Fizika DU TSC
Nākamais: 2. Vakuumsūkņi Augstāk: 1. Vakuuma fizika Iepriekšējais: 1.2. Vakuuma pakāpes

1.3. Atsūknēšanas procesa teorija

Apskatīsim vienkāršāko vakuumsistēmu , attēlotu 1.2. zīmējumā.

1.2. zīmējums. Vienkārša vakuumsistēma.
1 - vakuumkamera, 2 - vakuumcaurule, 3 - sūknis.

Pieņemsim, ka gāzes daudzums kamerā nepalielinās - neieplūst no ārienes un neizdalās no kameras sienām, un temperatūra ir konstanta.

Līdz sūkņa darbības sākumam, visā sistēmā ir vienāds spiediens, un gāze kopumā paliek nekustīga (nav gāzes plūsmas). Sākot darboties sūknim, rodas gāzes plūsma no kameras uz sūkni, gāzes daudzums sistēmā nepārtraukti samazinās. Tā kā tilpums un temperatūra sistēmā nemainās, tad samazinās spiediens. Pie tam, spiediens $p_2$ sūkņa ieejā samazinās ātrāk nekā $p_1$ vakuumkamerā, jo vakuumcaurule rada pretestību gāzes plūsmai. Starpību $(p_1-p_2)$ sauc par spiedienu dzinējstarpību.

Tā kā spiedieni $p_1$ un $p_2$ atšķirās, ir nepieciešams nošķirt jēdzienus - vakuumkameras atsūknēšanas ātrums un sūkņa atsūknējošās darbības ātrums. Vakuumkameras atsūknēšanas ātrums ir gāzes tilpums, kas vienā laika vienībā ieplūst vakuumcaurulē pie spiediena $p_1$ vakuumkamerā. Tā kā spiediens kamerā mainās, tad arī atsūknēšanas ātrums mainās un katrā laika momentā tas būs cits. Apskatīsim bezgalīgi mazu laika momentu $dt$. Tad šajā laika momentā vakuumcaurulē ieplūst gāze ar tilpumu $dV_0$ un dotajā spiedienā $p_1$ vakuumkameras atsūknēšanas ātrums būs:

$$S_0=\frac{dV_0}{dt}.$$ (1.12)

Sūkņa atsūknējošās darbības ātrums dotajā spiedienā $p_2$ ir gāzes tilpums, kurš vienā laika vienībā ieplūst sūknī. Analoģiski, sūkņa darbības ātrums :

$$S_s=\frac{dV_s}{dt}.$$ (1.13)

Reāli sūkņi tiek raksturoti ne tikai ar darbības ātrumu, bet arī ar citiem lielumiem - maksimālais sākuma (ieejas) spiediens, maksimālais izejas spiediens, paliekošais spiediens un produktivitāte.

Maksimālais ieejas spiediens $p_{ie}$ ir lielākais iespējamais spiediens sūkņa ieejā, pie kura sūknis var sākt darbu. Ne visi sūkņi var sākt darbu atmosfēras spiedienā.

Maksimālais izejas spiediens $p_{iz}$ ir maksimālais spiediens sūkņa izejā, pie kura sūknis vēl var normāli darboties. Visiem sūkņiem, kuriem izejas spiediens ir mazāks par atmosfēras, izejai ir jāpievieno tā saucamie priekšvakuuma (forvakuuma) sūkņi, kas rada nepieciešamo priekšvakuumu sūkņa izejā.

Paliekošais spiediens $p_{pal}$ ir maksimāli zemākais spiediens, ko var iegūt ar doto sūkni darbojoties bez slodzes, t.i. ja sūkņa ieejā neieplūst gāze no ārienes (vai no cita sūkņa). Ar reāliem sūkņiem nav iespējams sasniegt pēc patikas augstu vakuumu, jo katrs sūknis rada kaut kādu atpakaļ sūkņa ieejā ejošu gāzes plūsmu. Šī gāze var būt darba šķidruma tvaiki, gāzes, kas izplūst no konstrukciju materiāliem, kā arī gāzes, kas ieplūst pa blīvējumu vietām.

Sūkņa produktivitāte ir gāzes plūsma, kas ieplūst sūknī, un to atrod:

$$Q=p_2S_s.$$

Jāpiebilst, ka sūkņa darbības ātrums darba spiedienu diapazonā faktiski nemainās, tas var samazināties spiedienam tuvojoties paliekošajam spiedienam. Daudziem sūkņiem darbības ātrums ir atkarīgs no atsūknējamās gāzes veida.

Fizika DU TSC
Nākamais: 2. Vakuumsūkņi Augstāk: 1. Vakuuma fizika Iepriekšējais: 1.2. Vakuuma pakāpes