Области действия вакуумных насосов

Рис. 6.1. Области действия вакуумных насосов.

ОБЛАСТИ ДЕЙСТВИЯ ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ [c.87]

Быстротой действия вакуумного насоса 5н называется быстрота откачки, получаемая во входном сечении насоса при данном давлении, т. е. объем газа, проходящий через впускное сечение насоса в единицу времени при определенном давлении. Быстрота действия большинства насосов практически постоянна в области рабочих давлений и начинает уменьшаться (и даже может стать равной нулю) при достижении давлений, близких к предельному остаточному давлению, а также при превышении наибольшего рабочего давления. [c.86]

На основе первых трех насосов промышленность выпускает вакуумные агрегаты, в которых двухроторные насосы скомпонованы с насосами предварительного разрежения. Обычно быстрота действия насосов предварительного разрежения составляет не менее 1/15 быстроты действия двухроторных насосов. Вакуумные агрегаты АВМ-5—2, АВМ-50—1 и АВМ-150—1 имеют примерно в три раза меньший расход энергии и занимают в два-три раза меньшую производственную площадь, чем механические вакуумные насосы с масляным уплотнением той же быстроты действия в области давлений от 100 до 5 Па. Важным положительным моментом является также то обстоятельство, что роторный механизм не требует смазки и поэтому источниками загрязнения откачиваемого объекта парами масла могут быть только вспомогательный форвакуумный насос либо сальники роторных валов. [c.20]

На установках АВТ для создания вакуума в колонных аппаратах используются пароэжекторные вакуум-насосы различных модификаций. Термин вакуум-насосы сохранился чисто исторически, речь идет не о насосах, а о компрессорах определенного назначения. Пароэжекторные насосы широко внедрены во многих областях техники. Основной причиной столь широкого применения пароэжекторных вакуумных-насосов является сравнительная простота их конструкции и эксплуатации, связанная с отсутствием движущихся частей, долговечностью, небольшой стоимостью и простотой ремонта. Недостатком пароэжекторных вакуум-насосов, по сравнению с механическими насосами, является низкий коэффициент полезного действия, связанный с большим расходом пара. [c.456]

Промышленные вакуумные насосы работают в области давлений от 10 до 10" ° Па. При большом различии в принципах действия и конструкциях, обусловленном многообразием требований к откачному оборудованию, во всех вакуумных насосах для откачки газа используется один из двух способов [c.83]

Вакуумные насосы часто разделяют по областям действия, т. е. по диапазонам давлений, в которых они используются. [c.87]

Низко вакуумные насосы работают в области давлений от 1,03-Ю Па (атмосферное давление) до 10 Па. К этим насосам относятся некоторые насосы объемного действия, эжекторные, адсорбционные, криогенные насосы. [c.87]

В табл. 6.1 и на рис. 6.1 приведены основные параметры вакуумных насосов и области их действия, откуда видно, что рабочие области давлений и быстрота действия у многих типов насосов практически совпадают. [c.88]

Соединение частей трубопровода резиновыми шлангами. Из-за значительного газовыделения резины шланги из нее применяют в области низкого и среднего вакуума, например для соединения механического вакуумного насоса с диффузионным и т. п. Резину благодаря ее гибкости применяют там, где нужна подвижность частей вакуумной системы. Наиболее подходит для вакуумных трубопроводов резина с малым содержанием серы (1,5—2%) из высших сортов каучука, имеющая большую гибкость и способность-к растяжению. Резина стареет со временем, особенно при действии кислорода и света при нагревании при старении она растрескивается и становится негерметичной. Соединение резиновыми шлангами часто применяют, чтобы избежать излишней жесткости всей системы. В этом случае резиновый шланг служит упругим элементом — компенсатором перемещений. Кроме того, его применяют для соединения двух деталей. Необходимо, чтобы концы соединяемых трубок вплотную подходили один к другому, чтобы уменьшить влияние открытой поверхности резины. Если требуется соединить стеклянные или металлические трубы резиновым шлангом, то концы труб выполняют [c.471]

