Принцип работы диффузионного насоса
Действие диффузионных вакуумных насосов основано на использовании в качестве откачивающего элемента высокоскоростной паровой струи. В качестве рабочих жидкостей в насосах обычно используют натуральные и синтетические вакуумные масла. Диффузионный насосы предназначены для работы в области высокого и сверхвысокого вакуума, т.е. при давлениях 10−3 мм.рт.ст. ÷10−7 мм.рт.ст. Рабочей жидкостью диффузионного насоса является ртуть или специальные масла с низкой упругостью пара. Кроме малой упругости пара рабочая жидкость должна иметь низкую температуру кипения и неизменный состав при длительном нагревании в вакууме. Диффузионный насос работает в кипящем масле в основании насоса, которое поднимается как горячий пар. Когда оно поднимается, то направляется в воронкообразные наборы экранов.Молекулы воздуха, которые рассеиваются в этом часть насоса сталкиваются с паром молекул и находятся в ловушке. Масленный пар остывает и конденсируется, волоча молекулы воздуха вниз, как она опускается на дно насоса..
Размеры поверхности паровой диафрагмы сопла III ступени определяют скорость откачки насоса; характеристики сопла I ступени определяют давление форвакуума. Указаны также примерные величины скорости откачки S и давления р в различных ступенях. Многоступенчатый диффузионный насос является своего рода реализацией последовательного соединения нескольких диффузионных насосов в общем корпусе. В таком насосе обычно применяются общий испаритель и общий паропровод для питания сопел отдельных ступеней. Скорость откачки насосов определяется скоростью откачки первой ступени со стороны входа в насос. Зонтичная струя пара захватывает и увлекает молекулы газа, затем пар конденсируется на охлаждаемой стенке насоса, масло, стекая в кипятильник, выделяет газ в область под струёй. Затем рабочая жидкость в кипятильнике вновь испаряется, поднимается по паропроводу, через сопло опять образует струю пара и т. д., совершая непрерывный кругооборот. Струя пара разделяет области низкого входного давления Рвх и более высокого выходного давления Р вых, однако большого перепада давлений струя выдержать не может, поэтому выходной патрубок одной ступени пароструйного насоса должен откачиваться струей пара другой ступени, а после супени I – механическим насосом. Типичная быстрота действия S диффузионного насоса может составляет 102 –104 л/сек. Если отношение скорости струи к собственной скорости движения молекул увеличивается, рассеивание струи пара в вакууме резко уменьшается, а производительность насоса возрастает. Максимальное выпускное давление не может быть больше давления рабочего пара в кипятильнике насоса, поэтому в случае паромасляного насоса оно не превышает (1-5).102 Па, для парортутного - (20-40).102 Па.. Увеличить максимальное выпускное давление паромасляного насоса нельзя, так как температура пара в кипятильнике ограничивается температурой разложения масла. В парортутных насосах принципиально возможно повышение максимального выпускного давления вплоть до атмосферного, но из-за больших потерь и токсичности ртути этого обычно не делают.
|
