Chambre à vide - Vacuum chamber

Une grande chambre à vide.
Une petite chambre à vide pour une utilisation en studio ou en laboratoire dans les matériaux de désaération tels que les caoutchoucs de moulage et les résines.
Chambre à vide pour tester les fuites dans les emballages

Une chambre à vide est une enceinte rigide d'où l' air et les autres gaz sont extraits par une pompe à vide . Il en résulte un environnement à basse pression à l'intérieur de la chambre, communément appelé vide . Un environnement sous vide permet aux chercheurs de mener des expériences physiques ou de tester des dispositifs mécaniques qui doivent fonctionner dans l' espace extra-atmosphérique (par exemple) ou pour des procédés tels que le séchage sous vide ou le revêtement sous vide . Les chambres sont généralement constituées de métaux qui peuvent ou non protéger les champs magnétiques externes appliqués en fonction de l'épaisseur de la paroi, de la fréquence , de la résistivité et de la perméabilité du matériau utilisé. Seuls certains matériaux peuvent être utilisés sous vide.

Les chambres ont souvent plusieurs ports, recouverts de brides à vide , pour permettre l'installation d'instruments ou de fenêtres dans les parois de la chambre. Dans les applications à vide faible à moyen, ceux-ci sont scellés avec des joints toriques en élastomère . Dans les applications à vide plus élevé, les brides ont des bords de couteau usinés sur elles, qui coupent un joint en cuivre lorsque la bride est boulonnée.

Un type de chambre à vide fréquemment utilisé dans le domaine de l' ingénierie des engins spatiaux est une chambre à vide thermique , qui fournit un environnement thermique représentant ce qu'un engin spatial connaîtrait dans l'espace.

Matériaux de la chambre à vide

Les chambres à vide peuvent être construites avec de nombreux matériaux. "Les métaux sont sans doute les matériaux de chambre à vide les plus répandus." La résistance, la pression et la perméabilité sont des considérations pour le choix du matériau de la chambre. Les matériaux courants sont :

  • Acier inoxydable
  • Aluminium
  • Acier doux
  • Laiton
  • Céramique haute densité
  • Un verre
  • Acrylique
  • Acier trempé

Dégazage sous vide

"Le vide est le processus d'utilisation du vide pour éliminer les gaz des composés qui sont piégés dans le mélange lors du mélange des composants." Pour garantir un moule sans bulles lors du mélange de résine et de caoutchoucs de silicone et de résines plus dures à prise plus lente, une chambre à vide est nécessaire. Une petite chambre à vide est nécessaire pour la désaération (élimination des bulles d'air) des matériaux avant leur prise. Le processus est assez simple. Le matériau de moulage ou de moulage est mélangé selon les instructions du fabricant.

Traiter

Étant donné que le matériau peut se dilater 4 à 5 fois sous vide, le récipient de mélange doit être suffisamment grand pour contenir un volume de quatre à cinq fois la quantité du matériau d'origine aspiré pour permettre l'expansion ; sinon, il débordera sur le dessus du conteneur nécessitant un nettoyage qui peut être évité. Le conteneur de matériau est ensuite placé dans la chambre à vide ; une pompe à vide est connectée et mise en marche. Une fois que le vide atteint 29 pouces (au niveau de la mer) de mercure, le matériau commencera à monter (ressemblant à de la mousse ). Lorsque le matériau tombe, il se stabilisera et cessera de monter. L'aspiration est poursuivie pendant encore 2 à 3 minutes pour s'assurer que tout l'air a été éliminé du matériau. Une fois cet intervalle atteint, la pompe à vide est arrêtée et la soupape de décharge de la chambre à vide est ouverte pour égaliser la pression d'air. La chambre à vide est ouverte, le matériau est retiré et est prêt à être versé dans le moule.

Bien qu'un vide maximum que l'on puisse théoriquement atteindre au niveau de la mer soit de 29,921 pouces de mercure (Hg), cela variera considérablement à mesure que l'altitude augmente. Par exemple, pour une fabrique de moules à Denver, Colorado , qui se trouve à 5280 pieds au-dessus du niveau de la mer, on ne peut atteindre qu'un vide sur l'échelle du mercure de 24,896 Hg dans leur chambre à vide.

Pour garder le matériau à l'abri de l'air, il doit être versé lentement en un jet haut et étroit en partant du coin de la boîte de moulage, ou du moule, en laissant le matériau s'écouler librement dans la boîte ou la cavité du moule. Habituellement, cette méthode n'introduira pas de nouvelles bulles dans le matériau aspiré. Pour s'assurer que le matériau est totalement exempt de bulles d'air, l'ensemble du moule/boîte à moules peut être placé dans la chambre pendant quelques minutes supplémentaires ; cela aidera le matériau à s'écouler dans les zones difficiles du moule/boîte de moule.

Séchage sous vide

De l'eau et d'autres liquides peuvent s'accumuler sur un produit pendant le processus de production. "Le vide est souvent utilisé comme procédé pour éliminer l'eau en vrac et absorbée (ou d'autres solvants) d'un produit. Combiné à la chaleur, le vide peut être une méthode efficace de séchage."

La plus grande chambre à vide du monde

NASA de Space Power Facility abrite la plus grande chambre à vide du monde. Il a été construit en 1969 et mesure 122 pieds (37 m) de haut et 100 pieds (30 m) de diamètre, enfermant un espace en forme de balle . Il a été initialement commandé pour des études électronucléaires dans des conditions de vide, mais a ensuite été déclassé. Récemment, il a été remis en service pour tester les systèmes de propulsion des engins spatiaux . Les utilisations récentes incluent le test des systèmes d'atterrissage d'airbags pour le Mars Pathfinder et les Mars Exploration Rovers , Spirit et Opportunity, dans des conditions atmosphériques simulées sur Mars.

Chaque bras des détecteurs LIGO à Livingston, LA et Hanford, WA est une chambre à vide de 4 kilomètres (2,5 mi) de long, ce qui en fait les chambres à vide les plus longues au monde.

Voir également

Les références