Přednáška 8
Vývěvy s proudem pracovní tekutiny: vodní vývěva, ejektorové a difúzní vývěvy
Martin Kormunda
Vodokružní vývěva ●
●
●
vývěva využívá rotační pohyb podobně jako rotační olejová vývěva obdobně vznikají uzavřené komory kde je čerpaný plyn přesouván pracovní médium je voda – tedy mezní tlak cca 2000 Pa
Martin Kormunda
Vodokružní vývěva ●
●
lopatky se nedotýkají statoru – těsnění vodním prstencem vzniklým odstředivou silou opět excentrický rotor
http://mechmes.websnadno.cz/d okumenty/pri-str09.04_vyvevy.pdf
Martin Kormunda
Příklady
Martin Kormunda
http://www.vacuum-guide.com/english/equipment/hw-liquidring.htm
Vodokružní vývěva ●
Ale vysoká čerpací rychlost až 25 000 m3/hod
●
Kde je vhodná? ●
●
●
Metalurgický průmysl, papírenství, doly - bez problémů čerpá vodní páru a je odolná proti vniknutí prachu. Parní sterilizátory ve zdravotnictví.
Problém velkých rázů na lopatky se řeší připouštěním vzduch pak je mezní tlak cca 5000 Pa Martin Kormunda
Trysková vývěva ● ●
●
●
pracuje na principu přenosu hybnosti – impulsu nyní ale impuls uděluje dopad molekuly nikoliv tuhého tělesa jako v případě dříve uvedených molekulárních vývěv opět molekuly musí dostat impulz ve směru čerpání a to za podmínek molekulárního proudění dobře použijme k tomu molekuly pracovní látky Martin Kormunda
Trysková vývěva ●
● ●
●
jednoduchá vodní vývěva, voda pod tlakem několika barů - lze použít i vzduch nebo vodní páru malá čerpací rychlost do 10 l/s velká spotřeba vody, mezní tlak = tenze par vody použití v lékařství
Martin Kormunda
Vzduchová trysková vývěva ●
mezní tlak 84 kPa
●
čerpací rychlost 3400 l/min
●
pracovní vzduch 6 bar
http://www.airbest.com/UploadFile/201201/ 2012013158944973.pdf
Martin Kormunda
Ejektorová vývěva ●
jak zrychlit proudění pracovního plynu?
●
De Laval tryska ●
nadzvuková rychlost proudění
Martin Kormunda
Ejektorová vývěva ●
Jako výše jen tvar trysky je jiný
●
Martin Kormunda
Difúzní vývěva ●
●
●
spojením varníku s komorou a speciální uspořádání trysky (do kloboučku) pro zmenšení zpětného toku par před masovým rozšířením turbomolekulárních vývěv to byla nejrozšířenější vysokovakuová vývěva pracovní kapalina ● ●
dříve rtuť, pak minerální olej dnes silikonové oleje – odolné proti oxidaci a malá tenze par Martin Kormunda
Difúzní vývěva
Martin Kormunda
http://www.ped.muni.cz/wphy/fyzvla/FMkomplet2.htm
před 1928.
