2. Відкачна вакуумна система та процес відкачки евп

Для одержання вакууму при виготовленні приладів використовуються відкачні вакуумні системи. Основними складовими частинами їх є насоси, манометри, вакуумні вловлювачі й вакуумпроводи. Загальний схематичний вигляд найпростішої відкачної системи наведений на мал. 2.

Мал. 2. Схема простої відкачної системи (а) та хід зміни параметрів

S та P вздовж вакуумпроводу (б)

1-вакуумний насос; 2-вакуумпровід; 3-відкачуваний об’єм; 4-випускний патрубок

Розглянемо кожну складову частину вакуумних систем окремо.

2.1. Вакуумні насоси

Вакуумними насосами називаються пристрої, які служать для механічного видалення газів та пари різних речовин з відкачуваних об`єктів або зв`язування їх різними механізмами сорбції (фізична та хімічна адсорбція, абсорбція, поглинання газу при електричному розряді і т.ін.).

Механічне видалення газу здійснюється яким-небудь механізмом, наприклад поршнем в поршневому насосі, а поглинання - шляхом регульованого введення речовин, які зв`язують гази в об`ємі (розпорошування хімічно активних металів), або шляхом іонізації газу в розряді та незворотнім зв`язуванням утворених іонів твердими та пароподібними поглиначами (гетерами).

2.1.1. Класифікація вакуумних насосів

За принципом дії вакуумні насоси розділяють на слідуючі групи:

1) насоси об`ємної дії, в яких переміщення газу здійснюється шляхом періодичного змінювання об`єму робочої камери. Їх робота базується на використанні закону Бойля-Маріотта;

2) ежекторні насоси, в яких відбувається турбулентно-в`язкісне захоплення газу струменем робочої рідини або пари;

3) молекулярні насоси, які здійснюють відкачку шляхом надання молекулам відкачуваного газу додаткової швидкості в певному напрямку. Насоси цієї групи можуть бути струминними, дія яких базується на наданні молекулам відкачуваного газу додаткової швидкості безперервно витікаючим струменем пари та механічно-молекулярними, в яких ця швидкість надається поверхнями твердого тіла, які рухаються (турбомолекулярні насоси);

4) насоси, в яких використовується іонізація газу;

5) насоси, робота яких базується на фізико-хімічному зв`язуванні газів: іонно-сорбційні, електророзрядні, адсорбційні, конденсаційні (кріогенні).

2.1.2. Основні параметри вакуумних насосІв

Для правильного вибору вакуумних насосів необхідного знати їх параметри. Основними параметрами насосів є такі.

Початковий тиск р₀ - найбільший тиск з боку вхідного патрубка насоса, з якого він починає нормально працювати. Деякі типи насосів можуть працювати з атмосферного тиску, а деякі потребують попереднього розрідження (форвакууму).

Найбільший випускний тиск р_вип - тиск на виході насоса, перевищення якого призводить до припинення нормальної його роботи. Параметр р_вип відноситься до таких вакуумних насосів, де застосовується механічне переміщення та стискання газу (перед його виштовхуванням). Всі насоси, у яких найбільший випускний тиск нижчий за атмосферний, повинні мати на виході так званий форвакуумний насос, який створює необхідний форвакуум.

Граничний тиск р_гр - мінімальний тиск, який можна досягнути за допомогою вакуумного насоса після відкачки об`єму, за умови відсутності натікання зовні та газовиділення внутрішніх стінок об`єму. В вакуумній техніці р_гр називається граничним вакуумом насоса.

Швидкість відкачки (дії) насоса S_н - це швидкість відкачки на вхідному отворі насоса для заданого тиску, тобто об`єм газу, який проходить через впускний переріз насоса за одиницю часу при певному тиску. Для більшості вакуумних насосів вона практично стала в області робочих тисків та зменшується при досягненні тисків, близьких до граничного p_гр, а також при перевищенні початкового тиску р₀.

Продуктивність насоса Q_н - визначається кількістю газу, що відкачується за одиницю часу при заданому випускному тиску, тобто це потік газу на вході насоса. Тому продуктивність насоса в загальному випадку визначається з співвідношення

(25)

де р - тиск газу, що відкачується. З рівняння виходить, що одиницею вимірювання при оцінці продуктивності насосів може бути мм рт.ст.×л/с та Па×л/с.

Ефективність насоса h - відношення швидкості дії при певному тиску до мінімального її значення , що реалізується в деякому обмеженому інтервалі тисків, який залежить від типу насоса

(26)

Параметр h дозволяє порівнювати між собою насоси з різними швидкостями відкачки.

Вакуум-фактор насоса, або коефіцієнт Хо, визначається відношенням фактичної швидкості дії до теоретичної (максимально можливої) швидкості дії

(27)

і залежить від роду газу. Для дифузійних молекулярних насосів величина коефіцієнта Xo змінюється в межах 0.3 - 0.5 (для повітря).