В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Общая характеристика насосов
Выбор оборудования - Подбор вакуумных насосов

Вакуумные насосы классифицируются по принципу действия и по диапазонам давлений, причем в основном эти группы совпадают, так как для различных разрежений разработаны насосы с различными принципами. Существует три больших класса насосов: механические, пароструйные и сорбционные.

Механические насосы бывают двух видов.

1. Объемные насосы имеют периодически расширяющуюся и сжимающуюся рабочую полость, которая соответственно соединяется то с откачиваемым объемом, то с окружающей атмосферой. Эти насосы могут быть поршневыми с возвратно-поступательным движением, однако наибольшее распространение получили ротационные насосы, в которых расширение и сжатие рабочего объема достигается при вращении ротора. Широко применяемые масляно-ротационные насосы делятся на три типа: пластинчато-роторные, пластинчато-статорные и золотниковые или плунжерные. К объемным относятся также двухроторные насосы.

 

2. Молекулярные насосы сообщают молекулам газа, соударяющимся с быстро вращающимся ротором, преимущественные скорости, направленные к выходному патрубку. Промышленное распространение получили только турбомолекулярные насосы.

Насосы по назначению классифицируются например на газобалластные для откачки газов с большим содержанием паров; на герметичные насосы, предназначенные для откачки без потерь ценных или вредных газов. Существуют другие разновидности механических насосов: водокольцевые, многопластинчатые и т. д.

Пароструйные насосы работают по принципу увлечения молекул газа быстрой струей паров ртути или масла Они делятся на две группы по роду рабочей жидкости. Существует три вида пароструйных насосов: эжекторные — низковакуумные; бустерные — среднева-куумные и диффузионные — высоковакуумные.

 

Сорбционные насосы не перекачивают газ из объема наружу, а поглощают его на своих внутренних поверхностях. Они бывают трех видов.

1. Геттерные (хемосорбционные) насосы с возобновляемой пленкой титана по способу ее осаждения делятся на два типа: геттерно-испарительные и магнито-разрядные. Сорбционно-ионные насосы снабжены ионизирующими устройствами для усиления откачки инертных газов, азотитные насосы оснащены охлаждаемыми жидким азотом поверхностями для использования низкотемпературной сорбции и т. д.

2. Адсорбционные насосы используют пористые поглотители газа (цеолиты, угли и другие).

3. Конденсационные насосы поглощают газы за счет их конденсации, т. е. перевода в твердую фазу на поверхностях, охлаждаемых до температур жидкого водорода и гелия. Иногда их называют криогенными.

 

Любые насосы независимо от принципа действия характеризуются следующими общими параметрами.

1. Начальное давление РНач — это наибольшее давление на входе насоса, при котором он может начать нормальную работу. Механические и адсорбционные насосы могут начинать откачку с атмосферного давления; насосы пароструйные и сорбционно-ионные требуют предварительного разрежения.

2. Наибольшее выпускное давление Рвып — максимальное допустимое давление на выходе насоса, не нарушающее его работы. Обычно Рвьш одного порядка с РНач

3. Предельный вакуум, или остаточное давление насоса Рпр, — важнейший параметр: это самое низкое давление, которое насос может обеспечить при работе «на себя», т. е. с закрытым входным патрубком. Как правило, для любого насоса Рпр определяется равновесием откачиваемого потока газа и обратных потоков (вследствие растворимости газа в масле насоса, газоотделения со стенок насоса и т. д.).

4. Быстрота откачки насоса (S = dV/dt/) в литрах в секунду — объем газа, удаляемый насосом в единицу времени при том давлении, которое существует на входе насоса; с другой стороны, S = QHac/PBx; быстрота откачки есть отношение потока газа, откачиваемого насосом, ко входному давлению. Быстрота откачки в широкой области рабочих давлений обычно не зависит от давления.

5. Производительность насоса — поток газа, откачиваемый насосом (Qнас = SPBX) в единицах л*мтор/сек. Производительность насоса сильно убывает с уменьшением давления.

 

Кроме этих основных вакуумных параметров существуют еще дополнительные эксплуатационные параметры насосов, такие, как потребляемая мощность, число ступеней откачки, габариты и вес, количество рабочей жидкости, стоимость и эксплуатационная надежность. Насос выбирают, исходя из конкретного назначения вакуумной установки с учетом необходимого разрежения и быстроты откачки, а также условий работы; например, сорбционные насосы применяют для получения «чистого» (безмасляного вакуума). Как правило, механические насосы — низковакуумные (до 10-2—10-3 тор), пароструйные (диффузионные) — высоковакуумные (до 10-6—10-7 тор); сорбционные — сверхвысоковакуумные (до 10-9 тор).

Эффективная быстрота откачки SЭфф убывает сравнительно с номинальной быстротой откачки S0 при приближении давления к предельному вакууму насоса из-за малых обратных потоков газа в установку через насос Qoop. Очевидно откачиваемый насосом поток газа равен QНac = S0P, причем входное давление Рвх предполагается равным давлению в откачиваемой системе. Но эффективный откачиваемый поток равен Qэфф =Qнас -Qобр

В условиях предельного вакуума

введем

в результате получим

Когда давление сравнительно велико то Sэфф ≈S; когда давление понижается

 

 

Для измерения быстроты откачки насосов применяют 2 метода

1. Метод постоянноrо объема приrоден для насосов  с небольшой быстротой откачки. Механическии насос присоединяют к объему V, большому для замерения падения давления, через трубопровод с большой пропускной способностью. Если можно пренебречь течами газоотделением, то

, откуда получим
 

Здесь P1 и Р2 — две точки на измеренной зависимости падения давления во времени, разделенные интервалом времени At. Метод не предполагает постоянства S, т. е. можно измерить меняющуюся быстроту откачки при любом давлении. Однако он непригоден для высоковакуумных условий, когда особенно сказывается влияние течей и газоотделения. Кроме того, для диффузионного насоса с быстротой откачки S = 500 л/сек пришлось бы использовать объем V не менее 5 Лг3, чтобы давление уменьшалось не быстрее чем в 2,7 раза за 1,5 мин.

2. Метод постоянного давления для измерения быстроты откачки высоковауумных насосов дает хорошую воспроизводимость условий и результатов измерения (рис. 8). При открытом атмосферном вентиле натека-телем устанавливают такую величину потока газа в насос, которая обеспечивает необходимое давление для измерения быстроты откачки (P = Q/S).

Манометр измеряет давление на уровне входной плоскости насоса, при этом рассеивающие диски с отверстиями в измерительном колпаке исключают погрешность из-за направленного потока. Затем закрывают вентиль и измеряют высоту подъема масла в бюретке за время опыта t. Пусть Ра — атмосферное давление, V0 — объем бюретки от начального уровня масла до натекателя. За время t из бюретки откачивается количество газа Δ(РаV0) = V0ΔР+РаΔV; здесь ΔV=hπd2/4; d- диаметр бюретки; ΔР = hрмртм и ррт — плотности масла и ртути).

 

 

 

Через насос прокачивается поток газа Q = Δ(PaVo)/t=kбh/t, причем постоянная бюретки зависит только от ее размеров только от ее размеров и равна

Она может быть определена заранее. Обычно уменьшение давления в бюретке мало (ΔР<СРа); тогда искомая быстрота откачки определяется по формуле

0)

Бюретку градуируют в делениях, а постоянную feg задают в единицах литр • миллитор. Опыт повторяют при нескольких значениях Р для снятия зависимости S(P) в необходимом диапазоне давлений.


 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 134 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru