Пароэжекторные насосы могут быть с одной ступенью, двух и более ступенчатыми присоединёнными последовательно друг другу.

Вобласти высокого вакуума все молекулы откачиваемого газа, перемещаясь за счет самодиффузии, непосредственно взаимодействуют с движущейся струей пара, а насосы, работающие в таких условиях, называют диффузионными. [6]

На рисунке 16, а приведена схема простейшего одноступенчатого диффузионного насоса. Как и эжекторный, этот насос выполнен в виде цилиндрического корпуса 1 с впускным 2 и выпускным 6 патрубками. В нижней части корпуса расположен кипятильник 7, холодильник 4 в виде водоохлаждаемой трубки установлен на стенках корпуса. Внутри корпуса размещен паропровод 5 с диффузионным соплом 3.

Вотличие от эжекторного, в диффузионном насосе молекулы газа диффундируют внутрь паромасляной струи после ее выхода из сопла 3, но перед попаданием на стенку корпуса У, где и происходит конденсация масла.

Диффузионные насосы, работающие в интервале рабочих давлений 10-10 Па, называются бустерными. Их устанавливают между механическим форвакуумным и высоковакуумным насосами в целях предотвращения попадания масла из форвакуумного в высоковакуумный насос.

На рисунке 16, б приведена схема высоковакуумного многоступенчатого пароструйного насоса с двумя диффузионными 1 и 2 и эжекторной 3 ступенями откачки. Все ступени питаются от одного кипятильника 4. У диффузионных насосов коэффициент использования Кц ~ 0,5.

Такие насосы имеют низкое рабочее давление, а также, вследствие наличия эжекторной ступени, более высокое давление запуска.

21

Рисунок 16 – Схемы одноступенчатого (а) и многоступенчатого (б) диффузионных насосов: схема (а): 1 — цилиндрический корпус; 2 — впускной патрубок; 3 — диффузионное сопло; 4 — холодильник; 5 — паропровод; 6 — выпускной патрубок; 7 — кипятильник; схема (б): 1,2 — диффузионные ступени откачки; 3 — эжекторная ступень откачки; 4 — кипятильник.

Для получения требуемого давления запуска высоковакуумного насоса, которое ниже атмосферного, требуется насос предварительного разрежения. При выборе параметров такого насоса нужно основываться на том, что поток откачиваемых газов должен быть одинаковым в любом сечении вакуумной системы, т.е. в фиксированный момент времени для основного высоковакуумного насоса и насоса предварительного разрежения, соединенных последовательно, должно выполняться равенство [7]

(3.1)

где Sн. осн. — быстрота действия основного насоса при давлении на входе р1; Sн.всп — быстрота действия вспомогательного насоса при давлении на входе

р2.

Давление р2 на входе во вспомогательный насос должно быть не больше наибольшего выпускного давления основного насоса, обычно р2-(0,70-0,75).

Таким образом, вспомогательный насос должен не только удалять определенное количество газов в единицу времени, но и поддерживать выпускное давление не выше давления на выходе основного насоса. [7]

Быстрота действия вспомогательного насоса:

(3.2)

22

где Qmax — наибольший поток газов, который может быть удален основным насосом (находится по характеристике насоса).

Диаметр трубопровода, соединяющего насосы, выбирают меньше диаметра выпускного патрубка основного насоса. Затем определяют режим течения газа в соединительном трубопроводе и находят его проводимость. После определения проводимости соединительного трубопровода проверяют выполнение неравенства:

(3.3)

где pвып.осн — выпускное давление основного насоса; U — проводимость;

— быстрота действия вспомогательного насоса.

Если неравенство не выполняется, то следует выбрать вспомогательный насос с большей быстротой действия или увеличить проводимость соединительного трубопровода.

При эксплуатации вакуумных систем часто требуется исключить проникание масла из вспомогательного механического насоса в кипятильник основного диффузионного насоса. Эту проблему можно решить двумя путями. Во-первых, между основным и вспомогательным насосами установить ловушку; во-вторых, между насосами установить промежуточный, так называемый бустерный насос (как правило, тоже диффузионный) с большим запасом по производительности. Однако второй путь является более дорогостоящим, хотя он и более эффективный.

Достоинства диффузионных насосов:

прочный корпус;

простая конструкция;

надежные комплектующие;

отсутствие подвижных конструктивных элементов;

длительный эксплуатационный ресурс;

большой диапазон производительности;

универсальность использования;

способны откачивать любой газ;

постоянная смазка деталей;

устойчивость к коррозии и внешним воздействиям;

защита от перегрева. Недостатки диффузионных насосов:

диффузия паров среды в вакуумную систему;

перед началом работы требуется прогрев, а после окончания откачивания жидкости – охлаждение;

снижение скорости откачки вблизи стартовых давлений;

функционирование только в вертикальном положении;

23

на тепловых датчиках образовывается масляная пленка;

масло окисляется при взаимодействии с атмосферой (силиконовые маслу невосприимчиво к процессу окисления);

высокий расход электричества;

шумная работа.

24

Список литературы

1.Электронный ресурс: https://studopedia.ru/4_94393_rezistivniinagrev.html

2.Электронный ресурс: https://studfile.net/preview/2524640/page:2/

3.Розанов, Л. Н. Вакуумная техника / Л. Н. Розанов. – М. : Высш. шк.,

2007. – 391 с.

4.Электронный ресурс: http://book.sarov.ru/wp- content/uploads/2020/11/IHISM-12-2013-20.pdf

5.Электронный ресурс: https://directprom.ru/zhidkostnye-ili-u-obraznye- manometry/

6.Электронный ресурс: http://nuclphys.sinp.msu.ru/students/vacuum4.htm

7.Электронный ресурс:

https://studme.org/116109/tehnika/ezhektornye_diffuzionnye_nasosy

25