Рассмотрены два подхода к определению дифференциальных характеристик сложных вакуумных систем на примере решения двух актуальных задач. В результате решения первой задачи показано, что конфигурация стандартной испытательной камеры может оказывать заметное влияние на результаты измерения давления в ней и соответственно на получаемое значение быстроты действия анализируемого насоса. Использованный подход показал высокую степень достоверности и эффективность применения его для решения задач в равновесной постановке, в которых требуется определение дифференциальных характеристик газовой среды в пристенной области. [c.204]

Быстрота действия данного насоса зависит от давления откачиваемого газа. На фиг. 5.13 показана типичная зависимость. При высоких давлениях быстрота действия приближается к геометрическому объему, вытесняемому в единицу времени. В области низких давлений быстрота действия резко уменьшается, приближаясь к нулю при минимальном давлении, которое можно получить с помощью насоса. Выбор механического насоса для данной вакуумной системы производится таким образом, чтобы быстрая откачка обеспечивала на впуске заведомо меньшее давление, чем наибольшее выпускное давление пароструйного насоса с учетом перепада давления в соединительных трубах и вентилях. Механические [c.196]

Для этой цели применяют молекулярные сепараторы различных конструкций. Наибольшее распространение получили струйные сепараторы, устройство которых показано на рис. 3.4. Принцип их действия основан на различной диффузии легких молекул газа-носителя, используемого в газовой хроматографии, и молекул органического вещества, выходящих со сверхзвуковой скоростью из форсунки сепаратора в вакуумную область. В одностадийном струйном молекулярном сепараторе имеются две форсунки с отверстием небольшого диаметра, которые установлены точно навстречу друг к другу на расстоянии 1 мм. Газовый поток из хроматографа через форсунку 1 подается в вакуумную камеру 2 (давление 10 торр), где молекулы распространяются со скоростями, обратно пропорциональными их массе. В результате более легкие молекулы газа-носителя (обычно гелий) откачиваются насосом, а более инерционные молекулы органического вещества попадают в отверстие форсунки 3, а затем в ионный источник масс-спектрометра. [c.42]

Сущность способа заключается в следующем вакуумная установка или часть ее изолируется от насоса соответствующим клапаном, задвижкой или крапом, и при помощи какого-либо манометра измеряется быстрота возрастания давления в изолированной части. Понятно, что при этом предпочтительнее пользоваться манометром непрерывного действия, например ионизационным манометром, нежели манометром разового действия, вроде манометра Мак Леода. Тип измерительного прибора определяется областью давлений, в которой производят измерения. Так, например, если давление в установке не опускается ниже 100 [х Hg и включать пароструйный насос нельзя, то измерять возрастание давления можно теплоэлектрическим манометром Пирани, термопарным манометром или компрессионным манометром соответствующего типа. Прежде всего следует отключить вакуумную установку от насоса и измерить быстроту возрастания давлепия. Если полученная величина мало отличается от нормы для вакуумно-плотной системы (предполагается, что эта норма известна) или достаточно мала, чтобы обеспечить в данной установке при данном насосе нужное давление, то это указывает не на течь в установке, а на плохую работу пасоса или на наличие в нем течи. Предположим, что быстрота возрастания давления указывает на наличие течи в самой вакуумной установке. Тогда можно определить приблизительную величину натекания с.ледующим образом пусть вакуумная установка имеет объем 1000 л и скорость возрастания давления равна 5 [Л Hg за 10 сек при начальном давлении 100 [л Hg. Тогда общее натекание равно около 500 микрон-л/сек. Это, конечно, значительно превышает нормальное натекание вакуумно-плотной системы. Знание общего натекания установки позволяет при испытании отмечать главные течи. [c.208]

В то время, как производительность насоса есть легко определяемая величина, понятие быстроты откачки для области молекулярных потоков требует особых пояснений. Это связано с тем, что обычное определение давления как скалярной силы, действующей на поверхность, для вакуумной камеры со сложной структурой газовых потоков в разных точках становится сомнительным. Несколько исследователей, используя расчеты по методу Монте — Карло, показали, что при одинаковых измеряемых параметрах быстрота откачки диффузионного [2] и геттерного [3] насосов различается вследствие различного углового распределения молекул в об- [c.179]

