Վակուումյան 唧筒: Տեսակները, Կիրառությունները և Աշխատանքի プリンシピアル

Վակուումի բոմպան սարք է, որը հեռացնում է գազային մոլեկուլները փակ տարածաշրջանից կամ պարամունքից, ստեղծելով մասնակի կամ լրիվ վակուում։ Վակուումի բոմպերը լայնորեն օգտագործվում են տարբեր գործողություններում և հետազոտություններում, ինչպիսիք են աերոնավտիկա, էլեկտրոնիկա, մետաղուրգություն, քիմիա, բժշկություն և կենդանաբանություն։ Վակուումի բոմպերը կարող են օգտագործվել նաև վակուումային կանգառում, վակուումային ձևավորման, վակուումային դաշտակցման, վակուումային սուրեցման և վակուումային ֆիլտրացման համար։

Այս հոդվածում մենք կբացատրենք, թե ինչ են վակուումի բոմպերը, ինչպես աշխատում են, ինչ են դրանց հիմնական հատկությունները և տեսակները, ինչպես նաև ինչ են դրանց ընդունված կիրառությունները։

Ինչ է վակուումի բոմպը?

Վակուումի բոմպը սահմանվում է որպես սարք, որը նվազեցնում է տարածաշրջանի կամ պարամունքի ներսում ստեղծված ճնշումը հեռացնելով գազային մոլեկուլները այդ տարածաշրջանից։ Վակուումի բոմպով ստեղծված վակուումի աստիճանը կախված է մի շարք գործոններից, ինչպիսիք են բոմպի կառուցվածքը, հեռացվող գազի տեսակը, տարածաշրջանի ծավալը, գազի ջերմունակությունը և համակարգի թողունակությունը։

Առաջին վակուումի բոմպը հանդիպել է Օթո վոն Գերիկեն 1650 թվականին։ Նա դրա աշխատանքը ցուցադրել է օգտագործելով երկու կիսագնդային մարմիններ, որոնք հեռացվել են նրա բոմպով և ապա կցվել միմյանց։ Նա ցույց է տվել, որ նույնիսկ ձիների խմբերը չկարողանում են դրանց անջատել ատմոսֆերայի ճնշման ազդեցության պատճառով։ Ավելի ուշ Ռոբերտ Բոյլը և Ռոբերտ Հուկը բարելավել են Գերիկեի կառուցվածքը և անցկացրել փորձեր վակուումի հատկությունների վրա։

Ինչ են վակուումի բոմպի հիմնական հատկությունները؟

Սահմանված են երեք հիմնական հատկություններ, որոնք բնութագրում են վակուումի բոմպը.

• Ելքային ճնշում

• Վակուումի աստիճան

• Բոմպայի արագություն

Ելքային ճնշում

Ելքային ճնշումը բոմպի ելքի կետում չափված ճնշումն է։ Դա կարող է լինել հավասար կամ ավելի ցածր քան ատմոսֆերայի ճնշումը։ Տարբեր վակուումի բոմպերը գնահատվում են տարբեր ելքային ճնշումներով։ Նորմալ դեպքում բարձր վակուում ստեղծող բոմպերը ունեն ցածր ելքային ճնշում։ Օրինակ, 10^-4 կամ 10^-7 Թորր (ճնշման միավոր) այնքան բարձր վակուում ստեղծելու համար պետք է շատ ցածր ելքային ճնշում ունենա բոմպը։

Որոշ բարձր վակուում ստեղծող բոմպերը պահանջում են հետադարձ բոմպ կամ կոմպրեսոր կապակցել այնպես, որ բոմպը կարողանա աշխատել ցածր ելքային ճնշումով։ Հետադարձ բոմպը կարող է լինել մեկ այլ տեսակի վակուումի բոմպ կամ կոմպրեսոր։ Հետադարձ բոմպով ստեղծված ճնշումը կոչվում է հետադարձ ճնշում կամ առաջին ճնշում։

Վակուումի աստիճան

Վակուումի աստիճանը վակուումի բոմպի կողմից ստեղծված տարածաշրջանի կամ պարամունքի ներսում նվազագույն ճնշումն է։ Այն նաև անվանում են վերջնական ճնշում կամ հիմնական ճնշում։ Տեսականորեն անհնար է ստեղծել բացարձակ վակուում (զրո ճնշում) տարածաշրջանի ներսում, բայց գործնականում հնարավոր է ստեղծել շատ ցածր ճնշում, մոտ 10^-13 Թորր կամ ավելի ցածր։

Վակուումի բոմպով ստեղծված վակուումի աստիճանը կախված է մի շարք գործոններից, ինչպիսիք են բոմպի կառուցվածքը, հեռացվող գազի տեսակը, տարածաշրջանի ծավալը, գազի ջերմունակությունը և համակարգի թողունակությունը։

Բոմպայի արագություն

Բոմպայի արագությունը սահմանվում է որպես բոմպի արագություն գազային մոլեկուլները հեռացնելու համար տարածաշրջանից կամ պարամունքից տրված ճնշման դեպքում։ Այն չափվում է ծավալի միավորներով ժամանակի ընթացքում, ինչպիսիք են լիտրեր վայրկյանով (L/s), խորանարդ ամերիկական հատ րոպեում (CFM) կամ խորանարդ մետր ժամով (m^3/h)։ Բոմպայի արագությունը նաև անվանում են աստիճանային տարողություն կամ անցում։

Բոմպայի արագությունը կախված է մի շարք գործոններից, ինչպիսիք են բոմպի կառուցվածքը, հեռացվող գազի տեսակը, բոմպի մուտքի և ելքի կետերի միջև գոյություն ունեցող ճնշման տարբերությունը և համակարգի անցումային տարողությունը։

Ինչ են վակուումի բոմպերի տեսակները?

Ծառայության առաջ շատ տեսակների վակուումի բոմպեր են հասանելի տեղայն։ Նրանք կարող են դասակարգվել երկու հիմնական կատեգորիաների՝ դրական տեղափոխման բոմպեր և կինետիկ բոմպեր։

Դրական տեղափոխման բոմպեր

Դրական տեղափոխման բոմպերը աշխատում են այնպես, որ մուտքի կետում սեղմում են ֆիքսված ծավալով գազ և ապա այն սեղմում են բարձր ճնշումով ելքի կետում։ Նրանք կարող են ստեղծել ցածր մինչև միջին վակուում (մինչև 10^-3 Թորր)։ Դրական տեղափոխման բոմպերի օրինակները են.

• Պտտական լաստերով բոմպեր

• Պիստոնային բոմպեր

• Մեմբրանային բոմպեր

• Սcrew բոմպեր

• Սկրոլ բոմպեր

• Ռութս բլաուերներ

Պտտական լաստերով բոմպեր

Պտտական լաստերով բոմպերը են դրական տեղափոխման բոմպերի ամենահաճախ հանդիպող տեսակները։

Նրանք կազմված են գլանային ռոտորից և ռադիալ լաստերից, որոնք սլացում են ու դուրս են գալիս ռոտորը պտտվելու դեպքում ստատորի ներսում։ Լաստերը բաժանում են ռոտորի և ստատորի միջև գտնվող տարածաշրջանը լաստերի քանակով կերպարների, որոնց ծավալը փոփոխվում է մուտքից ելքին շարժվելիս։ Որպես կերպարը շարժվում է մուտքից ելքին, այն սեղմում է ցածր ճնշումով գազը և ապա սեղմում է բարձր ճնշումով այն ազատելու համար ելքի կ