Вакуумный насос

Большая Советская Энциклопедия. Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.
Прокладки овального сечения атк прокладки овального.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я 1 2 3 4 8 A L M P S T X
ВI ВА ВВ ВГ ВД ВЕ ВЁ ВЗ ВИ ВК ВЛ ВМ ВН ВО ВП ВР ВС ВТ ВУ ВФ ВХ ВЦ ВЧ ВШ ВЩ ВЫ ВЬ ВЭ ВЮ ВЯ
ВАА
ВАБ
ВАВ
ВАГ
ВАД
ВАЕ
ВАЖ
ВАЗ
ВАИ
ВАЙ
ВАК
ВАЛ
ВАМ
ВАН
ВАП
ВАР
ВАС
ВАТ
ВАУ
ВАФ
ВАХ
ВАЦ
ВАЧ
ВАШ
ВАЩ
ВАЯ

Вакуумный насос, устройство для удаления (откачки) газов и паров из замкнутого объёма с целью получения в нём вакуума. Существуют различные типы Вакуумный насос, действие которых основано на разных физических явлениях: механические (вращательные), струйные, сорбционные, конденсационные.

  Основные параметры Вакуумный насос: предельное (наименьшее) давление (остаточное давление, предельный вакуум), которое может быть достигнуто насосом; быстрота откачки — объём газа, откачиваемый при данном давлении в единицу времени (м3/сек, л/сек); допустимое (наибольшее) выпускное давление в выпускном сечении насоса, дальнейшее повышение которого нарушает нормальную работу Вакуумный насос

Механические насосы применяют для получения вакуума от 1 н/м2(10-2мм рт. ст.) до 10-8н/м2(10-10мм рт. ст.). В рабочей камере простейшего механического насоса совершает возвратно-поступательное движение поршень, который вытесняет газ, создавая при обратном ходе разрежение со стороны откачиваемой системы. Поршневые насосы (рис. 1а, 1б) были первыми механическими насосами. Их вытеснили вращательные насосы. В многопластинчатом вращательном насосе (рис. 2а, 2б) всасывание и выталкивание газа осуществляется при изменении объёмов ячеек, образованных эксцентрично расположенным ротором, в прорезях которого помещены подвижные пластины, прижимающиеся к внутренней поверхности камеры и скользящие по ней при его вращении. За счёт большой частоты вращения ротора эти насосы при сравнительно малых размерах обладают большой быстротой откачки (до 125 л/сек). Предельное давление достигает 2000 н/м2 (15 мм рт. ст.) в одноступенчатых насосах и 10 н/м2 (10-1мм рт. ст.) в двухступенчатых. Аналогично происходит процесс откачки газа водокольцевыми насосами (рис. 3а, 3б). При вращении колеса с радиальными лопастями, эксцентрично расположенного в камере, вода, заполняющая камеру, увлекается лопастями и под действием центробежных сил отбрасывается к стенке корпуса, образуя водяное кольцо 1 и серповидную камеру 2, в которую поступает откачиваемый газ. При вращении колеса ячейки поочерёдно соединяются с каналом, через который откачиваемый газ выходит в атмосферу. Эти насосы пригодны для откачки влажного и загрязнённого газа, кислорода и взрывоопасных газов. Предельный вакуум составляет 95% (в одноступенчатых насосах) и 99,5% (в двухступенчатых насосах) от теоретически возможного; например, при температуре воды 20°С — до 7,1 кн/м2(53 мм рт. cт.) в одноступенчатых и 3,1 кн/м2(23 мм рт. cт.) в двухступенчатых насосах.

Рис. 1б. Общий вид поршневого насоса. Вакуумный насос.

Рис. 1б. Общий вид поршневого насоса.

Рис. 1а. Схема поршневого насоса: V<sub>o</sub> — откачиваемый объём; V<sub>min</sub> и V<sub>max</sub> — соответственно минимальный и максимальный объём цилиндра. Вакуумный насос.

Рис. 1а. Схема поршневого насоса: Vo — откачиваемый объём; Vmin и Vmax — соответственно минимальный и максимальный объём цилиндра.

Рис. 2б. Общий вид многопластинчатого вакуумного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 2б. Общий вид многопластинчатого вакуумного насоса.

Рис. 2а. Схема многопластинчатого вакуумного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 2а. Схема многопластинчатого вакуумного насоса.

Рис. 3а. Схема водокольцевого вакуумного насоса: 1 — водяное кольцо; 2 — серповидная камера. Вакуумный насос.

Рис. 3а. Схема водокольцевого вакуумного насоса: 1 — водяное кольцо; 2 — серповидная камера.

Рис. 3б. Общий вид водокольцевого вакуумного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 3б. Общий вид водокольцевого вакуумного насоса.

