БСЭ - Большая Советская энциклопедия (ВА)
Лит.: Королев Б. И., Основы вакуумной техники, 5 изд., М. — Л., 1964; Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1964; Левин Г., Основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1969.
Е. Н. Мартинсон.
Вакуумные измерения
Ва'куумные изме'рения, см. Вакуумметрия .
Вакуумные материалы
Ва'куумные материа'лы, материалы, применяемые в вакуумных аппаратах и приборах. Основные требования, предъявляемые к В. м., — низкое давление пара при рабочих температурах и возможность лёгкого обезгаживания. В. м. для оболочек вакуумных приборов, кроме того, должны быть мало газопроницаемы. Давление пара, газоотделение и газопроницаемость В. м. — основные свойства, определяющие верхний предел достижимого вакуума и возможность его сохранения в течение продолжительного времени. Другие требования к В. м. определяются областью их применения (см. Вакуумная техника ). Например, материалы для вакуумных ламп должны обладать достаточной прочностью при высоких температурах и быть хорошими изоляторами или, наоборот, проводниками.
В. м. можно подразделить на следующие основные группы: конструкционные материалы, геттеры (газопоглотители), вакуумные масла и материалы, применяемые как рабочие жидкости насосов и вакуумметров (например, ртуть), замазки, смазки, лаки и цементы. Некоторые свойства важнейших конструкционных В. м. приведены в табл. 1—3.
Табл. 1. — Неорганические конструкционные материалы
Табл. 2. — Органические конструкционные материалы
Табл. 3. — Вакуумные смазки, замазки, лаки и цементы
Металлы идут на изготовление корпусов, насосов, вентилей, оболочек, электродов, газопоглотителей. Стекло — основной материал для колб, трубок, ламп и т.п. Из синтетических материалов (полиэтилен, политерафторэтилен, полиамид и др.) и резины изготовляют трубки, прокладки и т.п. Вакуумные смазки и замазки служат для уплотнения разъёмных и постоянных соединений. Лаки применяют для заделки царапин, покрытия поверхностей, цементы — для цоколёвки ламп.
Лит.: Балицкий А. В., Технология изготовления вакуумной аппаратуры, 2 изд., М. — Л., 1966; Лебединский М. А., Электровакуумные материалы, 2 изд., М. — Л., 1966.
Е. Н. Мартинсон, Е. Г. Плещенко.
Вакуумный манометр
Ва'куумный мано'метр, вакуумметр, прибор для измерения давления разреженных газов. См. Вакуумметрия .
Вакуумный насос
Ва'куумный насо'с , устройство для удаления (откачки) газов и паров из замкнутого объёма с целью получения в нём вакуума . Существуют различные типы В. н., действие которых основано на разных физических явлениях: механические (вращательные), струйные, сорбционные, конденсационные.
Основные параметры В. н.: предельное (наименьшее) давление (остаточное давление, предельный вакуум), которое может быть достигнуто насосом; быстрота откачки — объём газа, откачиваемый при данном давлении в единицу времени (м3 /сек , л/сек ); допустимое (наибольшее) выпускное давление в выпускном сечении насоса, дальнейшее повышение которого нарушает нормальную работу В. н.
Механические насосы применяют для получения вакуума от 1 н/м2 (10-2 мм рт. ст. ) до 10-8 н/м2 (10-10 мм рт. ст. ). В рабочей камере простейшего механического насоса совершает возвратно-поступательное движение поршень, который вытесняет газ, создавая при обратном ходе разрежение со стороны откачиваемой системы. Поршневые насосы (рис. 1а, 1б ) были первыми механическими насосами. Их вытеснили вращательные насосы. В многопластинчатом вращательном насосе (рис. 2а, 2б ) всасывание и выталкивание газа осуществляется при изменении объёмов ячеек, образованных эксцентрично расположенным ротором, в прорезях которого помещены подвижные пластины, прижимающиеся к внутренней поверхности камеры и скользящие по ней при его вращении. За счёт большой частоты вращения ротора эти насосы при сравнительно малых размерах обладают большой быстротой откачки (до 125 л/сек ). Предельное давление достигает 2000 н/м2 (15 мм рт. ст. ) в одноступенчатых насосах и 10 н/м2 (10-1 мм рт. ст. ) в двухступенчатых. Аналогично происходит процесс откачки газа водокольцевыми насосами (рис. 3а, 3б ). При вращении колеса с радиальными лопастями, эксцентрично расположенного в камере, вода, заполняющая камеру, увлекается лопастями и под действием центробежных сил отбрасывается к стенке корпуса, образуя водяное кольцо 1 и серповидную камеру 2 , в которую поступает откачиваемый газ. При вращении колеса ячейки поочерёдно соединяются с каналом, через который откачиваемый газ выходит в атмосферу. Эти насосы пригодны для откачки влажного и загрязнённого газа, кислорода и взрывоопасных газов. Предельный вакуум составляет 95% (в одноступенчатых насосах) и 99,5% (в двухступенчатых насосах) от теоретически возможного; например, при температуре воды 20°С — до 7,1 кн/м2 (53 мм рт. cт. ) в одноступенчатых и 3,1 кн/м2 (23 мм рт. cт. ) в двухступенчатых насосах.
Для получения среднего вакуума чаще применяют вращательные насосы с масляным уплотнением. Их рабочая камера заполнена маслом, либо они погружены в масляную ванну. Быстрота откачки этих насосов 0,1—750 л/сек , предельное давление 1 н/м2 (10-2 мм рт. ст. ) в одноступенчатых и 10-1 н/м2 (10-3 мм рт. ст. ) в двухступенчатых насосах. Масло хорошо уплотняет все зазоры, выполняет функцию дополнительной охлаждающей среды, однако при длительной работе сконденсированные пары загрязняют масло. Для предотвращения конденсации паров, возникающей при их сжатии, камеру заполняют определённым объёмом воздуха (балластным газом), который в момент выхлопа обеспечивает парциальное давление пара в паро-воздушной смеси, не превышающее давления насыщения. При этом пары из насоса выталкиваются без конденсации. Такие насосы называются газобалластными и применяются как форвакуумные (для создания предварительного разрежения).
Двухроторные насосы имеют 2 фигурных ротора, которые при вращении входят один в другой, создавая направленное движение газа. Эти насосы обладают большой быстротой откачки и часто применяются как промежуточные (вспомогательные, или бустерные) между форвакуумными и высоковакуумными. Они обеспечивают вакуум 10-2 —10-3 н/м2 (10-4 —10-5 мм рт. ст. ) при быстроте откачки до 15 м3 /сек (рис. 4а, 4б ).
В молекулярных насосах при вращении ротора в газе молекулы получают дополнительную скорость в направлении их движения. Впервые такой насос был предложен в 1912 немецким учёным В. Геде, но долго не получал распространения из-за сложности конструкции. В 1957 немецкий учёный В. Беккер применил турбомолекулярный насос (рис. 5а, 5б ), ротор которого состоит из системы дисков. Таким насосом получают вакуум до 10-8 н/м2 (10-10 мм рт. ст .).
В струйных насосах направленная струя рабочего вещества уносит молекулы газа, поступающие из откачиваемого объёма. В качестве рабочего вещества могут быть использованы жидкости или пары жидкостей. В зависимости от этого насосы называются водоструйными, пароводяными, парортутными или паромасляными. По принципу действия струйные насосы бывают эжекторными и диффузионными. В эжекторных насосах (рис. 6а, 6б ) откачивающее действие струи основано на увеличении давления газового потока под действием струи более высокого напора. Такие насосы применяются для получения вакуума 10 н/м2 (10-1 мм рт. ст. ). Простым эжекторным насосом является водоструйный насос, распространённый в лабораторной практике, в химической промышленности и др. Предельное давление таких насосов не намного превышает давление водяных паров. Например, при температуре воды в насосе, равной 20°С, достигаемый вакуум равен 3 100 н/м2 (23 мм рт. ст. ), а парциальное давление остаточных газов около 670 н/м2 (5 мм рт. ст. ). К эжекторным насосам может быть отнесён вихревой насос (аппарат), откачивающее действие которого основано на использовании разрежения, развивающегося вдоль оси вихря (рис. 7а, 7б ). Значительно большей быстротой откачки и более низким предельным давлением обладают насосы, в которых рабочим веществом является водяной пар. В многоступенчатых пароводяных насосах быстрота откачки достигает 20 м3 /сек , создаваемый вакуум 0,7 н/м2 (5 × 10-3 мм рт. ст. ).
