11.12. Переваги та недоліки механічніх молекулярних насосів Переваги:

1. Відкачка газу починається з момента запуска.

2. Насоси не потребують виморожувальних пасток, оскільки в насосі немає речовин, які могли б забруднити відкачувані об’єми.

3. Можна відкачувати будь-які гази і пару рідин.

Недоліки:

Наявність відповідних зазорів між рухомими і нерухомими частинами викликає необхідність захисту від твердих частинок (скла, металів та ін.), що можуть потрапити з вакуумної камери до робочого обєма насоса.

Запитання для самоперевірки

1. Яке призначення має вакуумне масло в обертових насосах?

2. Яким вимогам повинно задовольняти вакуумне масло?

3. Яку послідовність дій необхідно виконувати для правильного і безпечного запуску й зупинки вакуумного насоса?

4. Які насоси використовують і чому для відкачки пари?

5. Як побудований і працює двороторний насос Рутса?

6. Як побудований і працює молекулярний обертовий насос?

7. Наведіть головні відмінності між молекулярними насосами Гольвека і Зігбана.

8. Як побудований і працює турбомолекулярний вакуумний насос?

9. Назвіть переваги і недоліки молекулярних обертових насосів.

Лекція дванадцята пароструминні насоси

12. 1. Пароструминний насос Геде

Пароструминні насоси відносяться до молекулярних насосів. Їх відкачувальна дія виникає завдяки дії молекул струменя пари робочої рідини на молекули газу, що надходять в насос з вакуумної системи через впускний отвір і виштовхуються до випускного отвору. Слід мати на увазі, що пароструминні насоси не можуть працювати самостійно, а завжди входять до вакуумної системи з насосом попереднього вакууму.

В якості насосів попереднього вакууму використовують головним чином обертові насоси, при цьому необхідно намагатися з’єднувати випускний патрубок пароструминного насоса з впускним патрубком обертового так, щоб випускний тиск пароструминного насоса і впускний тиск обертового насоса відрізнялись несуттєво.

Перший парортутний насос сконструював Геде в 1915 р. Це був пароструминний насос, робочою рідиною в якому була ртуть і який працював наступним чином. Об’єм V, в якому знаходиться газ, який необхідно відкачати, за допомогою капілярної трубки приєднується до трубки АВ, через яку проходить пара робочої рідини (рис. 12.1).

Ч

Рис. 12.1

ерез отвір O капіляра виникає дифузія газу і пари один в одного. Щоб пара не проникла в об’єм V і газ швидко дифундував у пару, капіляр охолоджується до температури Т, достатньої для конденсації тільки пари робочої рідини. В результаті газ буде захоплюватися парою і видалятися з об’єма V, а пара при стиканні з охолодженою стінкою капіляра перетвориться в робочу рідину. У зв’язку з чим тиск газу в об’ємі V буде знижуватися до тиску пари, що відповідає тепературі охолодження Т . Трубка, що приєднує об’єм V до трубки АВ повинна бути капілярною, щоб молекули пари мали більшу імовірність стикання зі стінкою для конденсації ніж проникнення до об’єму V. Тобто діаметр капіляра повинен бути меншим за середню довжину вільного пробігу молекул пари. Ця умова відповідає молекулярному режиму течії газу, а тому можна зробити такі висновки:

а) швидкодія відкачки при досягнені молекулярного режима буде постійною, тобто не залежати від тиску;

б) швидкодія відкачки буде дуже малою, оскільки малий діаметр капіляра;

в) діаметр капіляра можна збільшити, якщо попередньо знизити тиск, оскільки із зниженням тиску збільшується середня довжина вільного пробігу;

г) теоретично граничний тиск буде нульовим, оскільки швидкодія не залежить від тиску, але в дійсності швидкодія обмежена тиском насиченої пари при температурі охолоджувача, а також зворотньою дифузією молекул пари до об’єму V, яку неможливо виключити повністю, оскільки відповідно до молекулярно-кінетичної теорії газів завжди є імовірність проходу деякої кількості молекул пари через капіляр без конденсації.

Наявність капіляра, що значно знижує швидкодію, робить насос Геде непридатним для практичного застосування.