  Для получения среднего вакуума чаще применяют вращательные насосы с масляным уплотнением. Их рабочая камера заполнена маслом, либо они погружены в масляную ванну. Быстрота откачки этих насосов 0,1—750 л/сек, предельное давление 1 н/м2 (10-2мм рт. ст.) в одноступенчатых и 10-1н/м2 (10-3мм рт. ст.) в двухступенчатых насосах. Масло хорошо уплотняет все зазоры, выполняет функцию дополнительной охлаждающей среды, однако при длительной работе сконденсированные пары загрязняют масло. Для предотвращения конденсации паров, возникающей при их сжатии, камеру заполняют определённым объёмом воздуха (балластным газом), который в момент выхлопа обеспечивает парциальное давление пара в паро-воздушной смеси, не превышающее давления насыщения. При этом пары из насоса выталкиваются без конденсации. Такие насосы называются газобалластными и применяются как форвакуумные (для создания предварительного разрежения).

  Двухроторные насосы имеют 2 фигурных ротора, которые при вращении входят один в другой, создавая направленное движение газа. Эти насосы обладают большой быстротой откачки и часто применяются как промежуточные (вспомогательные, или бустерные) между форвакуумными и высоковакуумными. Они обеспечивают вакуум 10-2—10-3н/м2 (10-4—10-5мм рт. ст.) при быстроте откачки до 15 м3/сек(рис. 4а, 4б).

Рис. 4а. Схема двухроторного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 4а. Схема двухроторного насоса.

Рис. 4б. Установка двухроторного насоса с форвакуумным механическим насосом. Вакуумный насос.

Рис. 4б. Установка двухроторного насоса с форвакуумным механическим насосом.

  В молекулярных насосах при вращении ротора в газе молекулы получают дополнительную скорость в направлении их движения. Впервые такой насос был предложен в 1912 немецким учёным В. Геде, но долго не получал распространения из-за сложности конструкции. В 1957 немецкий учёный В. Беккер применил турбомолекулярный насос (рис. 5а, 5б), ротор которого состоит из системы дисков. Таким насосом получают вакуум до 10-8н/м2 (10-10мм рт. ст.).

Рис. 5а. Схема турбомолекулярного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 5а. Схема турбомолекулярного насоса.

Рис. 5б. Установка турбомолекулярного насоса с форвакуумным механическим насосом. Вакуумный насос.

Рис. 5б. Установка турбомолекулярного насоса с форвакуумным механическим насосом.

В струйных насосах направленная струя рабочего вещества уносит молекулы газа, поступающие из откачиваемого объёма. В качестве рабочего вещества могут быть использованы жидкости или пары жидкостей. В зависимости от этого насосы называются водоструйными, пароводяными, парортутными или паромасляными. По принципу действия струйные насосы бывают эжекторными и диффузионными. В эжекторных насосах (рис. 6а, 6б) откачивающее действие струи основано на увеличении давления газового потока под действием струи более высокого напора. Такие насосы применяются для получения вакуума 10 н/м2 (10-1мм рт. ст.). Простым эжекторным насосом является водоструйный насос, распространённый в лабораторной практике, в химической промышленности и др. Предельное давление таких насосов не намного превышает давление водяных паров. Например, при температуре воды в насосе, равной 20°С, достигаемый вакуум равен 3 100 н/м2 (23 мм рт. ст.), а парциальное давление остаточных газов около 670 н/м2 (5 мм рт. ст.). К эжекторным насосам может быть отнесён вихревой насос (аппарат), откачивающее действие которого основано на использовании разрежения, развивающегося вдоль оси вихря (рис. 7а, 7б). Значительно большей быстротой откачки и более низким предельным давлением обладают насосы, в которых рабочим веществом является водяной пар. В многоступенчатых пароводяных насосах быстрота откачки достигает 20 м3/сек, создаваемый вакуум 0,7 н/м2 (5 × 10-3мм рт. ст.).

Рис. 6а. Схема многоструйного эжекторного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 6а. Схема многоструйного эжекторного насоса.

Рис. 6б. Общий вид многоструйного эжекторного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 6б. Общий вид многоструйного эжекторного насоса.

Рис. 7а. Схема вихревого вакуумного насоса: 1 — центральное сопло; 2 — тангенциальное сопло; 3 — камера завихрения; 4 — диффузор; 5 — улитка. Вакуумный насос.

Рис. 7а. Схема вихревого вакуумного насоса: 1 — центральное сопло; 2 — тангенциальное сопло; 3 — камера завихрения; 4 — диффузор; 5 — улитка.

Рис. 7б. Общий вид вихревого вакуумного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 7б. Общий вид вихревого вакуумного насоса.

Откачивающее действие диффузионных насосов основано на диффузии молекул откачиваемого газа в области действия струи пара рабочего вещества за счёт перепада их парциальных давлений. В качестве рабочего вещества в 1915 В. Геде применил пары ртути. Ртуть обеспечивает постоянное (для данной температуры) давление насыщенного пара, постоянную (для данного давления) температуру, остаётся химически неактивной, не боится перегрева, но пары ртути, даже в небольшом количестве, опасны для человеческого организма. Одним из заменителей ртути является масло (см. Вакуумное масло). Такие Вакуумный насос называются паромасляными. Применение в качестве рабочей жидкости масла привело к широкому распространению таких насосов с быстротой откачки до нескольких сотен м3/сек при получении вакуума до 10-6н/м2 (10-8мм рт. ст.). В паромасляном Вакуумный насос последовательно соединены несколько откачивающих ступеней в одном корпусе (рис. 8а, 8б). Диапазон рабочих давлений трёхступенчатого паромасляного насоса 10-3—10-1н/м2 (10-5—10-3мм рт. ст.).

