Классификация, основные характеристики и области применения различных типов вакуумных насосов.

Вакуумная техника имеет дело с давлениями в пределах примерно от 10³ до 10*(-11) мм рт. ст. и ниже, что составляет более 15 порядкоз давления (по степени десяти). Такой широкий диапазон не позволяет осуществлять получение высокого вакуума по какому-либо одному способу.

В настоящее время существуют два основных способа получения вакуума: а) при помощи вакуумных насосов и б) при помощи специальных поглотителей газа. Необходимо упомянуть и третий, правда вспомогательный, способ — применение вымораживающих ловушек, снижающих давле­ние паров, присутствующих в вакуумной системе.

Области давлений, в которых наиболее рационально применяются вакуумные насосы принятых в настоящее вре­мя типов, а также поглотители и ловушки, показаны на диаграмме рис. 5-1.

Приведенные на рис. 5-1 названия типов насосов харак­теризуют принцип их действия. Помимо этих типов, было разработано в свое время довольно большое количество насосов других типов, но все они теперь устарели и не представляют интереса; вращательные же и пароструйные насосы получили всеобщее распространение.

На диаграмме рис. 5-1 не нашли себе места так называе­мые «ионные» насосы, так как они только еще начинают выходить из стен лабораторий и их параметры нельзя счи­тать установившимися. Ионные насосы могут работать в более ограниченной (со стороны верхнего предела) области давлений, чем пароструйные насосы, но со стороны нижнего предела они, вероятно, превзойдут пароструйные. Описание этих насосов приведено ниже.

Поглотители, как правило, вносят в тот же объем, в ко­тором требуется получить высокий вакуум или понизить парциальное давление активных газов и паров; такое ис­пользование поглотителей весьма рационально, так как кон­такт между поверхностью поглотителя и связываемым га­зом не затрудняется сопротивлением откачных трубок. Не исключена возможность использования и поглотителей, располагаемых вне- откачиваемого объема, такой способ ис­пользования поглотителя применен, например, в одной из описанных ниже моделей ионного насоса.

Ловушки снижают давление паров в электровакуумном приборе в процессе его откачки, но с той же целью ловуш­ки можно применять и к отпаянным приборам. Парциаль­ное давление паров многих веществ, как мы увидим ниже, при применении ловушек можно снизить до исчезающе ма­лых значений, значительно меньших 10*(-11) мм рт. ст.

Наконец, на диаграмме рис. 5-1 не указан способ полу­чения сверхвысокого вакуума (выше 10~⁷ мм рт. ст.) в не­больших вакуумных системах путем использования способ­ности ионизационных манометров поглощать газы до дав­лений порядка по крайней мере 10^{-11 мм рт. ст.;} этот способ, по-видимому, ограничится применением в лабора­торных условиях.

Переходя к изучению вакуумных насосов, прежде всего ознакомимся с их параметрами, так как знание их является необходимым условием правильности выбора и эксплуата­ции вакуумных насосов.

К основным параметрам вакуумных насосов относятся:

1) начальное давление; 2) максимальное (критическое) выпускное давление; 3) предельное давление; 4) быстрота действия.

Начальное давление. Начальным называется давление, с 'которого насос начинает нормально работать.

Максимальное (критическое) выпускное давление. Ма­ксимальным выпускным давлением насоса называется такое давление на выпускной его стороне, при превышении ко торого насос прекращает свою работу. Это давление иначе можно назвать критическим выпускным или просто крити­ческим давлением, и в дальнейшем мы будем пользоваться обоими этими- названиями. Максимальное выпускное дав­ление имеет очень важное практическое значение для ха­рактеристики главным образом пароструйных насосов.

Предельное давление — минималь­ное, предельно достигаемое данным -на­сосом при достаточно длительной от­качке давление в вакуумной системе, не имеющей натекания издае или газо-выделдаия с внутренних стенок. Пре­дельное давление мож!но называть так­же /предельным вакуумом.

Быстрота действия насоса. В гл. 4 было определено по­нятие «быстрота откачивающего действия» или просто «бы­строта действия» вакуумного насоса как объем газа, по­ступающий в единицу времени из трубопровода в насос при данном давлении у входа в насос. Также было указано, что если известны поток газа по трубопроводу Q и давление у входа в насос p2то быстроту действия насоса S_H можно определить из соотношения Sн =Q\p2.