Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 1 Získávání nízkých tlaků ˇ vytvořit dostatečně nízký tlak ˇ udržet nízký tlak po dostatečně dlouhou dobu Vývěva - zařízení snižující tlak plynu v uzavřeném objemu. Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 2 Vývěvy s transportem molekul plynu Mechanické vývěvy Vývěvy s periodicky se měnícím pracovním prostorem Pístové vývěvy Tyto vývěvy pracují na základě Boyle-Mariottova zákona, při zvětšení objemu se sníží tlak. Proces zaplňování, proces vytlačování plynu Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 3 Čerpací rychlost ˇ Konstrukční čerpací rychlost ˇ Teoretická čerpací rychlost ˇ Skutečná čerpací rychlost Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 4 Snížení mezního tlaku mezní tlak p0 = v v pv ˇ zmenšení v (vhodnou konstrukcí) ˇ zmenšení (např. zaplněním v olejem) ˇ snížení výstupního tlaku pv (předčerpání) V olejových vývěvách k p0 přispívá i tenze par oleje p 0 = p0 + Pp Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 5 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 6 Rotační vývěvy Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 7 Rotační olejová vývěva s šoupátkem ve statoru Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 8 Rotační olejová vývěva s kolujícím rotorem a přepážkou Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 9 Rotační olejová vývěva s kolujícím rotorem a čtyřhrannou trubicí Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 10 Rotační olejová lopatková vývěvy 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 11 škodlivý prostor Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 12 Dvoustupňové provedení pro dosažení menšího mezního tlaku Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 13 Gasballast - proplachování Odčerpávaný plyn může obsahovat složky, které kondenzují při vyšším tlaku, zejména vodní pára. ˇ Pp parciální tlak vodní páry při pracovní teplotě vývěva ˇ Pr tenze vodní páry při pracovní teplotě ˇ K = Patm Pvstup kompresní poměr ke kondenzaci dochází pokud PpK > Pr Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 14 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 15 Rotační vývěva ˇ pracuje od atmosférického tlaku ˇ mezní tlak pro dvoustupňové provedení 10-2 P a ˇ počet otáček 300 - 600 min-1 - při zvýšení otáček nadměrné zahřívání ˇ do čerpaného prostoru se dostávají páry oleje ˇ vibrace ˇ funkce oleje ­ utěsňuje a vyrovnává nerovnosti povrchu ve vývěvě, olej vytváří na stěně tenký film ­ zmenšuje tření, zlepšuje chlazení, přispívá k odvodu tepla ­ vyplňuje škodlivý prostor ˇ požadavky na olej Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 16 ­ nízká tenze par 10-3 P a ­ vhodné mazací vlastnosti ­ stálost proti štěpení a oxidaci, při zahřátí může docházet ke štěpení na složky, které mají vyšší tenzi par, rovněž oxidací mohou vzniknout složky s vyšší tenzi par Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 17 Membránová vývěva Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 18 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 19 Membránová vývěva ˇ pracuje od atmosférického tlaku ˇ mezní tlak 102 P a ˇ suchá vývěva, bez oleje ˇ zpravidla více komor ­ řazení sériové - nižší mezní tlak ­ řazení paralelní - větší čerpací rychlost Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 20 Scroll vývěva Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 21 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 22 Scroll vývěva ˇ pracuje od atmosférického tlaku ˇ mezní tlak 100 P a ˇ suchá vývěva, bez oleje ˇ varianta zcela bez oleje odělena vlnovcem ˇ využití zejména jako předčerpávací vývěva pro turbomolekulární vývěvy Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 23 Vývěvy s neproměnným pracovním prostorem U těchto typů vývěv získávají molekuly plynu dodatečnou složku rychlosti ke svému chaotickému pohybu ve směru čerpání. Předávaný impulz není důsledek stlačení předem odděleného plynu, většina těchto vývěv vyžaduje předčerpání na nižší tlak. Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 24 Rootsova vývěva Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 25 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 26 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 27 Rootsova vývěva ˇ potřebuje předčerpat na tlak asi 102 P a ˇ mezní tlak 10-3 P a ˇ počet otáček 1000 min-1 ˇ suchá vývěva, bez oleje ˇ velká čerpací rychlost ˇ mezera mezi rotory 10-1 mm ˇ vícestupňové provedení pracuje i od atmosférického tlaku(mezní tlak 100 P a) Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 28 Claw (drapáková) vývěva Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 29 Claw vývěva ˇ pracuje od atmosférického tlaku ˇ mezní tlak 10-1 P a ˇ suchá vývěva, bez oleje ˇ vícestupňové provedení ˇ velká čerpací rychlost ˇ maximální čerpací rychlost při nižším tlaku Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 30 Molekulární vývěva Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 31 při vyšších tlacích proudění vlivem viskozity plynu při nižších tlacích je konstantní kompresní poměr K = Pv PN = ebu b je konstanta závislá na plynu, u je obvodová rychlost Teoretická čerpací rychlost ST = 1 2 ulh, l-délka prac komory, h-šířka prac komory Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 32 Molekulární vývěva ˇ potřebuje předčerpat na tlak asi 101 P a ˇ mezní tlak 10-4 P a ˇ počet otáček 10000 min-1 ˇ suchá vývěva, bez oleje ˇ mezera mezi rotorem a tělem vývěvy 10-1 mm Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 33 Turbomolekulární vývěva Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 34 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 35 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 36 Turbomolekulární vývěva ˇ potřebuje předčerpat nejčastěji membránovou, nebo rotační vývěvou ˇ mezní tlak 10-9 P a ˇ počet otáček až 90000 min-1 ˇ suchá vývěva, bez oleje ˇ mezera mezi rotorem a statorem 100 mm