Рис. 8а. Схема трёхступенчатого паромасляного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 8а. Схема трёхступенчатого паромасляного насоса.

Рис. 8б. Общий вид трёхступенчатого паромасляного насоса. Вакуумный насос.

Рис. 8б. Общий вид трёхступенчатого паромасляного насоса.

В сорбционных насосах используют способность некоторых веществ (например, Ti, Mo, Zr и др.) поглощать газ. Откачиваемый газ оседает на поверхности внутри вакуумной системы. Один из активных поглотителей постоянно напыляется на поглощающую поверхность (испарительный насос). Поглотителем может быть также пористый адсорбент (см.Адсорбционный насос).

  Действие ионных насосов основано на ионизации газа сильным электрическим разрядом и удалении ионизованных молекул электрическим полем. Этот способ мало распространён из-за сложности устройства и большой потребляемой мощности, затрачиваемой главным образом на создание магнитного поля. При комнатной температуре инертные газы и углеводороды практически не поглощаются напылёнными плёнками металлов. Для их удаления служат комбинированные ионно-сорбционные, или ионно-геттерные, насосы, в которых сорбционный способ поглощения химически активных газов сочетается с ионным способом откачки инертных газов и углеводородов. Поглощающая поверхность обновляется осаждением на стенках термически испаряемого титана, а также катодным распылением титана в электрическом разряде или в магнитном поле в электроразрядных или магниторазрядных ионно-сорбционных насосах (рис. 9). Ионно-сорбционные Вакуумный насос при предварительной откачке до 10-2н/м2 (до 10-4мм рт. ст.) создают вакуум до 10-5н/м2 (10-7мм рт. ст.). Быстрота откачки зависит от рода газа. Например, быстрота откачки водорода 5000 л/сек, азота 2000 л/сек, аргона 50 л/ сек. Достигаемое предельное давление в хорошо обезгаженных объёмах и без натекания газа ниже 10-8н/м2 (10-10мм рт. ст.).

Рис. 9. Магнито-разрядный ионно-сорбционный насос: N, S — северный и южный полюсы; А — анод; К — катод. Вакуумный насос.

Рис. 9. Магнито-разрядный ионно-сорбционный насос: N, S — северный и южный полюсы; А — анод; К — катод.

  Действие конденсационных, или криогенных, насосов основано на поглощении газа охлажденной до низкой температуры поверхностью (рис. 10). Водородно-конденсационный насос, предложенный Б. Г. Лазаревым с сотрудниками (Физико-технического институт АН УССР), имеет постоянную быстроту откачки в широком диапазоне давлений. Охлаждающий жидкий водород вырабатывается ожижителем, находящимся в установке. Неконденсируемые газы (водород, гелий) откачиваются параллельно включенным насосом, например диффузионным. Для включения такого насоса необходимо предварительное разрежение.

Рис. 10. Криогенный насос. Вакуумный насос.

Рис. 10. Криогенный насос.

 

  Лит. см. при ст. Вакуумная техника.

  И. С. Рабинович.

Так же Вы можете узнать о...


Везер (река в ФРГ) Везер (Weser), река в ФРГ (истоки в ГДР), впадает в Северное море.
Гренадилловое дерево, древесина некоторых тропических деревьев семейства мотыльковых.
Иван-да-Марья Иван-да-марья, марьянник дубравный (Melampyrum nemorosum), однолетнее растение-полупаразит семейства норичниковых.
Комплексной автоматизации институт научно-исследовательский всесоюзный центральный (ЦНИИКА), разрабатывает важнейшие проблемы комплексной автоматизации производственных процессов.
Мазари-Шариф, город на севере Афганистана в Балхском оазисе.
Нигроспороз, болезнь початков кукурузы и коробочек хлопчатника, вызываемая несовершенными грибами Nigrospora oryzae, N.
Пойменные почвы, почвы, образующиеся на аллювиальных отложениях пойм крупных рек.
Санчес Коэльо Алонсо Санчес Коэльо (Sanchez Coello) Алонсо (около 1531, Бенифайо, Валенсия, — 8.
Талызин Николай Владимирович (р. 28.1.1929, Москва), советский государственный деятель, доктор технических наук (1970), профессор (1975).
Фрост Роберт Ли Фрост (Frost) Роберт Ли (26.3.1875, Сан-Франциско, — 29.
Энцефалиты (от греч. enkephalos — головной мозг), группа воспалительных заболеваний головного мозга человека и животных, обусловленных главным образом вирусами, бактериями, простейшими и другими болезнетворными микроорганизмами.