Vývevy s transportem molekul z čerpaného prostoru Paroproudové vývevy Molekuly plynu získávají dodatečnou rychlost ve směru čerpání prostřednictvím proudu pracovní látky(voda, pára, plyn). Většinou je nutné tyto vývěvy před čer pá vat. Vodní vývěva Rychlost proudící kapaliny je dána Bernoulliovou rovnicí: 1 2 . -gv + hgg + p = konst p'2 závisí na rozdílu rychlostí a může být menší než atmosférický tlak. Proudící látka nasává okolní prostředí. a) b) odtok vody a plynu čerpaný { plyn n A odtok vody a plynu Obr. 4.35. Vodní vývěva: a) s vnitrním proudem, b) s vnějším proudem Obr. 4.38. Závislost mezního tlaku vodní vývěvy na teplotě vody Vodní vývěva • pracuje od atmosférického tlaku • mezni tlak ~ 103 Pa • velká spotřeba vody • může čerpat vodní páru • malá čerpací rychlost 20 O 1 Z 3 í S 6 t (min) Obr. 4.39. Čerpací charakteristika vývěvy s proudem vzduchu. (Objem čerpaného systému 1001, tlak čerpacího vzduchu 600 kPa, spotřeba vzduchu 5 až 8 kg h~ čerpad rychlost 0,61 s ') Obr. 4.40. Vyvěva s proudem vzduchu (firma Varian) U2 - ventily; 3 - manometr Vodokružní výveva Vodokružní vývěva • pracuje od atmosférického tlaku • mezní tlak ~ 102 Pa • velká spotřeba vody, zpravidla uzavřený okruh • může čerpat vodní páru • velká čerpací rychlost • využití zejména v průmyslu • chemicky odolná, nevadí ji drobné částice - metalurgie • vícestupňové provedení Ejektorové vývěva Jako pracovní tekutinu používají páru (H2O, Hg, olej). Pára se přivádí do speciální trysky (Lavalova tryska) , kde získává nadzvukovou rychlost. Při mezním tlaku roste zpětný proud páry. Několika stupňové provedení, při 4-6 stupních muže pracovat proti atmosférickému tlaku. vstup F4160 13 / 39 Ejektorová vývěva • potřebuje předčerpat • mezní tlak ~ 10~2 Pa • nadzvuková rychlost proudu páry • velká hustota proudu páry • parametry závisí na použité pracovní kapalině Difúzni výveva Obr. 4.47. Difúzni vývevy: a) Gaedeho, b)Langmuirova F4160 15 / 39 v A 1 ľ 1 r Mezní tlak je dán P'0 = Pq + Pp, závisí na rychlosti proudu páry, ale Pp je funkcí teploty. Pro tlak p S> Po lze čerpací rychlost vyjádřit jako: S = G 1 1 + _G_ .1 + _L_ S0vp G S0vp čerpací rychlost nemůže být větší než vodivost vstupní části vývěvy. Pokud za vodivost dosadíme vodivost otvoru pak r 1 c c 1 c 1 G = -va50 S = -ri/a5o při vp S> i/a by byla čerpací rychlost rovna vodivosti G, ale víme, že vD ~ va =4> S < G. Pracovní kapaliny difúzních vývěv v minulosti Hg, parafín,.. dnes se používají oleje, požadujeme nízkou tenzi par, stálost při provozu (odolnost vůči štěpení), odolnost proti oxidaci • minerální oleje • směs uhlovodíků • dochází k částečnému rozkladu v důsledku vysoké teploty • zlepšení mezního tlaku použitím trakčních difúzních vývěv • silikonové oleje • olejové sloučeniny křemíku, polysiloxanové řetězce • tenze par ~ 10~8 Pa • chemické odolnost a stálost, dlouhá životnost Frakční difúzni vývěvy F4160 20 / 39 Difúzni vývěvy • potřebuje předčerpat nejčastěji rotační vývevou • mezní tlak ~ 10~7 Pa • pracovní kapalina Hg, parafín, nejčastěji olej • požadavky na pracovní kapalinu • nízká tenze par • stálost při provozu - odolnost proti štěpení • odolnost proti oxidaci • jednoduchá konstrukce; jedno, nebo vícestupňové proveden Zamezení vniku olejových par do čerpaného prostoru Mechanizmus vniku par: • přímé vstřikování páry • difúze páry K zamezení vniku olejových par do čerpaného prostoru se používají: • srážeče par • lapače par - zpravidla chlazené Použití těchto zařízení snižuje čerpací rychlost vývěvy. V současné době je trend nahradit rotační olejové vývěvy suchými vývevami (membránové, scroll,... ), které nepoužívají při čerpání olej, nebo jiné kapaliny a nahradit difúzni vývěvy turbomolekulárními vývevami. Srážeče par • zamezují přímému vniku par • umisťují se blízko vývěvy, aby zkondenzované páry odtékaly do vývěvy • většinou chlazené vodou • snížení čerpací rychlosti o 40-60% F4160 25 / 39 Lapače par Zamezují vstupu difundujících molekul páry do čerpaného prostoru, umístění blízko čerpaného prostoru. Princip činnosti: • povrch na nízké teplotě - vymrazovačky, nejčastější chlazení pomocí tekutého dusíku ~ 77K nastává čerpání vlivem nízké teploty • hladina chladící kapaliny nesmí kolísat • molekuly zůstávají na povrchu - difúze po povrchu • povrch pokrytý absorpční látkou • měděná folie • molekulová síta - zeolity, obsahují dutina a kanálky o velikosti ~ lnm, lg této látky má povrch až 1000m2 F4160 27 / 39 SEM MAG: 25.0 kx WD: 9.08 mm II i i i i j MIRA3 TESCAN View field: 13.8 |jm Det: SE 2 um SEM HV: 5.0 kV Bl: 8.00 Performance in nanospace 4 □ ► <(5 ► 4 Čerpací systém XPS F4160 32 / 39 F4160 33 / 39 F4160 34 / 39 Vývevy s transportem molekul z čerpaného prostoru Vývevy založené na tepelné rychlosti molekul Plochy s nízkou teplotou 7~i a vysokou teplotou 7~2 = 600°C, vyhřívané plochy směrem k výstupu, chlazené plochy směrem ke vstupu. Nemá pohyblivé části, nemá pracovní kapalinu. PV Vývevy založené na ionizaci molekul plynu ionizace a urychlení elektrickým polem, neutralizace iontu blízko katod F4160 37 / 39 • doutnavý výboj • magnetické pole prodlužuje dráhu elektronu, větší pravděpodobnost ionizace • potřebuje předčerpat na tlak ~ 10~1Pa • mezní tlak ~ 10~4 Pa • značný příkon - neekonomické • žádná pracovní kapalina • žádné vibrace Adsorbčně transportní vývěva