Молекулярные насосы
Молекулярные насосы
В основе работы механических молекулярных насосов используется специфика явления удара молекул газа о поверхность твердого тела. При таком взаимодействии молекулы газа не отражаются мгновенно, а удерживаются на поверхности некоторое малое время. Если скорость движения поверхности больше или равна скорости теплового движения молекул, то молекулы получат переносную скорость в заданном направлении.
Принцип действия простейшего механического молекулярного насоса показан на рисунке 6.
В статоре 1 с большой скоростью вращается барабан (ротор) 2 радиусом R. При вращении ротора молекулы газа будут перемещаться от впускного отверстия 3 к выпускному отверстию 4 через рабочий зазор d.
Если скорость вращения ротора равна или больше скорости теплового движения молекул газа, то молекулы будут двигаться в направлении вращения. В области молекулярного режима течения газа насос работает эффективно, т. к. скорость вращения ротора велика, и при каждом втором соударении молекулы газа получают дополнительную составляющую импульса в направлении откачки. При увеличении давления газа эффективность падает, т. к. уменьшается вероятность ударов молекул газа о поверхность ротора. Поэтому для запуска молекулярных насосов требуется предварительное разряжение. Давление запуска можно определить из условия Л > d. Для современных насосов скорость вращения ротора может достигать 10000-40000 об/мин.
Предельное давление для молекулярных насосов:
В корпусе установлены неподвижные статорные диски, между которыми вращаются диски, закрепленные на роторе. Роторные диски вы
Широкое применение получили турбомолекулярные насосы, которые сочетают в себе принцип молекулярного увлечения и осевого компрессора и напоминают обращенную турбину. Турбомолекулярные насосы имеют много разновидностей и отличаются по своим параметрам.
Турбомолекулярные насосы применяются совместно с механическими вакуумными насосами.
Чтобы насос мог действовать, требуется предварительный вакуум порядка 10 Па, что и обеспечивается форвакуумным насосом.
На рис. 7 представлена схема турбомолекулярного насоса с горизонтальным валом.
полнены с прорезями. В статорных дисках имеются зеркально расположенные прорези такой же формы. При горизонтальном положении ротора движение газа в насосе после входа во всасывающий патрубок разветвляется на два потока, которые соединяются в выхлопном патрубке.
Быстрота откачки турбомолекулярных насосов слабо зависит от рода газа. Предельное давление насосов находится в пределах 10-7 — 10-8 Па. Наибольшее давление запуска 1-10 Па.
К достоинствам турбомолекулярных насосов относятся достаточно широкий диапазон давлений, быстрый запуск насоса.
Недостатком насоса является быстрый износ подшипников ротора и других подвижных частей насоса, наличие масла, необходимого для смазывания ротора.
Современные турбомолекулярные насосы полностью лишены этих недостатков.
В них нет масел и трущихся частей, что делает их в высшей степени долговечными, надежными, экологически эффективными в работе и сводит к минимуму необходимость какого-либо технического обслуживания. В настоящее время турбомолекулярные насосы имеют магнитную подвеску ротора, так, что контакт между ротором и остальными частями насоса исключен. Наряду с обеспечением очень низкого уровня вибраций, отсутствие контакта означает отсутствие износа подшипников и, как следствие, обслуживания насоса. Использование магнитной подвески позволяет исключить углеводородные смазки, гарантируя, тем самым, отсутствие ухудшения условий вакуумного процесса по вине турбомолекулярного насоса.