Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990 (1065500), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Чермостатирование ловушек во время их работы осуществляется проточной водой. Снижение температуры ловушек дополнительно повышает их защитное действие, но несколько снижает удельную проводимость. Увеличения срока службы ловушек можно достигнуть добавляя в пористые фильтры адсорбционные материалы: активные угли, цеолитыс размерами пор -9А, активнуюокисьалюмини .Л ия. овушдсорбентом (рис.
4.!9, б) нельзя подвергать воздействию атмосферного воздуха, так как они могут поглотить большое количестао атмосферной воды, которая затем будет выделяться во время работы насоса. Для удаления поглощенных в адсорбционном элементе 1 масла и воды ловушку прогревают нагревателем 2 до ЗОО ... ' . К н 3 помещают в одном корпусе с ловушкой и закрывают во время обезгаживания адсорбента, защищая от загрязнения вакуумную систему.
В ионных ловушках (рис. 4.19, в) корпус, имеющий форму цилиндра, служит заземленным катодом для холодного разряда. Анодом является стержень 1, расположенный вдоль оси цилиндра. Разряд горит при напряжении на аноде 3 кВ и наличии осевого магнитного поля, создаваемого внешними магнитами. Электроны, м ,э итру е катодом, движутся по удлиненной траектории к аноду, ионизируя остаточный газ.
Положительные ионы, бомбардирующйе поверхность корп) са, разрушают поверхностную пленку масла. Это приводит к выделению водорода и полимеризации углеводородов в твердые вещества. Охлаждение корпуса и защитного экрана 2 осуществляегся водой. Такая ловушка может уменьшить парциальное давление паров масла в 10...100 раз.
При откачке вакуумных систем с большим количеством паров воды илн других растворителей с высокими значениями давления насыщенного пара при комнатной температуре возникает опасность загрязнения насоса откачиваемыми веществами. В этом случае насосы снабжаюгся газобалластным устройством, позволяю и фф ц ент компрессии откачиваемого пара в насосе и предотвратить его конденсацию в рабочей камере насоса.
В чатых насосах а с . пластинсосах с катящимся ротором используется в качестве газо- балластного ст г устройства натекатель для подачи атмосферного воздуха в рабочую камеру. П им р мер конструктивного решения устройства для нап ска бала а показан на рис. 4.20.
В корпусе насоса со стороны уска алторцевой части ротора делается отверстие А в атмосферу, расположенное таким образом, что при вращении ротора оно откры а в ется вре я сжатия в камере пасоса. При всасывании торцевая 94 часть ротора закрывает отверстие, прелохраняя камеру от заполнения атмосферным воздухом. Для регулирования количества напускаемого балластного газа отверстие Я соединяется с атмосферной через натекатель.
Если натекатель закрыт, то насос работает в обычном режиме. Использование газобалластного устройства ухудшает предельное давление насоса из-за увеличения перетечек газа из камеры сжатия в камеру разрежения. Для защиты от пылевых частиц на входе в насос можно устанавливать Р и с. 4.20. Схема гавебалвпускной фильтр из шерстяной ткани, который задерживает пылевые частицы размером более 10 мкм. Потеря рабочей жидкости через выхлопной патрубок уменьшается брызгоуловителями, устанавливаемыми в насосе. При откачке больших газовых потоков брызгоуловители могут оказаться неэффективными. В этом случае устанавливают внешние брызгоуловители и фильтры для поглощения масляного тумана. При откачке кислорода необходимо пользоваться негорючимп маслами или другими невоспламеняющимися жидкостями, например фосфатными эфирами. Для радиационноопасных помещений разработаны масла, стойкие к радиации.
Для откачки ценных и радиоактивных газов требуются насосы с герметичным уплотнением все» элементов на выходе из насоса, В таких конструкциях вакуумные уплотнения установлены в масло- наливном патрубке, сливных пробках, смотровом стекле, а корпус насоса проверяется на герметичность по всем правилам, предусмотренным для высоковакуумных систем. 9 4 б. Молекулярная откачка Удаление газа из вакуумной системы с помощью движущихся поверхностей называется молекулярной откачкой.
Существуют две схемы молекулярной откачки. Первая (рис. 4.21) представляет собой откачку через канал, одна из стенок которого совершает относительное перемещение со скоростью ор параллельно оси канала. Молекулы газа, находящиеся в канале, соударяются с движущейся поверхностью, получая приращение количества движения в направлении насоса предварительного разрежения. При этом создается перепад давлений: ре>рь Максимальная быстрота действия, которая может быть получена в такой схеме, пропорциональна скорости стенки ор..
