Классификация и характеристики вакуумных насосов

Современные вакуумные насосы работают в диапазоне давлений от ат­мосферного (10⁵) до 10^-13 Па. При большом разнообразии конструкций и принципов действия во всех вакуумных насосах применяется один из двух способов откачки:

- перемещение газа путем приложения к нему механического воздейст­вия, чаще всего сжатия газа в насосе и последующего выталкивания из него;

- связывание газа путем сорбции, химической реакции или конденсации обычно в замкнутой вакуумной системе.

По принципу действия все промышленные и лабораторные вакуумные насосы, применяемые для получения среднего, высокого и сверхвысокого вакуума, то-есть давления ниже 10² Па. делят на 6 групп [21, 22]:

1) механические (ротационные или поршневые) насосы с переменным объемом рабочей камеры.

2) турбомолекулярные высоковакуумные насосы, перемещающие отдель­ные молекулы газа непрерывно движущимися твердыми поверхностями;

3) струйные насосы, в которых захват и перемещение откачиваемого газа осуществляется непрерывной струей пара, газа или жидкости (из них в на­стоящее время применяются только пароструйные насосы);

4) ионные насосы осуществляют откачку ионизированных молекул (ионов) в электрическом или магнитном поле;

5) сорбционные (геттерные) насосы, использующие принцип сорбции мо­лекул газа поверхностями или объемами твердых тел;

 

рабочих жидкостей насосов такие устройства охлаждаете жидким азотом до температуры порядка 77 К и называются ловушками.

Только сорбцяонвые, ионные и конденсационные насосы в настоящее время не применяются из-за их низкой эффективности и нестабильности, но широко используются геттерно-ионные, сорбционно- криогенные и другие комбинированные насосы.

При конструировании и расчете вакуумной системы самым важным эта­пом является правильный выбор насосов, для чего надо знать их параметры.

Основными параметрами насосов приняты следующие [21, 22]:

    Р_нач - наибольшее впускное (или начальное) давление на входе в насос, при котором он может начать работу. Не все насосы (см. рис. 5.3) могут на­чинать работу с атмосферного давления, и для таких насосов необходима предварительная откачка объекта до давления Р_нач то-есть создание предва­рительного разрежения - " форвакуума".

Р_наиб - наибольшее давление на выпуске насоса, при котором он еще может продолжать работу. Обычно это высоковакуумные насосы, имеющие Р_наиб значительно ниже атмосферного давления, и поэтому они должны на выходе подключаться к форвакуумному насосу. Это особенно важно для па­роструйных насосов, у которых превышение давления на выходе выше Р_наиб может привести к разрушению паровой струи и попаданию большого количе­ства пара в объект откачки. У пароструйных насосов обычно Р_наиб и Р_нач совпадают. У двухроторных и турбомалекулярных насосов происходит плавное изменение впускного давления в зависимости от выпускного, для их характеристики параметр Р_наиб не применяется.

В качестве форвакууммых чаше всего используются механические рота­ционные насосы с масляным уплотнением.

Р_ост - предельно низкое давление. которое достигается насосом при ра­боте без нагрузки, то-есть когда поток газа на входе в насос Q=0. У большин­ства насосов при достижении Р_ост кроме остаточных газов имеются пары рабочих жидкостей, в связи с чем различают полное остаточное давление (Р_{ост полн}), то-есть сумму парциальных давлений остаточных газов и паров и давление остаточных газов Р_{ост газ}. Для таких насосов в паспорте указывают­ся оба параметра – Р_{ост полн} и Р_{ост газ}.

Р_техн - минимальное (технологическое) давление, которое насос может создать в объекте откачки. Оно зависят от многих факторов: конструкции, параметров насоса, типа и размера трубопровода, связывающего объект от­качки и насос, наличия между ними ловушек и затворов и конструкции само­го объекта откачки. Обычно в расчетах принимают Р_техн = 10· Р_{ост полн}.

Вакуумные насосы разделяются и по диапазонам давлений, в которых они используются, что показано на рис. 5.3.

 

Рис. 5.3. Области применения вакуумных насосов (в скобках - давление мм.рт.ст.)

 

Низковакуумные насосы работают в диапазоне давлений 10⁵…10² Па. Насосы ро­тационные многопла­стинчатые, водокольцевые и жидкостные струйные в термичесих цехах не используются и в данном пособии не рассматриваются. Средневакуумные насосы с рабочим диа­пазоном давлений 10²…10⁵ Па использу­ются как в качестве ос­новных, так и форвакуумных. К ним относят­ся механические рота­ционные насосы (с мас­ляным уплотнением и двухроторные), пароструйные (парортутные и паромасляные эжекторные и бустерные) и сорбционные.

Средневакуумные насосы с рабочим диа­пазоном давлений 10²…10⁵ Па использу­ются как в качестве ос­новных, так и форвакуумных. К ним относят­ся механические рота­ционные насосы (с мас­ляным уплотнением и двухроторные), пароструйные (парортутные и паромасляные эжекторные и бустерные) и сорбционные.

 

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться: