Získavaní nízkych tlaků • vytvořit dostatečně nízký tlak • udržet nízký tlak po dostatečně dlouhou dobu Vývěva - zařízení snižující tlak plynu v uzavřeném objemu. Typy vyvěv • Vývěvy s transportem molekul z čerpaného prostoru • vývěvy s pracovní kapalinou • suché vývěvy • Vývěvy bez transportu molekul z čerpaného prostoru □ B> 2/25 Vývevy s transportem molekul z čerpaného prostoru • Mechanické vývevy • Vývevy s periodicky se měnícím pracovním prostorem • Pístové vývěvy • Rotační olejové vývěvy • Membránové vývěvy • Scroll vývěvy • Vývěvy s neproměnným pracovním prostorem • Rootsovy vývěvy • Molekulární vývěvy • Turbomolekulární vývěvy • Paroproudové vývěvy • Vodní vývěvy • Ejektorové a difúzni vývěvy • Vývěvy založené na tepelné rychlosti molekul, nebo ionizaci molekul □ g - = ^ -OQ.O F4160 3/25 Vývevy bez transportu molekul z čerpaného prostoru • Kryosorpční vývevy • Getrové vývevy • Iontové vývevy Sublimační vývevy • Zeolitové vývevy □ B1 4/25 Charakteristické parametry vývěv • Výstupní tlak vývěvy • Mezní tlak vývěvy • Čerpací rychlost vývěvy • jestli používá nějakou pracovní kapalinu • provozní podmínky - vibrace, teplota, hluk, ... S? 1.0e-01 t- 1.0e-03 b time [min] čerpaní aparatury(koule průměr 75 cm) rotační olejová výveva + turbomolekulární výveva □ S1 - F4160 6/25 CS en uctuo I I Hg- i U trubice iii McLeod loniz.man. \ Oe+04 - Boyle-1660 □ Hawksbee-1704 \ Oe+02 □ 1850 J □ Geissler-1858 J Oe+00 □ Sprengel-1865 J □ Crookes-1876 1 .Oe-02 □ Edison-1879 \ □ Fleuss-1894 □ Gimingham-1884 .Oe-04 no ne i i i □ Kahlbaum-1894 j □ Gaede-1905 J □ Gaede-1912 1 □ Sherwood-1918 i i i I 1650 1700 1750 1800 1850 roky 1900 1950 2000 □ @> - 7/25 Vývevy s transportem molekul plynu Mechanické vývevy Vývevy 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. □ g ~ - 1 -OQ.O F4160 8/25 -ex □ S1 9/25 □ gi OQ.O- Fig. 5 The double-pi ston pump of Hawksbee (1704). Fig. 6 A commercial double-piston pump from about 1850. □ B1 F4160 11 / 25 Toplerova a Sprenglerova vývěva □ S1 F4160 12 / 25 F4160 13 / 25 Pb - původní tlak plynu v recipientu,!/ - velikost čerpaného objemu, v objem komory vývěvy Pi(V + v) = pbV V po n cyklech Ví = TT—Vb V + v V pn = Knpb , K V + v teoreticky n —>■ oo => p —>■ 0 Prakticky existuje mezní tlak po > 0 (zpětné proudění plynu, škodlivý prostor v') F4160 14 / 25 Čerpací rychlost Konstrukční čerpací rychlost Sk = —vr = n(v - v ) = nv(l-----) cit v Sk = nv(l-----) n je počet zdvihů za 1 s, v je objem pracovní komory, v' je škodlivý prostor n je limitováno dobou naplnění komory □ s F4160 15 / 25 Teoretická čerpací rychlost 1+ = pSk = npv(l ■ Zpětný proud, pv výstupní tlak /_ = ßnpvv' v v I = !+-!-= nv(l -)p 1 (i - vi)P □ S1 F4160 16 / 25 Uvážíme-li, že ^ ^ 1 => 1 St mezní tlak Po = ß—Pv v St = Sk(l - ^) Pro p > po => St = Sk Pro p —>■ po => St —>■ 0 p vp F4160 17 / 25 Snížení mezního tlaku • zmenšení v' (vhodnou konstrukcí) • zmenšení ß (např. zaplněním v' olejem) • snížení výstupního tlaku pv (předčerpání) Po přispívá i tenze par pracovní kapaliny Po = Po + PP F4160 18 / 25 Skutečná čerpací rychlost Komora se nenaplní na tlak čerpaného prostoru (vakuový odpor spojů), proto je skutečná čerpací rychlost menší než teoretická čerpací rychlost Se = ß St ß' = f(Pi n) < 1 - koeficient naplnění F4160 19 / 25 Moderní pístové vývěvy • pracují od atmosférického tlaku na vstupu • tlak na výstupu - atmosférický • mezní tlak 0.1-0.05 mbar (podle počtu stupňů a konstrukce) • suchá výveva bez pracovní kapaliny • 1-4 stupňové provedení F4160 20 / 25 60 rríVh -ö 50 I 40 c/) ľ 30 Q. I 20 Q. 10 0,01 0,1 Ecodry L Leybold 1000 mbar 100 | 10 ŕ 1 1 0,1 0,01 ) 20 40 60 80 100 ( 120 g 11 1 10 100 1000 Inlet Pressure mbar ■ EcoDry L Pump down curve o! the EcoDry L connected to a 831 vessel at 60 Hz Pumping speed characteristic tor the EcoDry L without gas ballast (50 Hz) without gas ballast )Q,<> F4160 21 , Membránová vývěva V V F4160 22 / 25 □ S1 - F4160 23 / 25 MD-1 Vacuubrand 10 1; 50 Hz -------- MD1 F4160 24 / 25 Membránové vývěvy • pracují od atmosférického tlaku na vstupu • tlak na výstupu - atmosférický • mezní tlak ~ 102 Pa • suchá výveva, bez oleje • zpravidla více komor • řazení sériové - nižší mezní tlak řazení paralelní - větší čerpací rychlost F4160 25 / 25