Диффузионные насосы.

В большинстве высоковакуумных откачных систем применяются диффузионые насосы, действующие по тому же принципу, что и старый конденсационный насос Ленгмюра. Упрощенная схема диффузионного насоса представлена на рис. 3. Это вертикальная цилиндрическая труба, открытым верхним концом A соединенная с откачиваемым объемом. На нижнем конце электроплитка нагревает в кипятильнике B рабочую жидкость, которая при этом испаряется. Пары рабочей жидкости проходят по трубке V вверх, где через кольцевое сопло выходят в виде кольцевой струи под углом к стенкам корпуса. На стенках, охлаждаемых снаружи змеевиком с холодной водой, они конденсируются, и образовавшаяся жидкость стекает по стенке обратно в кипятильник. Молекулы газа из откачиваемого объема, случайно, из-за хаотичности своего движения влетающие во входное отверстие A насоса, попадают в струю пара и увлекаются ею вниз, где они удаляются вспомогательным механическим насосом, присоединенным к выходному патрубку диффузионного. Вероятность же случайного прохождения молекул газа через струю пара снизу вверх весьма мала.

Если давление под струей пара выше некоторого предельно допустимого значения, то струя размывается и ее откачивающее действие ослабевает. Поэтому от вспомогательного насоса требуется, чтобы он не только отводил все откачиваемое количество газа, но и поддерживал достаточно низким указанное давление. Для снижения требований к предельному вакууму вспомогательного насоса диффузионные насосы делают многоступенными. Несколько кольцевых сопел располагают на разной высоте и рассчитывают их так, чтобы предельно допустимое давление после самого нижнего сопла было достаточно высоким без уменьшения количества газа, проходящего через струю первого сопла. Схема четырехступенного насоса такого типа представлена на рис. 4. Конструкции подобных насосов весьма разнообразны в деталях; выпускаются насосы самых разных типоразмеров с быстротой откачки от нескольких литров в секунду до 20 000 л/с.

Первоначально все конденсационные насосы были ртутными, но в 1928 Ч.Берч показал, что в качестве рабочей жидкости можно использовать и высококипящие дистилляты нефти. В ртутных насосах необходима низкотемпературная входная отражательная ловушка, которая не пропускала бы в откачиваемый объем пары ртути. Масла же с более низким давлением пара позволяют обходиться простой отражательной ловушкой, охлаждаемой водой, благодаря чему они и получили широкое распространение. В настоящее время в качестве рабочих жидкостей диффузионных насосов используются в основном сложные эфиры органических кислот и кремнийорганические (силиконовые) жидкости, поскольку они химически стойки и имеют крайне низкое давление паров. Ртутные же насосы применяются лишь в тех случаях, когда пары ртути не рассматриваются как загрязнение.

Дата добавления: 2015-07-20