Способы получения вакуума — основные характеристики вакуумных насосов
Способы получения вакуума — основные характеристики вакуумных насосов
В основу получения вакуума могут быть положены два принципа первый — удаление газа из откачиваемого сосуда за пределы вакуумной системы, второй — связывание газа в вакуумной системе. Первый принцип реализован в газоперемещающих насосах.
Перемещение массы газа можно производить периодически, отдельными порциями, и непрерывно. Для уда-
ления порции газа необходимо изолировать в рабочей камере насоса определенный объем газа, переместить его от входного патрубка насоса к выходному, сжать его в процессе перемещения до давления, большего, чем давление в выходном сечении насоса, и вытолкнуть газ за пределы насоса. Вакуумные насосы, которые откачивают газ отдельными порциями в результате периодического изменения объема и положения рабочей камеры, называются объемными вакуумными насосами. Объемными вакуумными насосами являются только механические насосы, т. е. такие насосы, откачивающее действие которых основано на перемещении газа вследствие механического движения рабочих частей насоса
Для непрерывного удаления нейтральных молекул газа необходимо иметь тело, которое постоянно увлекало бы и перемещало газ. Таким телом может быть непрерывно движущаяся твердая поверхность или струя жидкости, пара или газа. При соударении с движущейся твердой поверхностью и в результате внутреннего трения молекулы газа приобретают преимущественное направление движения. Механические насосы, откачивающее действие которых основано на увлечении удаляемого газа непрерывно движущимися твердыми поверхностями, получили название молекулярных, так как движущиеся части насоса воздействуют на отдельные молекулы.
Суммарная кинетическая энергия направленного движения, приобретаемая потоком молекул, определяет то наибольшее давление в выходном сечении насоса, при котором насос еще может осуществлять откачку, т. е. осуществлять перенос массы газа со стороны с низким давлением на сторону с более высоким давлением газа. Это последнее давление называется выпускным давлением насоса. Наибольшее выпускное давление является одной из основных характеристик не только молекулярных, но и других типов насосов, в которых осуществляется перемещение газа, в частности струйных насосов.
Вакуумные насосы, в которых реализуется второй принцип создания вакуума, получили название сорбционных насосов. Газ в сорбционных насосах может связываться геттером1, может сорбироваться и конденсироваться на охлаждаемой поверхности.
Классификация вакуумных насосов по принципу действия приведена на рис. 1-3.
Область применения вакуумных насосов определяется их параметрами (характеристиками). К основным характеристикам вакуумных насосов относятся предельное остаточное давление, быстрота действия, производительность, наибольшее давление запуска, наибольшее рабочее давление и уже упоминавшееся наибольшее выпускное давление.
Предельное остаточное давление вакуумного насоса— это то наименьшее давление, которое может быть достигнуто в определенных условиях с помощью данного насоса.
Быстрота действия вакуумного насоса есть быстрота откачки, получаемая во входном сечении насоса при его работе. В свою очередь быстрота откачки есть объем газа при данном давлении, откачиваемый в единицу времени, причем быстрота откачки всегда относится к тому сечению, в котором измерено давление. Размерность быстроты откачки — л/с, м3/ч и другие производные от них единицы.
Производительность вакуумного насоса характеризует расход газа во входном сечении насоса при данном давлении и выражается в м3-Па/с (или л*мкм рт. ст/с) и в других единицах потока. Легко показать, что производительность насоса есть произведение быстроты откачки на давление, при котором она измерена.
Наибольшее давление запуска вакуумного насоса — это то наибольшее давление в его входном сечении, при котором насос может начать работу.
Наибольшее рабочее давление вакуумного насоса — это то наибольшее давление в его входном сечении, при котором насос длительное время сохраняет номинальную быстроту действия.
Предельное остаточное давление, наибольшее давле-ние запуска, наибольшее рабочее давление и наибольшее/ выпускное давление выражаются в единицах давления газа Па (паскалях) и в других производных единицах. Пересчет различных единив давления приведен в приложении 1.