Механические насосы

Механические насосы применяют для получения вакуума от 1 и/л² (10 ^-2
мм рт. ст.) до 10^-8 н/м² (10^-10;
мм рт. ст.). В рабочей камере простейшего механич. насоса совершает
возвратно-поступательное движение поршень, к-рый вытесняет газ, создавая
при обратном ходе разрежение со стороны откачиваемой системы. Поршневые
насосы (рис. 1) были первыми механич. насосами. Их вытеснили вращательные
насосы. В многопластинчатом вращат. насосе

Рис. 1. Схема
(а) и общий вид (6) поршневого насоса: VVmin и Vmax - соответственно минимальный и максимальный объёмы цилиндра.

(рис. 2) всасывание
и выталкивание газа осуществляется при изменении объёмов ячеек, образованных
эксцентрично расположенным ротором, в прорезях к-рого помещены подвижные
пластины, прижимающиеся к внутр. поверхности камеры

Рис. 2. Схема
(а) и общий вид (б) многопластинчатого вакуумного насоса.

и скользящие
по ней при его вращении. За счёт большой частоты вращения ротора эти насосы
при сравнительно малых размерах обладают большой быстротой откачки (до
125 л/сек). Предельное давление достигает 2000 н/м²
(15 мм рт. ст.) в одноступенчатых насосах и 10 н/м²

Рис. 3. Схема
(а) и общий вид (б) водокольцевого вакуумного насоса: 1 - водяное
кольцо; 2 - серповидная камера.

(10^-1
мм рт. ст.) в двухступенчатых. Аналогично происходит процесс откачки
газа водокольцевыми насосами (рис. 3). При вращении колеса с радиальными
лопастями, эксцентрично расположенного в камере, вода, заполняющая камеру,
увлекается лопастями и под действием центробежных сил отбрасывается к стенке
корпуса, образуя водяное кольцо 1 и серповидную камеру 2, в к-рую
поступает откачиваемый газ. При вращении колеса ячейки поочерёдно соединяются
с каналом, через который откачиваемый газ выходит в атмосферу. Эти насосы
пригодны для откачки влажного и загрязнённого газа, кислорода и взрывоопасных
газов. Предельный вакуум составляет 95% (в одноступенчатых насосах) и 99,5%
(в двухступенчатых насосах) от теоретически возможного; напр., при темп-ре
воды 20⁰С - до 7,1 кн/м² (53 мм рт. ст.)
в одноступенчатых и 3,1 кн/м² (23 мм рт. ст.)
в двухступенчатых насосах.

Для получения
среднего вакуума чаще применяют вращательные насосы с масляным уплотнением.
Их рабочая камера заполнена маслом, либо они погружены в масляную ванну.
Быстрота откачки этих насосов 0,1-750 л/сек, предельное давление 1 н/м²
(10^-2ммрт. ст.) в одноступенчатых и 10^-1 н/м²
(10^-3 мм рт. ст.) в двухступенчатых насосах. Масло хорошо
уплотняет все зазоры, выполняет функцию дополнит, охлаждающей среды, однако
при длительной работе сконденсированные пары загрязняют масло. Для предотвращения
конденсации паров, возникающей при их сжатии, камеру заполняют определённым
объёмом воздуха (балластным газом), к-рый в момент выхлопа обеспечивает
парциальное давление пара в паро-воздушной смеси, не превышающее давления
насыщения. При этом пары из насоса выталкиваются без конденсации. Такие
насосы наз. газобалластными и применяются как форвакуумные (для создания
предварит, разрежения).

Двухроторные
насосы имеют 2 фигурных ротора, к-рые при вращении входят один в другой,
создавая направленное движение газа. Эти насосы обладают большой быстротой
откачки и часто применяются как промежуточные (вспомогательные, или бустерные)
между форвакуумными и высоковакуумными. Они обеспечивают вакуум 10^-2-10^-3н/м²
(10^-4-10^-5 мм рт. ст.) при быстроте откачки
до 15 м³/сек (рис. 4).

В молекулярных
насосах при вращении ротора в газе молекулы получают дополнительную скорость
в направлении их движения. Впервые такой насос был предложен в 1912 нем.
учёным В. Геде, но долго не получал распространения из-за сложности конструкции.
В 1957 немецкий учёный В. Беккер применил турбомолекулярный насос (рис.
5), ротор к-рого состоит из системы дисков. Таким насосом получают вакуум
до 10^-8н/м² (10^-10 мм рт. ст.).

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я