Вакуумный насос

Вакуумный насос — устройство, служащее для удаления (откачки) газов или паров до определённого уровня давления (технического вакуума).

История развития вакуумной техники Началом научного этапа в развитии вакуумной техники можно считать 1643 г., когда Торричелли впервые измерил атмосферное давление. Около 1650 года Отто фон Герике изобрел механический поршневой насос с водяным уплотнителем. Изучалось поведение различных систем и живых организмов в вакуумеВ. П. Борисов (Институт истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова РАН.), ИЗОБРЕТЕНИЕ, ДАВШЕЕ ДОРОГУ ОТКРЫТИЯМ : В 2002 г. исполнилось 400 лет со дня рождения изобретателя вакуумного насоса Отто фон Герике. // ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК том 73, № 8, с. 744—748 (2003).

Наконец, во второй половине XIX в. человечество шагнуло в технологический этап создания вакуумных приборов и техники. Это было связано с изобретением ртутно-поршневого насоса в 1862 году и потребностью в вакуумировании со стороны нарождающейся электроламповой промышленностиВ. П. Борисов, Изобретение вакуумного насоса и крушение догмы «Боязни Пустоты» // Вопросы истории естествознания и техники, № 4, 2002. Начинают изобретаться такие вакуумные насосы: вращательный (Геде, 1905), криосорбционный (Дж. Дьюар, 1906), молекулярный (Геде, 1912), диффузионный (Геде, 1913)*; манометры: компрессионный (Г. Мак-Леод, 1874), тепловой (М. Пирани, 1909), ионизационный (О. Бакли, 1916).

В СССР становление вакуумной техники началось с организации вакуумной лаборатории на ленинградском заводе «Светлана»«Светлана»: История Ленинградского объединения электронного приборостроения «Светлана» — Л.:Лениздат, 1986. — 246 с., ил.. Началось бурное развитие электроники и новых методов физики.

Принципы работы Объёмные насосы осуществляют откачку за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. В основном они используются для получения предварительного разрежения (форвакуума). К ним относятся поршневые, жидкостно-кольцевые, пластинчато-роторные и ротационные (вращательные, роторно-кулачковые). Наибольшее распространение в вакуумной технике получили вращательные и пластинчато-роторные насосы.

К высоковакуумным механическим насосам относятся: пароструйные насосы (парортутные и паромасляные), турбомолекулярные и молекулярные насосы, для их работы необходим форвакуум. Молекулярные насосы осуществляют откачку за счёт передачи молекулам газа количества движения от твёрдой, жидкой или парообразной быстродвижущейся поверхности. К ним относятся водоструйные, эжекторные, диффузионные молекулярные насосы с одинаковым направлением движения откачивающей поверхности и молекул газа и турбомолекулярные насосы с взаимно перпендикулярным движением твёрдых поверхностей и откачиваемого газа.

Классификация Вакуумные насосы классифицируют как по типу вакуума, так и по устройству. Область давлений, с которой имеет дело , охватывает диапазон от 105 до 10−12 Па. Степень вакуума характеризуется числом Кнудсена , определяемое как отношение средней длины свободного пробега молекул газа к линейному эффективному размеру вакуумного элемента Эффективным размером принимается, например, расстояние между стенками вакуумной камеры, диаметр вакуумного трубопровода, расстояние между электродами прибора, размер пор в пористых телах.

Вакуумные насосы по назначению подразделяются на сверхвысоковакуумные, высоковакуумные, средневакуумные и низковакуумные, а в зависимости от принципа действия — на механические и физико-химические. Условно весь диапазон давлений для реальных размеров вакуумных приборов может быть разделён на поддиапазоны следующим образомПонятие вакуума. Вакуумная техника. // ИФМ РАН.: Низкий вакуум:

давление 105…102 Па (103…100 мм рт. ст.).

Средний вакуум:

давление 102…10−1 Па (100…10−3 мм рт. ст.).

Высокий вакуум:

давление 10−1…10−5 Па (10−3…10−7 мм рт. ст.).

Сверхвысокий вакуум:

давление 10−5 Па и ниже (10−7…10−11 мм рт. ст.).

Классификация насосов по конструктивному признаку

Механические Поршневые (в том числе ртутно-поршневые) Диафрагменные Пластинчато-роторные (в том числе водокольцевые) Винтовые Рутса Золотниковые Спиральные Магниторазрядные Струйные Паромасляные диффузионные Паромасляные бустерные Сорбционные Криогенные

Вакуумные насосы также делят по физическим принципам их работы на газопереносные насосы и газосвязывающие насосы. Газопереносные насосы транспортируют частицы либо через некий рабочий объём (поршневые насосы), либо путём передачи механического импульса частице (за счет столкновения). Некоторые насосы нуждаются в молекулярном течении переносимого вещества, другие — в ламинарном. Механические насосы подразделяются на объёмные и молекулярные.

Применение Для получения той или иной степени вакуума требуются соответствующие насосы или их комбинация. Выбор насоса определяется родом и количеством пропускаемых насосом газов и диапазоном рабочих давлений насоса и его параметрами. Не существует такого насоса, с помощью которого можно было бы обеспечить получение вакуума во всем диапазоне давлений с приемлемой эффективностью.

Примечания

Литература Вакуумные системы технологического оборудования — МГИУ, 2010 — ISBN 978-5-276-01800-3, глава 3 Вакуумные насосы и агрегаты, 3.1 Классификация и общие положения Л. Н. Розанов «Вакуумная техника», — Москва: Высшая школа, 1982г; Б. И. Королёв «Основы вакуумной техники», 1958 г. Е. П. Шешин «Вакуумные технологии», — М.: Интеллект, 2009 г. Ворончев Т. А., Соболев В. Д. Физические основы электровакуумной техники. — М., Высшая школа, 1967. — 351 с.

Категория:Вакуумная техника Категория:Насосы Категория:Лабораторное оборудование Категория:Инструменты и технологии монтажа холодильного оборудования