5 Конструкція та принцип дії багатоступеневого паромасляного дифузійного насосу.

Багатоступеневий насос – це послідовно з’єднані декілька дифнасосів в спільному корпусі.

Для отримання високого та надвисокого вакуума використовуються паро струменеві дифузійні насоси. Дія заснована на захопленні газа, що видаляється, струменем пари. Розмір поверхні парової діафрагми сопла ІІІ ступеня визначає швидкість відкачування насоса, характеристики сопла І ступеня визначають тиск форвакуума.

Струмінь пару захоплює молекули газа, потім пар конденсується на стінці насоса, яка охолоджується. Масло стікає в кип’ятильник і виділяє газ. Потім робоча рідина в кип’ятильнику знову випаровується і через сопло створює струмінь пари і т.д., здійснюється кругооберт.

Струмінь пари розділяє області низького і високого тиску, але великого перепаду тисків струмінь не витримає, тому вихідний патрубок одного ступеня повинен відкачуватись струменем пари іншого ступеня, а після ступеня І – механічним насосом.

Оскільки всі ступені відкачують один потік газу, то їх параметри повинні бути слідуючими: S_p(вхід) = S₃p₃ = S₂p₂ = S₁p₁(вихід). Чим більший тиск газа на вході насоса, тим більше густина пари в струмені.

Можуть використовуватись:

1. Ежекторні насоси (при великих швидкостях пари, захоплення газа відбувається в результаті турбулентного перемішування вихрів пари з частинками газа)

2. Бустерні насоси (із зниженням тиску і зменшенням витрати пара, зростає роль вязкісного захвата в струмінь)

3. Дифузійні насоси (при дуже низьких тисках працює тільки дифузійний механізм проникнення молекул газа в струмінь пари, при цьому густина струменя повинна бути малою, а швидкість струменя – високою. Елементи струменя пари насичуються газом поступово по мірі руху від сопла до стінки)

6 Конструкція і принцип роботи іонно-сорбційних, адсорбційних, кріогенних насосів.

Іонно-сорбційні насоси.

П ринцип дії іонно-сорбційних насосів полягає в іонізації газу і зв’язуванні його спеціально введеними поглиначами, які випаровуються (це може бути титан). В колбі 1 знаходиться вольфрамовий катод накалу 2, сітковий (циліндричний) анод 3 і декілька титанових випарників 4, а також спіральна сітка 5 (використовується для прогріву корпуса насоса з метою його обезгажування). Випарник -вольфрамова нитка, що прогрівається через пропускання струму, на цю нитку навито титанову проволоку. Випаровуючись титан осідає на внутрішніх стінках колби і утворюється титановий шар, який поглинає і замуровує молекули газа,які на нього потрапили. Для збільшення ефективності поглинання молекул газа, між анодом 3 та катодом 2 прикладається різниця потенціалів в декілька сотень волт. Іонно-сорбційний насос має тиск у відкачаному об’ємі 10^-6 мм рт.ст., швидкість відкачки 3000м/с для H_2. Тиск при якому починається робота 10^-4 мм рт.ст, граничний тиск 10^-10 мм рт.ст Різновидом таких насосів є орбітронні насоси. Недоліком є наявність катода накалу з обмеженим строком служби, а також відсутність саморегулювання швидкості випаровування титана.

Адсорбційні насоси. Принцип дії оснований на зв’язуванні газів механізмом адсорбції деякими пористими адсорбентами. Для підвищення процесу адсорбції, поглинач потрібно охолоджувати. Робочі речовини: акт. Вугілля (пористе) і складні силікати. При охолодженні акт. вугілля до -196 С, його адсорбційна спроможність зростає в десятки разів.

В ідкачуваний об’єм 1 через вентиль 2 з’єднаний із скляним чи металевим сосудом 3, який наповнений робочим матеріалом 4 (активоване вугілля, цеоліт). Сосуд 3 поміщається в рідкий азот і насос починає роботу. Активоване вугілля поглинає певну кількість газу і насичується. Потім потрібно відключити насос від відкачаного об’єму і почати регенерацію. Після регенерації вентиль 5 закривається, насос поміщається в рідкий азот і продовжується відкачування. Адсорбційні насоси можуть використовуватися для одержання попереднього вакууму в електророзрядних та іонно-сорбційних насосах, які приєднуться до відкачу-ваного об’єму 6. Швидкість дії насосів 2-10 л/с, гра-ничний вакуум 10^-2мм.рт.ст(10^-4), граничний тиск 10^-8мм.рт.ст. з використанням цеолітових насосів. Переваги: простота, немає забруднень. Недоліки: інерційність, необхідне охолодж. і регенерація.

К ріогенні насоси. Робота кріогенних насосів заснована на конденсації газів і парів на поверхні твердих тіл, які охоло-джені до дуже низьких температур. Охолод-ження відкачуваних газів до -196 С приво-дить до збільшення швидкодії і ефектив-ності кріогенного насоса. Принципова схема кріо-генного насоса представлена на рисунку 6.3. Головний елемент відкачування – конденсатор 1 заповнений рідким воднем, конденсатор поміща-ється в мідний екран 2 (екран грає роль конден-саційного насоса для парів води, екран служить для охолодження відкачуваних газів), який охолоджу-ється рідким азотом в сосуді Дюарта 3. Швидкодія насоса 10⁴-10⁵ л/с, граничний тиск 10^-9-10^-10 мм.рт.ст, витрата рідкого водню 2 л/год. Для отримання більш низьких тисків використовують рідкий гелій. При довгій роботі насосів на охолодж. поверхнях накопичуються шари конденсату.