При выборе насоса, кроме производительности и быстроты откачки, важной характеристикой является его свойство выделять газы в вакуумную камеру. В принципе все насосы при определенных условиях оказываются источниками остаточных газов, однако различные типы насосов сильно отличаются между собой как по количеству, так и по природе выделяемых газов. Для некоторых применений вредны следы паров органики, обусловленные применяемыми в насосах рабочими жидкостями, и тогда следует ориентироваться на безмасляные насосы. В следующем разделе обсуждаются принципы действия, области применения и предельные возможности насосов различных типов. [c.180]

При очень быстром движении коррозионной среды могут образоваться пространства с пониженным давлением (вакуумные мешки), в области которых наблюдаются сильные удары. При ударном механическом действии на металл наблюдается усиленное разрушение не только защитных пленок, но и самого металла, называемое кавитационной эрозией. Такой вид разрушения металла наблюдается у лопаток гидравлических турбин, лопастей пропеллерных мешалок, труб, втулок дизелей, быстроходных насосов, морских гребных винтов и т. п. [c.72]

Большой вклад в развитие криогенного метода получения высокой разреженности газа внесли сотрудники Харьковского Физико-технического института АН УССР под руководством Б. Г. Лазарева и Е. С. Боровика. Создание первого конденсационного вакуумного насоса ВК-4, в котором в качестве хладагента использовался жидкий водород [27], было не просто использование еще одного физического явления (конденсации газов и паров на криогенной поверхности) для снижения давления в замкнутом объеме, не просто создание физического прибора, основанного на этом явлении,— это было рождение новой области вакуумной техники — криогенного конденсационного вакуума. В 50—бО-х годах Е. С. Боровиком, его сотрудниками и учениками были построены оригинальные криогенные конденсационные насосы — рекордные как по предельному вакууму и чистоте создаваемых вакуумных условий, так и по быстроте действия. Они нашли широкое применение в различных экодерименталь-ных системах, особенно в ядерной физике. [c.83]

В двухроторном насосе газ передается со входа на выход порциями постоянного объема, т. е. объем камеры при этом не уменьшается. Сжатие передаваемого газа происходит практически мгновенно от давления Рн до давления Рвып при сообщении полости, передающей газ, со стороной выпуска двухроторного насоса (рис. 7Л2, верхняя полость), так как в нее устремляется газ со стороны выпуска. Поэтому затрачиваемая двухроторным насосом на выталкивание газа мощность относительно больше, чем она была бы у механического вакуумного насоса с масляным уплотнением, работающего при таких же условиях. Однако этот недостаток при работе в области низких давлений 10 —10 Па несуществен, так как абсолютное значение этой мощности очень мало. Потери мощности в приводе, подшипниках и шестернях связи также невелики, а трение Б роторном механизме отсутствует, поэтому у двухроторных насосов в области давлений менее 6,5-1(Я Па потребление мощности на единицу быстроты действия (удельная мощность) значительно меньше, чем у насосов с масляным уплотнением. [c.114]

Зальцмен и Клемонс [4] разработали простое устройство для калибровки детекторов в области малых концентраций, основанное на принципе разбавления газа (рис. 2.4). Разбавляемая проба помещается в пластиковый мешок, присоединенный к штуцеру 1. Газ-разбавитель (азот) проходит через штуцер 3 или 4. К штуцеру 2 присоединен вакуумный насос, под действием которого создается ток пробы в нижней части аспиратора. Разбавленную [c.98]

