре-пять раз больше исходного материала, который вакуумируется, чтобы обеспечить расширение; в противном случае он выльется через верх контейнера, что потребует очистки, которой можно избежать. Затем контейнер с материалом помещается в вакуумную камеру; подключается и включается вакуумный насос. Как только вакуум достигнет 29 дюймов (на уровне моря) ртутного столба, материал начнет подниматься (напоминая пену ). Когда материал опустится, он выйдет на плато и перестанет подниматься. Вакуумирование продолжается еще 2–3 минуты, чтобы убедиться, что из материала удален весь воздух. По достижении этого интервала вакуумный насос отключается, а выпускной клапан вакуумной камеры открывается для выравнивания давления воздуха. Вакуумная камера открывается, материал извлекается и готов к заливке в форму.
Хотя максимальный вакуум, которого теоретически можно достичь на уровне моря, составляет 29,921 дюйма ртутного столба (Hg), он будет значительно меняться с увеличением высоты. Например, в Денвере, штат Колорадо , на высоте одной мили (1,6 км) над уровнем моря возможно достичь вакуума по ртутной шкале только в 24,896 дюймов ртутного столба.
Чтобы материал не содержал воздуха, его необходимо медленно заливать высокой и узкой струей, начиная с угла формы или пресс-формы, позволяя материалу свободно течь в коробку или полость формы. Обычно этот метод не вносит никаких новых пузырьков в вакуумируемый материал. Чтобы гарантировать, что материал полностью лишен пузырьков воздуха, вся форма/форм-форма может быть помещена в камеру еще на несколько минут; это поможет материалу затекать в сложные области формы/форм-формы.
Вода и другие жидкости могут накапливаться на продукте в процессе производства. "Вакуум часто используется как процесс удаления объемной и абсорбированной воды (или других растворителей) из продукта. В сочетании с теплом вакуум может быть эффективным методом сушки". [3] [4]
В Космическом энергетическом комплексе NASA находится самая большая в мире вакуумная камера. Она была построена в 1969 году и имеет высоту 122 фута (37 м) и диаметр 100 футов (30 м), охватывая пространство в форме пули . Первоначально она была введена в эксплуатацию для исследований ядерной и электрической энергии в условиях вакуума, но позже была выведена из эксплуатации. Недавно она была повторно введена в эксплуатацию для использования в испытании двигательных установок космических аппаратов . Недавние применения включают тестирование систем посадки на подушках безопасности для Mars Pathfinder и марсоходов Mars Exploration Rovers Spirit и Opportunity в условиях, имитирующих атмосферные условия Марса.
Каждое плечо детекторов LIGO в Ливингстоне , штат Луизиана , и Ханфорде , штат Вашингтон , представляет собой вакуумную камеру длиной 4 километра (2,5 мили), что делает их самыми длинными вакуумными камерами в мире.