Физическая энциклопедия - вакуумный насос

устройство для удаления газов и паров из замкнутого объёма с целью получения вакуума. В. н. делятся на проточные, к-рые удаляют газ из откачиваемого объёма наружу, и сорбционные, связывающие газ внутри насоса. Существуют также спец. имплантационные, палладиевые и каталитич. В. н. для откачки водорода. Осн. параметры В. н.: 1) предельное остаточное давление рост; 2) быстрота откачки S объём газа, откачиваемый в ед. времени при определ. впускном давлении Рис. 1. Области действия разл. типов вакуумных насосов: 1 водокольцевых; 2 поршневых; 3 паро-масляных бустерных; 4 механических бустерных; 5 диффузионных; 6 сорбционных.

3) производительность Q кол-во газа (помимо паров рабочей жидкости), удаляемое В. н. в ед. времени при определённом pвп(Q=Sрвп); 4) наибольшее давление запуска рзап, при к-ром В. н. может начать работать; 5) наибольшее выпускное давление pмакс, при к-ром В. н. ещё может осуществлять откачку. В. н. бывают форвакуумные (для создания в системе низкого и среднего вакуума при рзап=760 мм рт.

ст.) и высоковакуумные, создающие высокий и сверхвысокий вакуум, иногда между ними ставят промежуточный (бустерный) В. н. (рис. 1). По принципу действия проточные В. н. подразделяются на механические, струйные (эжекторные и пароструйные), молекулярные (турбомолекулярные) и ионные.

Механические В. н.форвакуумные, они основаны на всасывании откачиваемого газа при периодич. увеличении объёма рабочей камеры и выталкивании газа на выход при уменьшении этого объёма и сжатии газа до давлений, достаточных для открывания выпускных клапанов. Рис. 2. Поршневой насос: V0 откачиваемый объём; П поршень. Рис. 3. Вращательный водокольцевой насос.

Механич. В. н. бывают поршневые (рис. 2) и вращательные. Во вращательных водокольцевых В. н. (рис. 3) вода центробежной силой прижимается к стенкам корпуса, образуя водяное кольцо 7 и рабочую камеру 2 (свободную от воды). Газ откачивается в результате изменения объёма рабочей камеры между лопатками ротора. Эти насосы могут откачивать смесь газа с парами воды, запылённые газы, кислород и др.

взрывоопасные газы. [s]ВАКУУМНЫЙ НАСОС4bmp[/s] Рис. 4. Многопластинчатый насос. Многопластинчатые В. н. (рис. 4) также содержат эксцентрично расположенный ротор, в прорези к-рого вставлены пластины, прижимаемые центробежной силой к внутр. поверхности корпуса. При этом образуются рабочие ячейки с изменяющимся объёмом. У наиболее распространённых вращат.

В. н. (рис. 5) насосах Геде, внутр. объём заполнен маслом, к-рое служит смазкой и препятствует натеканию воздуха в область низкого давления за счёт образования плёнки между вращающимися и неподвижными частями. Конденсация или растворение газов и паров в масле ухудшает параметры В. н. Это предотвращается напуском в рабочую камеру В. н. (после отделения её от впускного отверстия) атм. воздуха в таком кол-ве, чтобы к моменту выхлопа парц. давление паров не достигало давления насыщения. Рис. 5. Вращательные масляные насосы: а пластинчато-роторный; б пластинчато-статорный; в плунжерный; 1 статор; 2 ротор; 3 разделительная пластина; 4 пружина; 5 выпускной клапан; 6 рычаг; 7 плунжер; 8 золотник. Рис. 6. Двухроторный насос (насос Рутса). Действие двухроторных В. н. (насоса Рутса) основано на встречном вращении двух роторов (рис. 6) (предварит. разрежение 5-1 мм рт. ст.). В струйных В.н. откачиваемый газ всасывается струёй жидкости или пара.

Различают эжекторные (вихревые) и пароструйные В. н. В эжекторных В. н. газ увлекается турбулентной струёй жидкости (воды) или пара (воды или ртути), истекающей со сверхзвук. скоростью из сопла эжектора (рис. 7) за счёт турбулентного перемешивания или вязкостного трения граничных слоев струи и откачиваемого газа в камере смешения.

Парогазовая смесь из камеры смешения поступает в расширяющийся диффузор, где скорость потока уменьшается, а статич. давление становится значительно выше, чем давление всасывания. Рис. 7. Пароструйный насос. В вихревых В. н. используется разрежение, развивающееся вдоль оси вихревого потока, создаваемого сжатым воздухом или перегретым паром. В пароструйных В. н.насосах Ленгмюра (рис. 8) струя пара 2 (масло, Hg), истекая с большой скоростью Рис. 8. Насос Ленгмюра. из сопла 1, захватывает откачиваемый газ, увлекает его к охлаждаемым стенкам рабочей камеры 3, где пар конденсируется. Конденсат по сливной трубе 4 возвращается в кипятильник 5. Газ, увлекаемый струёй к стенкам камеры, сжимается и выбрасывается к форвакуумному насосу. Захват газа (в диапазоне р=10-1-10-2 мм рт. ст.) происходит за счёт вязкостного трения между поверхностными слоями струи и прилегающими слоями газа; при р .