Масс-спектрометр используют не только для обнаружения течи, но и во многих других областях, например для изучения газов при очень малых давлениях. Масс-спектрометр секторного типа представляет собой удобную конструкцию, широко] используемую для решения различных задач [915]. Например, изучение диффузии гелия через стекло [1522], обезгаживание металлов [887]. Условия работы и системы напуска, позволяющие работать с очень малыми количествами образца, были описаны в гл. 5. Однако во многих случаях более пригодны другие типы масс-спектрометров. Эдвардс [568] рассмотрел применение различных типов масс-спектрометров в исследованиях высокого вакуума. В некоторых случаях большими преимуществами обладает омегатрон благодаря высокой чувствительности в сочетании с малыми размерами, простой конструкцией и возможностью работы при высокой температуре. Это делает его пригодным для исследования вакуумной аппаратуры, в которой Возможна высокая температура. Альперт и Бюритц [40] использовали омегатрон в качестве манометра для измерения давления (чувствительность сопоставима с чувствительностью ионизационного манометра) при исследовании остаточного давления, которое может быть получено в стеклянной аппаратуре. Омегатрон имеет то преимущество, что при его помощи можно провести анализ остаточных газов, причем вакуум ограничивается диффузией гелия через стеклянные стенки системы. Это было сделано в изолированной вакуумной системе. В исследуемом спектре остаточный пик гелия увеличивался с течением времени, а пик, отвечающий азоту, не изменялся. Альперт и Бюритц получили для Не ток 2-10 а, соответствующий парциальному давлению гелия 5-10 мм рт. ст. Омегатрон использовали также при очень низких давлениях для определения веществ, образующихся в вакууме при работе масляных диффузионных насосов, с целью установить, состоит ли остаточный газ из продуктов десорбции или образован при разложении масла диффузионных насосов [1676], При помощи этого прибора измерялось также выделение кислорода с поверхности, покрытой окислами бария, стронция и магния, под действием бомбардирующих электронов, как функция энергии и плотности бомбардирующих электронов [2125]. Из полученных результатов следовало, что имеет место двухступенчатое электронное возбуждение твердых веществ, связанное с диссоциацией. Некоторое количество кислорода выделяется при очень низких энергиях электронов, вероятно, благодаря десорбции. [c.496]

При объединении масс-спектрометра с жидкостным хроматографом, состоящим из колонки, заполненной носителем, устройства для ввода образца, насоса, обеспечивающего перемещение растворителя через систему, и детектора для обнаружения элюируемых компонентов, возникали в основном те же проблемы, что и при создании систем ГХ—МС. Особенности систем ЖХ—МС связаны с необходимостью вводить в масс-спектрометр из хроматографа большие потоки жидкости и растворенных в ней труднолетучих компонентов. Соединительное устройство должно обеспечивать введение в ионный источник всего элюируемого из колонки вещества при этом растворитель должен удаляться с помощью вакуумной системы масс-спектрометра, а сам образец без разложения испаряться в области ионизации. Создание такого устройства позволило бы связать жидкостной хроматограф и масс-спектрометр в единый комплекс [153]. К сожалению, ни одна из известных в настоящее время конструкций, выпускаемых различными фирмами, не бтвечает в полной мере всем перечисленным требованиям. Сравнительно удовлетворительные результаты были получены при применении соединительного устройства [154], в котором элюент из жидкостного хроматографа попадает на непрерывно движущуюся ленту испарение растворителя происходит под действием инфракрасного излучения, обеспечивающего удаление даже таких полярных растворителей, как метанол и ацетонитрил. Для более полного удаления растворителя лента с образцом проходит через два объема с дифференциальной откачкой, и в масс-спект-рометр поступает растворителя не более 10 г/с, что позволяет сохранять высокий вакуум в масс-спектрометре. Образец на ленте через вакуумный шлюз и камеру быстрого испарения вводится в ионный источник, после чего лента проходит через нагреватель для удаления остатков образца, могущих вызвать искажение масс-спектров при последующем использовании ленты. [c.134]

С другой стороны, в насосе имеют место некоторые процессы, устанавливающие предельное давление, пиж которого система не может быть откачана. В механических насосах при каждом цикле возвращается обратно в систему некоторое количество газа, переносимого маслом. В самом деле, масло, подвергающееся не-продолзкительному действию атмосферного воздуха, переносится ротором к вакуумной области и там отдает часть растворенного газа. Таким образом, газ возвращается в систему с некоторой определенной быстротой, не зависящей от Р. В пароструйном насосе рабочая н идкость, соприкасающаяся с газом при относительно высоком выпускном давлении, возвращается в высоковакуум-вую часть насоса и может отдавать некоторое количество растворенного газа. В обоих случаях это эквивалентно некоторому малому натеканию о- Помимо этого, любой реальны насос может иметь малую течь, реальную или эффективную, влияние которой больше, чем влияние растворенного газа. [c.53]

