Вакуумний насос

Вакуумний насос - пристрій, що служить для видалення (відкачування) газів або парів до певного рівня тиску (технічного вакууму).


1. Історія розвитку вакуумної техніки

Початком наукового етапу у розвитку вакуумної техніки можна вважати 1643 р., коли Торрічеллі вперше виміряв атмосферний тиск. Близько 1650 Отто фон Геріке (Otto von Guericke) винаходить механічний поршневий насос з водяним ущільнювачем. Вивчалося поведінка різних систем і живих організмів у вакуумі.

Нарешті, у другій половині XIX ст. людство зробило крок в технологічний етап створення вакуумних приладів і техніки. Це було пов'язано з винаходом ртутно-поршневого насоса в 1862 і потребою в вакуумуванні з боку народжуваної електроламповий промисловості. Починають винаходитися такі вакуумні насоси: обертальний (Геде, 1905), кріосорбціонний (Дж. Дьюар, 1906), молекулярний (Геде, 1912), дифузійний (Геде, 1913); манометри: компресійний (Г. Мак-Леод, 1874), тепловий (М. Пірані, 1909), іонізаційний (О. Баклі, 1916).

В СРСР становлення вакуумної техніки почалося з організації вакуумної лабораторії на ленінградському заводі "Світлана". Почався бурхливий розвиток електроніки та нових методів фізики.


2. Принципи роботи

Об'ємні насоси здійснюють відкачку за рахунок періодичної зміни обсягу робочої камери. В основному вони використовуються для отримання попереднього розрідження. До них відносяться поршневі, рідинно-кільцеві, ротаційні (обертальні). Найбільшого поширення у вакуумній техніці отримали обертальні насоси.

Схема ротаційного насоса: 1, 3 - лопаті, 2 - кожух.

До Високовакуумні механічним насосів відносяться: пароструминні насоси (парортутний і паромасляні), турбомолекулярні насоси. Молекулярні насоси здійснюють відкачку за рахунок передачі молекулам газу кількості руху від твердої, рідкої або пароподібної бистродвіжущихся поверхні. До них відносяться водоструминні, ежекторні, дифузійні молекулярні насоси з однаковим напрямком руху відкачують поверхні і молекул газу і турбомолекулярні насоси з взаємно перпендикулярним рухом твердих поверхонь і відкачуємо газу.


3. Класифікація

Вакуумні насоси класифікують як за типом вакууму, так і по влаштуванню. Область тисків, з якою має справу вакуумна техніка , Охоплює діапазон від 10 5 до 10 -12 Па. Ступінь вакууму характеризується коефіцієнтом Кнудсена Kn , Величина якого визначається відношенням середньої довжини вільного пробігу молекул газу до лінійного ефективному розміру вакуумного елемента Lеф. Ефективними розмірами можуть бути відстань між стінками вакуумної камери, діаметр вакуумного трубопроводу, відстань між електродами приладу.

Вакуумні насоси за призначенням підрозділяються на сверхвисоковакуумние, Високовакуумні, средневакуумние і нізковакуумние, а в залежності від принципу дії - на механічні та фізико-хімічні. Умовно весь діапазон тисків для реальних розмірів вакуумних приладів може бути розділений на піддіапазони наступним чином:

  • Низький вакуум
    λ << Lеф
    Kn ≤ 5.10 -3
    Тиск 10 5... 10 2 Па (10 3... 10 0 мм рт.ст.)
  • Середній вакуум
    λ ≥ Lеф
    5.10 -3
    Тиск 10 2... 10 -1 Па (10 0... 10 -3 мм рт.ст.)
  • Високий вакуум
    λ> Lеф
    Kn ≥ 1.5
    Тиск 10 -1... 10 -5 Па (10 -3... 10 -7 мм рт.ст.)
  • Надвисокий вакуум
    λ >> Lеф
    Kn >> 1.5
    Тиск 10 -5 Па і нижче (10 -7... 10 -11 мм рт.ст.)



3.1. Класифікація насосів по конструктивною ознакою

Klasifikacia vakuumnyh nasosov.jpg
  • Механічні
  • Магніторазрядние
  • Струменеві
    • Паромасленние дифузійні
    • Паромасленние бустерні
  • Сорбційні
  • Кріогенні

Вакуумні насоси також ділять по фізичним принципам їхньої роботи на газопереносние насоси та газосвязивающіе насоси. Газопереносние насоси транспортують частинки або через якийсь робочий об'єм (Поршневі насоси), або шляхом передачі механічного імпульсу частинки (за рахунок зіткнення). Деякі насоси потребують молекулярному плині стерпного речовини, інші - в ламінарному. Механічні насоси підрозділяються на об'ємні і молекулярні.


4. Застосування

Для отримання тією чи іншою мірою вакууму потрібні відповідні насоси або їх комбінація. Вибір насоса визначається родом і кількістю пропускаються насосом газів і діапазоном робочих тисків насоса і його параметрами. Не існує такого насоса, за допомогою якого можна було б забезпечити одержання вакууму у всьому діапазоні тисків з прийнятною ефективністю.