Získávání nízkých 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 Vývevy s transportem molekul z čerpaného prostoru • Mechanické vývevy • Vývevy s periodicky se měnícím pracovním prostorem • Pístové vývěvy • Rotační olejové vývěvy • Membránové vývěvy • S c roli 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 Vývevy bez transportu molekul z čerpaného prostoru • Kryosorpční vývevy • Getrové vývevy • lontové vývevy • Sublimační vývevy • Zeolitové vývevy Charakteristické parametry vývěv výstupní tlak vývěvy • mezní tlak vývěvy • čerpací rychlost vývěvy • jestli používá nějakou pracovní kapalinu • provozní podmínky - vibrace, teplota, hluk, ... 1 .Oe+03 1.0e+02 r 1.0e+01 r ^ 1.0e+00 r re ji E, 2 1.0e-01 -tri 0) °" 1.0e-02 r 1.0e-03 -1.0e-04 t 1.0e-05 - 0 10 20 30 40 50 60 70 80 time [min] čerpaní aparatury(koule průměr 75 cm) rotační olejová vývěva + turbomolekulární vývěva F4160 6 / 36 1.0e+06 1.0e+04 - 1.0e+02 - " 1.0e+00 1.0e-02 - 1 .Oe-04 1 .Oe-06 Hg - U trubice McLeod loniz.man. Boyle-1660 Hawksbee-1704 x-x □ 1850 □ Geissler-1858 Sorengel-1865 Crookes-1876 Edison-1879 □ Fleuss-1894 □ Gimingham-1884 Kahlbaum-1894 □ Gaede-1905 □ Gaede-1912 ] Sherwood-1918 _i_ 1650 1700 1750 1800 1850 roky 1900 1950 2000 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. -CX F4160 13 / 36 Pt, - původní tlak plynu v recipientu, V - velikost čerpaného objemu, v objem komory vývěvy Pi{V + v) = PbV V P1=V po n cyklech Pi = tt-—Pb V + v Pn = KnPb , K V V + v teoreticky n —> oo p —> 0 Prakticky existuje mezní tlak po > 0 (zpětné proudění plynu, škodlivý prostor v') Čerpací rychlost Konstrukční čerpací rychlost Sk = —— = n(v - v ) = nv(l--) 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 Teoretická čerpací rychlost /+ = pSk = npv(l - —) Zpětný proud, pv výstupní tlak /_ = I3npvv' v' / = /+-/_= nv(l--)p 1 ^4 (1 " V-)P 4 □ ► 4 (5? ► 4 Uvážíme-li, že £ < 1 1 Sr mezní tlak Po = /3— St = Sk(l - Pro p » po =4> S7 = Sfc Pro p —>■ po Sj —> 0 = - = 5,(1-/3^) P vp Snížení mezního tlaku • zmenšení v' (vhodnou konstrukcí) • zmenšení /3 (např. zaplněním v' olejem) • snížení výstupního tlaku pv (předčerpání) Po přispívá i tenze par pracovní kapaliny PÓ = Po + P p Skutečná čerpací rychlost Komora se nenaplní na tlak čerpaného prostoru (vakuový odpor spojů), proto je skutečná čerpací rychlost menší než teoretická čerpací rychlost ~SE = (3'ST P' = f(p,n) < 1 - koeficient naplnění Moderní pístové vývěvy • pracují od atmosférického tlaku na vstupu • tlak na výstupu - atmosférický • mezní tlak ~ 10 Pa (podle počtu stupňů a konstrukce) • suchá výveva bez pracovní kapaliny • 1-4 stupňové provedení 4 □ ► 4 S ► 4 Ecodry L Leybold Pumping speed characteristic tor the EcoDry L without gas ballast (50 Hz) Pump down curve tilths EcoDry I comededto s S31 vessel at 60 Hz vllhoul gas ballast -o Membránová vývěva F4160 22 / 36 F4160 23 / 36 MD-1 Vacuubrand 10 I; 50 Hz 0.1 1 10 100 1000 0 1 2 3 4 5 6 mbar mil '4160 24 / 36 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 Rotační vývěvy Obr. 4.8. Gaedeho rotační rtuťová vývěva / - rotor; 2 — stator; 3,5,6,8 - čisti komory, 4,7 — otvory 4 & > < = * 4 š ► Rotační olejová výveva s šoupátkem ve statoru F4160 27 / 36 Rotační olejová výveva s kolujícím rotorem a přepážkou F4160 28 / 36 Rotační olejová vývěva s kolujícím rotorem a čtyřhrannou trubicí Škodlivý prostor Dvoustupňové provedení pro dosažení menšího mezního tlaku 4 (5? ► 4 S Gasballast - proplachování Odčerpávaný plyn může obsahovat složky, které kondenzují při vyšším tlaku, zejména vodní pára. • Pp parciální tlak vodní páry při pracovní teplotě vývěva • Pr tenze vodní páry při pracovní teplotě • K = aatm kompresní poměr r vstup ke kondenzaci dochází pokud PPK > Pr F4160 33 / 36 F4160 34 / 36 Rotační olejová výveva • pracuje od atmosférického tlaku • mezní tlak pro dvoustupňové provedení ~ 10~2 Pa počet otáček 300 — 1500 min^1 - při zvýšení otáček nadměrné zahřívání • do čerpaného prostoru se dostávají páry oleje • vibrace • 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 F4160 35 / 36 Požadavky na olej • nízká tenze par ~ 10~3 Pa • 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 F4160 36 / 36