Специфика измерений высоковакуумными манометрами. Обычно измерения глубины вакуума в области низких давлений проводятся с целью определения плотности потока молекул, падающих на определенную поверхность внутри вакуумной системы. Интересующий нас объект может быть тонкой пленкой, подложкой или каким-либо прибором. Обычно предполагается, что измеряемое манометром давление газа соответствует условиям, одинаковым для всех точек данной вакуумной камеры. Это предположение, однако, является всего лишь аппроксимацией, поскольку в области очень низких давлений поведение газа определяется в основном взаимодействием молекул газа со стенками камеры, а не между собой. Следовательно, распределения самих частиц и их скоростей не являются однородными и отличаются от максвелловских. Для ионизационных манометров характерен еще ряд ограничений в измерении давления газа и большая часть источников ограничений не может быть устранена. Для уменьшения величины этих эффектов и оценки точности измерения в области малых давлений необходимо разобраться в механизмах, ответственных за эти эффекты. Проблема неоднородности распределения газа в вакуумных системах рассматривалась Муром [357]. Он перечислил причины, которые могут приводить к изменению плотности газа. Причиной могут быть насосы, действующие как ловушки и как источники направленного распространения газовых частиц. Эффект может быть связан с неупругим отражением падающих на стенку молекул, с поверхностной миграцией адсорбированных газов, вариацией скоростей адсорбции и десорбции на определенных участках внутренних стенок. Изменение плотности газа может быть вызвано разницей в температурах элементов системы. Хотя попытки описать аналитически реальное распределение газа и были сделаны, однако они были выполнены для систем с простейшей геометрией. Экспериментальные исследования в этом направлении были проведены Холлэндом, который рассматривал общее давление газа как сумму максвелловской и направленной составляющих [358]. Он закрепил ионизационную манометрическую лампу так, что ее впускная трубка могла поворачиваться, и наблюдал значительную разницу в давлении при различных ориентациях, измерительной лампы. Поскольку все источники неравномерного распределения давления газа устранить невозможно, при установке ионизационной лампы в вакуумную систему необходимо принимать во внимание хотя бы наиболее важные из них. Если манометрический датчик обращен в сторону насоса, криогенной панели или активно обезгаживаемой поверхности, такой, например, как нагреваемый элемент, то он, по-видимому, будет показывать давление, соответствующее либо более низкой, либо более высокой плотности частиц по сравнению с атмосферой, окружающей подложку. Для получения более близкого к реальному значения давления необходимо соединительную трубку манометрического датчика направить в обратную сторону или вбок таким образом, чтобы эффекты направленности потоков были близки к тем, которые имеют место у подложки. Опасность неправильного показания давления больше в системах с мощными насосами из-за высоких скоростей десорбции. В этих условиях можно ожидать преобладания направленной составляющей давления, которое вряд ли будет правильно измерено с помощью манометра. [c.330]

Ориентация на электрофизические насосы определяется возмож- ностью получения практически неограниченной быстроты действия при отсутствии в остаточном газе тяжелых углеводородов. Некоторые их типы отличают высокая экономичность, способность к саморегулированию расхода геттера, значительный ресурс. Эти достоинства предопреде- лили масштабность и высокую эффективность практического использования электрофизических насосов, их ведущую роль при решении важнейших задач вакуумной технологии. Массовый переход на электрофизические средства откачки преобразил многие области промьшшен-ного использования вакуума и научного приборостроения. [c.3]

В настоящее время разрабатываются качественно новые вакуумные системы, основанные на использовании явлений криоконденсации, криосорбции, криозахвата и обеспечивающие высокий и сверхвысокий вакуум. Потребность в высоковакуумных насосах постоянно растет, с одной стороны, из-за появления новых областей применения, а с другой — из-за того, что для многих процессов, осуществляемых в вакууме, предъявляются повышенные требования к чистоте свободной от углеводородов атмосферы остаточных газов, низкому остаточному давлению и с учетом возможного малого времени откачки к высокой удельной быстроте действия (отнесенной к площади входного сечения насоса). По этим параметрам крионасосы превосходят многие высоковакуумные насосы. При создании криовакуумных насосов необходимо обеспечить равномерное намораживание твердого конденсата (криослоя) на криоповерхности (рис. 4.1). [c.147]