(4,23) 99 юм 0' с,ск 101 Р и с. 4,21. Схема молекулярной откачки при одинаковых нвп. рввлениях движения пластины и газового потока бк ймак и Мк Сом Ре к /Змкк) ч ю' 0Ю' ЫЮ' а, екрс/ о с) и' бам с 0' где гк — площадь поперечного сечения канала; у — коэффициент, учитывающий соотношения движущейся и неподвижной частей пе- риметра канала. Принимая число соударений молекул с движущимися и неподвиж- ными поверхностями одинаковым, определим долю молекул, непре- рывно получающих приращение скорости, в виде у=у.,/(~.+у.), (4.24) где /х и /, — движущаяся и неподвижная части периметра попереч- ного сечения канала. Для прямоугольного канала с а=2,5 см, Ь= =23 л/с.
=1 см и ор —— 165 м/с, согласно (4.23),и (4.24), получим 5 мах= Дифференциальное уравнение течения газа через канал постояя- ного поперечного сечения в установившемся режиме (ь/=сопз1) можно записать в виде разности прямого и обратного потоков: О=5.,„р — С=', др (4.25) г е С=(/1 йс— де =(/к1н; йсн — проводимость канала с неподвижными сторона- ми; 1„— длина канала. Перепишем уравнение (4.25) в новых обозначениях: — +Ар — В=О, др д1 (4.26) А= — 5,„/С; В= дсС С учетом граничного условия р=рс при 1=0 решение (4.26) может быть записано в виде (1 е — Ас)+ р е-Ас В А Тогда в конце канала при 1=1„давление р,= — (1 — ехр(5 „%„))+рсехр(5,„/(/„). ~мех Рис.
4.22. Зависимость быстроты действия насоса от коэффициента компрессии Р и с. 4.23. Зависимость максимальных быстроты действия н коэффициента компрессии от стороны канала о при а=Ь, 1=1 м, ор 200 и/с Учитывая, что Я=рс5ь из последнего выражения для быстроты действия получим следующую формулу; 5„=5 рэ/рс — ехр (Заак/(гк) (4.27) ел р Ф~пкк/(гк) Из (4.27) следует линейная зависимость между быстротой действия и коэффициентом компрессии рт/рс, показанная на рис. 4.22.
При равенстве давлений рс=рх быстрота действия максимальна; 5н=5гнкх, а при 5и=0 и рс=р,р имеет место наибольший коэффициент компрессии К,„=р,/р =ехр(5 „/с/„). (4.28) В связи с тем, что проводимость каналов (/, при молекулярном режиме течения пропорциональна)с Т/М максимальный коэффициент компрессии возрастает с увеличением молекулярной массы и снижением температуры газа.
Зависимость Кыкх и 5ывх от стороны канала а при а=5, оп= =200 м/с, 1= 1 м показана на рис. 4.23. Для прямоугольного канала а=2,5 см, 5= 1 см при 1„=55 см и оп=165 м/с по формуле (4.28) максимальное значение коэффициента компрессии р,/р„р — — 10". Таким образом, данная схема молекулярной откачки удобна для получения больших коэффициентов компрессии при малых быстротах откачки. При увеличении молекулярной массы откачиваемого газа Киски возрастает, а 5, остается без изменения.
Таким образом, насос более эффективно откачивает тяжелые газы, Вторая схема молекулярной откачки (рис. 4.24, а) использует для удаления газов зависимость проводимости наклонного канала, движущегося перпендикулярно газовому потоку со скоростью ор от направления течения газа. Для упрощения задачи примем, что пластину с наклонным каналом с обеих сторон бомбардируют нормально по отношению к поверхности пластины потоки молекул газа с/! 4 — ! 634 97 бар чая 0 /О 0,5 Р и с. 4.24. Схема откачки при взаимио перпендикулярном перемепсеиии пластины и газового потока и с)г.
Остановив пластину и сложив вектор относительной скорости молекул ор с векторами тепловых скоростей молекул ор, получим измененное направление движения молекул (рис. 4.24, б). Поток с/с при 1я а=пар/ор входит по оси канала, а поток с/г — перпендикулярно оси. Это приводит к тому, что проводимости канала для потоков с)с и с/г различны.
Приближенно можно принять, что для по. тока с/с канал имеет форму трубы, а для потока с/г — форму трубы с поворотом на 90'. Для установившегося режима течения газа Здесь Р,г и Ргс — вероятности пере- р„,р, хода молекул через канал в прямом и обРатном напРавлениЯх, пРопоРциональиые соответствующим проводимостям. Наибольший коэффициент компрессии наблюдается при 5х=б, Если рс —— =Рхз, а Рг=рх, то из (4.29) Кмхх=рх( ссх45 /Рхр= //сядет= Рсг/Ргь Величина рх/'рхр для одной ступени невелика (обычно 2...4), поэтому данная схема более удобна для получения 50' больших быстрот действия. Повышение коэффициента компрессии достигается последовательным соединением нескольких ступеней откачки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