Princip činnosti ●
●
●
●
olejové páry získají průchodem tryskou nadzvukovou rychlost molekuly čerpaného plynu se difuzí dostanou do proudu olejový par a srážkami obdrží impulz ve směru čerpání olejové páry dopadlé na stěnu vývěvy kapalní a ztečou zpět do varníku pro dobrou účinnost musí být molekulární podmínky – tedy nutné předčerpání na cca 10 Pa – vhodná je olejová rotační vývěva Martin Kormunda
Vlastnosti ● ●
●
Vysoké čerpací rychlosti až 10 000 l/s Zpětný tok – olejové páry – lze použít speciální „vymrazovačku“ na hrdlo vývěvy Mezní tlak – závisí na počtu stupňů vývěvy
Martin Kormunda
Vlastnosti ●
Mezní tlak – závisí na počtu stupňů vývěvy
●
Varian VHS-400
Martin Kormunda
Mezní tlak ●
●
●
●
obvykle 3 stupně a frakční destilace oleje pak mezní tlak oproti tlaku předčerpání poklesne o cca 5 řádů -5
reálně cca 1 x 10 Pa bez lapače olejových par často se používá jednoduchý vodou chlazený lapač Martin Kormunda
http://www4.nau.edu/microanalysis/M icroprobe/Vacuum-DiffPump.html
Demonstrační skleněné provedení
Martin Kormunda
http://www.public.asu.edu/~aomdw/GLASS/DIFFUSION_PUMP.html
Difúzní vakuová vývěva – 4000 l/s
Martin Kormunda http://www.chem.agilent.com/en-US/Products/Instruments/vacuum/pumps/diffusion/vhs6/pages/specifications.aspx
V praxi dříve 1942 - 1946 Čerpání spektrometru používaného pro vývoj atomové bomby – Manhattan project
Martin Kormunda
http://en.wikipedia.org/wiki/Diffusion_pump
Vliv oleje na mezní tlak
Martin Kormunda
Praktické problémy ●
nutná optimální teplota oleje
●
nutná optimální teplota oleje ●
●
●
pokud vodní chlazení stěn vývěvy nebude zapnuté, tak se celá aparatura zaplní parami oleje vhodné automatické hlídání
před vypnutím nutno dochladit olej – cca 30 minut, na počátku nutno zahřát olej
Martin Kormunda
Jak zapojit vhodně d.v. 2 1
1 – ventil mezi d.v. a komorou 2 – ventil mezi komorou a rotačkou 3 – ventil mezi d.v. a rotačkou Ventil 2 + 3 bývá jeden kus - Třícestný ventil Ventil 1 je nezávislý
3 Martin Kormunda
http://privatewww.essex.ac.uk/~bolat/basicvacuumsystem.html
Jak obsluhovat systém - vyčerpání výchozí stav – vše zavzdušněno 1. Třícestný ventil do pozice pro čerpání d.v. a ventil 1 uzavřený – tedy čerpáme d.v. kterou můžeme spustit (topení a chlazení) 2. Vložíme vzorky do komory 3. Třícestný ventil přepneme do pozice pro čerpání komory – rotačka čerpá komoru (d.v. má uzavřený výfuk – to krátkodobě nevadí), po dosažení dostatečného vakua v komoře cca 5 Pa(cca 10 minut) přepneme třícestný ventil do Martin Kormunda pozice pro čerpání d.v. a pomalu otevřeme ventil 1
Jak obsluhovat systém – výměna vzorků Výchozí stav – čerpáme komoru d.v. 1. Uzavřeme ventil 1 a otevřeme zavzdušňovací ventil komory (pomalu) 2. Vyměníme vzorky 3. Třícestný ventil přepneme do pozice pro čerpání komory – rotačka čerpá komoru (d.v. má uzavřený výfuk – to krátkodobě nevadí), po dosažení dostatečného vakua v komoře cca 5 Pa(cca 10 minut) přepneme třícestný ventil do pozice pro čerpání d.v. a pomalu otevřeme ventil 1 Martin Kormunda
Jak obsluhovat systém – vypnutí Výchozí stav – čerpáme komoru d.v. 1. Uzavřeme ventil 1 a otevřeme zavzdušňovací ventil komory (pomalu) 2. Vyndáme vzorky 3. Vypneme topení d.v. 4. Počkáme cca 30 minut 5. Vypneme rotačku 6. Zavzdušníme d.v. Martin Kormunda
Moderní řešení s oil traps
Martin Kormunda
Literatura ●
http://www.epicmodularprocess.com/blog/lunch_and
●
http://lpc1.clpccd.cc.ca.us/lpc/tswain/chapt7.pdf
●
Martin Kormunda
