Scroll výveva
Vakuová fyzika 1
2/36
Scroll vývěva
pracuje od atmosférického tlaku mezn í tlak ~ 10° Pa
suchá výveva, bez oleje
varianta zcela bez oleje odělena vlnovcem
využití zejména jako předčerpávací vývěva pro turbomolekulární
vývěvy
Vakuová fyzika 1
3/36
Řazení vývěv do serie
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vývevy 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.
Rootsova výveva
vystup
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984«
Vakuová fyzika 1
7/36
materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
1) Motor
2) Loose bearing
3) Intake connection
4) Roots piston 5] Labyrinth sea!
6) Gear
7) Overtlow valve
8) Suction chamber
9) Oil level sight glass
10) Oil return
11) Sealing gas connection
12) Outlet port
13) Fixed bearing
C15-257
materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
9/36
10<
103
102
101
						
WKP 1000 A					(3)	
	/ UNO 120A					
10
-3
10"
io-
10°
101
102
103 p [mbar]
7materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
10 / 36
Rootsova vývěva
potřebuje předčerpat na tlak asi 102 Pa
mezní tlak ~ 10~3 Pa
počet otáček ~ 1000 min-1
suchá výveva, bez oleje
velká čerpací rychlost
mezera mezi rotory ~ 10_1 mm
vícestupňové provedení pracuje i od atmosférického tlaku(mezní tlak 10° Pa)
Vakuová fyzika 1
11 / 36
Claw (drapáková) vývěva
8
A Inlet exposed B   Inlet isolated
C Outlet exposed D   Outlet isolated
8
materiály firmy Edwards
Vakuová fyzika 1
12 / 36
Claw (drapáková) vývěva
pracuje od atmosférického tlaku
mezní tlak ~ 10_1 Pa
suchá výveva, bez oleje
vícestupňové provedení
velká čerpací rychlost
maximální čerpací rychlost při nižším tlaku
□ {3
Molekulární vývěva
Vakuová fyzika 1
□
14 / 36
při vyšších tlacích proudění vlivem viskozity plynu při nižších tlacích je konstantní kompresní poměr
K=f^ = ebu
Pn
b je konstanta závislá na plynu, u je obvodová rychlost Teoretická čerpací rychlost
ST = -ulh,
/-délka prac. komory, h-sííka prac. komory
□
Vakuová fyzika 1
u
Vakuová fyzika 1
16 / 36
Obr. 4.30. Gaedeho molekulárni výveva / - stator;2 - rotor; 5 - prepážka; 4 — pracovní mezery
9
9J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
17 / 36
Obr. 4.32. Siegbahnova disková molekulární vývěva: 1 — spojka; 2 — spirálová mezera; 3 — rotující disk
10
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984«
Vakuová fyzika 1 18/36
Molekulární vývěva
potrebuje předčerpat na tlak asi 101 Pa mezní tlak ~ 10~4 Pa počet otáček ~ 10000 min-1 suchá výveva, bez oleje
mezera mezi rotorem a tělem vývevy ~ 10_1 mm
Turbomolekulární vývěva
Vakuová fyzika 1
20 / 36
11
11
materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
21 / 36
12
a)
3 1
vstup
VtfZZZZZ.
VgZZgZZZZZZZZZt výstup
12
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
Turbomolekulární vývěva
• potřebuje předčerpat nejčastěji membránovou, nebo rotační vývevou
• mezní tlak ~ 10~9 Pa
• počet otáček 24000 - 90000 min'1
• suchá výveva, bez oleje
• mezera mezi rotorem a statorem ~ 10° mm
Vakuová fyzika 1
□ S
23 / 36
Turbomolekulární vývěva
Keramická kuličková ložiska
Magnetická ložiska - mohou ovlivňovat citlivá měření Molekulární stupeň - větší výstupní tlak, předčerpání nejčastěji membránovou vývevou, bez molekulárního stupně nutný nižší tl výstupu, předčerpání nejčastěji rotační olejovou vývěvou
Čerpací rychlost turbomolekulární vývěvy
Sn = -Avsinacosa 2
Su =
Go = -Ava So G o
Av
So + G0    4(£ + 1)
Si
Sa = ^ =
dfV
A     4(^ + 1) kde df ~ 0.9, A = tt(/?| - R2b), v = 7rf(Ra + Rb)
Vakuová fyzika 1
25 / 36
Kompresní poměr pro turbomolekulární vývěvy
K0 = exp (-—— j
V vagtsina )
• t - vzdálenost lopatek
• g - korekční faktor, g e < 1, 3 >
• v - střední obvodová rychlost lopatek
Vakuová fyzika 1
□ 3
26 / 36
8
to
"d
CD CD Q.
CO
d) c
Q. Q_
60 -f 40 20
0
CD X
0
x
10    20    30    40    50    60    70    80    90 100
~i-1-1--t——i
110   120  130  140 150
Molecular weight M
13
Figure 2.19: Pumping speed as a function of molecular weight
13
materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
28 / 36
"O
CD CD CL C/5
Ol
c
CL
E
Q_
Helium							
N	t-1 itrogen	i-					
							
							
							
							
							
							
							
				1	Hydroger	t \	
							
Inlet pressure
I
Figure 2.20: Pumping speed as a function of inlet pressure
14
14
materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
29 / 36
15
15
F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003)
=
i
2 ^
• ^ ^
I
r"-v-
b
i
▼
"T——-LI
" --..
1) Rotor
2) Stator with threads
16
S = -bhvcosa 2
16
materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
31 / 36
Vakuová fyzika 1
32 / 36
Vakuová fyzika 1
33 / 36
Vakuová fyzika 1
34 / 36
Vakuová fyzika 1
35 / 36
Doba nutná pro vyčerpání reaktoru pro nízké tlaky
(< 10~A hPa)
S(p - Po)
mater.	oprac.	Ida&lO- h)	h)	1*s&K™ h)
nerez	leštěná	2 x 1(T8	4 x 10-9	2 x ío-10
nerez	pískovaná	3 x 1(T10	6.5 x 10-11	4 x KT11
dural		6 x 1(T8	1.7 x 10~8	1.1 x 10-8
sklo		4.5 x 1CT9	1.1 x 10~9	5.5 x 10-10
viton		1.2 x 1(T6	3.6 x 10~7	2.2 x 10-7
viton	zahřátí 4 h	1.2 x 1(T9	3.3 x 10-10	2.5 x 10-10
Vakuová fyzika 1 36/36