10. Молекулярные и турбомолекулярные насосы. Принцип действия. Особенности работы:

Высоковакуумный молекулярный насос представляет собой кинетический вакуумный насос, в котором молекулам газа, в результате их соприкосновения с поверхностью высокоскоростного ротора-стакана, сообщается импульс движения, заставляющий их перемещаться в направлении к выходу из насоса. Работа молекулярных насосов основана на..молекулярно-кинетических..явлениях. Ротор 1 с большой быстротой вращается в направлении стрелки около оси 7. Между камерой 2 и ротором 1 имеется зазор 3, который на участке между впускной (n) и выпускной (m) сторонами значительно уже. Здесь ширина h зазора в большей части технических моделей составляет 2/100-5/100 мм. Молекулярной откачкой наз-ся удаление газа из вакуумной системы, путём передачи молекул газа. Существует 2 схемы молекулярной откачки: ротор вращается с такой скоростью, чтобы линейная скорость превышала скорость теплового движения газа. При больших давлениях разница давлений определ-ся формулой Гёде: , где l - длина паза, h – глубина паза, V – скорость, - вязкость. При низких давлениях, где малая вязкость: , где b – постоянная величина, зависящая от размеров паза. Эту величину называют коэффициентом компрессии. В насосе Гёде цилиндр имеет 12 параллельных пазов. Пазы входят в перегородки. Зазоры между наружной кромкой цилиндра и статора составляют 0,01 мм. Это приводит тому, что мы должны иметь высокую точность изготовления и сборку. Его коэффициент компрессии V вращения = 8000 об. Насос Зигбана: здесь расположено 3 спиральных паза в статоре.

Особенности его работы: - при давлении на выходе: несколько Торр; - предельный вакуум ; -вращение ротора 3700об; - быстрота откачки 73 л/сек. Ротор крепится на керамический подшипник. Характеристики насоса: - К = ; предельное давление ; выходное давление ; быстрота действия 7 л/сек.

Турбомолекулярный насос (ТМН). ТМН представляет собой молекулярный насос, на валу ротора которого закреплены диски с лопатками, вращающиеся между соответствующими дисками статора.. Турбомолекулярные насосы нашли самое широкое применение в большинстве задач, связанных с получением глубокого и чистого вакуума. ТМН имеют следующие преимущества:

Постоянная готовность к работе;

Быстрый запуск (10–15 мин);

Нечувствительность к резкому повышению давления (вплоть до атмосферного);

Широкий диапазон рабочих давлений (10^-8 – 10¹ Па);

Примерно одинаковая быстрота действия по большинству газов;

Чрезвычайно высокая степень сжатия (10¹⁵) для газов с большой молекулярной массой.

Высокая степень сжатия обеспечивает давление углеводородов на входе турбомолекулярного насоса не более 10^-15 Па (10^-3 торр), т.е. практически безмасляный вакуум, при давлении на форвакууме 1–500 Па, соответствующем остаточному давлению большинства насосов с масляным уплотнением. Большое влияние на характеристики насоса оказывает конструкция опорных узлов: на смазываемых подшипниках качения или на магнитных подвесках.

Принцип работы ТМН: один из самых распространенных инструментов для создания высокого вакуума. ТМН насосы сочетают принцип молекулярного увлечения и осевого компрессора. При этом точки на окружности ротора имеют линейные скорости порядка молекулярных (430 м/с). Поэтому вал таких насосов должен вращаться со скоростью 10 000–90 000 об/мин в зависимости от диаметра насоса. Рассмотрим принцип действия ТМН на примере насоса с горизонтально расположенным ротором. Частица, которая попадает на перемещающуюся поверхность, после отражения от нее, в дополнение к его собственной тепловой скорости, получает компоненту в направлении движения движущейся поверхности. Наложение этих скоростей движения молекул приводит к тому, что частица получит направление в сторону движения поверхности. Если вторая поверхность перемещается в противоположную сторону от первого, то процесс повторяется. От ненаправленного теплового движения частицы перед столкновением с поверхностью, возникает направленное движение после столкновения. Быстрота откачки практически не зависит от рода газов. ТМН имеют зазоры от 1 до 2,5 мм. Предельное давление может составлять ; выходное давление от 1 до 10 Па; производительность насосов может составлять несколько тысяч литров в секунду.