Общая характеристика методов получения вакуума

Общая характеристика методов получения вакуума

Когда говорят о вакууме с технической точки зрения, то речь идет об использовании вакуума в широком диапазоне давлений — от атмосферного 10 ⁵ до 10 ^-10 Па. Изменение давления на 15 порядков практически невозможно обеспечить при использовании лишь одного насоса, требуются комбинированные средства откачки, включающие в себя насосы различных типов и, следовательно, различные приборы для измерения давлений.

При большом различии в принципах действия и конструкциях, обусловленных многообразием требований к откачному оборудованию, во всех вакуумных насосах для откачки газа используют один из двух способов:

• — перемещение газа за счет приложения к нему механических сил в некотором месте вакуумной системы, откуда газ выталкивается;

• — связывание газа путем сорбции, химических реакций или конденсации обычно в замкнутой вакуумной системе.

На рисунке 2 приведены диапазоны давлений для различных типов вакуумных насосов.

Насосы объемного типа используются для откачки газа в диапазоне от 10 ⁵ до 10 ^-1 Па. В этих насосах откачка осуществляется за счет периодического изменения объема рабочей камеры.

Действие механических молекулярных насосов обусловлено переносом газа движущимися поверхностями твердого тела. Диапазон рабочих давлений от 10 ² до 10 ^-8 Па.

Пароструйные насосы осуществляют откачку путем сообщения молекулам откачиваемого газа дополнительной скорости, в направлении откачки непрерывно истекающей струи пара рабочей жидкости. Диапазон рабочих давлений 10 до 10 ^-9 Па.

Сорбционные насосы осуществляют откачку газов за счет их сорбции на поверхности или в объеме твердых тел. Диапазон рабочих давлений от 10 ⁵ до 10^-6 Па. Действие ионно-сорбционных насосов основано на удалении газов в виде ионов за счет электрического поля и сорбции газов на охлажденных поверхностях. Область рабочих давлений от 10 до 10^-11 Па.

Криогенные насосы осуществляют откачку путем конденсации откачиваемых газов и паров на поверхностях, охлаждаемых до сверхнизких (криогенных) температур. Разновидностями криогенных насосов являются конденсационные и криосорбционные насосы. Диапазон действий давлений от 10 до 10 ^-11 Па.

Для характеристики вакуумных насосов обычно применяют четыре основных параметра:

• — быстрота действия насоса 3_Н;

• — предельное давление насоса р_пр;

• — давление запуска вакуумного насоса р_З;

• — наибольшее выпускное давление р_вып.

Предельное давление насоса р_пр это минимальное давление, которое может обеспечить насос, работая без откачиваемого объекта. Быстрота действия насоса при приближении к предельному давлению стремится к нулю. Предельное давление большинства вакуумных насосов определяется газовыделением материалов, из которых изготовлен насос, перетеканием газов через зазоры и другими явлениями, возникающими в процессе откачки.

Давление запуска вакуумного насоса р_З — это максимальное давление во входном сечении насоса, при котором он может начать работу.

Наибольшее выпускное давление р_вып — максимальное давление в выходном сечении насоса, при котором он может осуществлять работу.