Přednáška 6 Vývěvy s pracovní komorou: pístové, s valivým pístem, olejové a suché rotační vývěvy, šroubové vývěvy.
Vývěvy Základní rozdělení: transportní přenášejí molekuly od vstupního hrdla k výstupnímu (výfukovému) hrdlu sorpční molekuly uschovávají uvnitř (nemají výfukové hrdlo)
Transportní vývěvy - mechanické nejjednodušší řešení s pracovní komorou měnícího se objemu pomocí pohyblivého pístu Pístová vývěva historická konstrukce dnes se nepoužívá ale funguje i s dřevěným pístem
Pístová vývěva Zpětný proud škodlivý prostor v horní části netěsnosti píst, ventily (olej) Nízká čerpací rychlost pohyb pístu se nedá příliš zrychlit jak nahradit pohyb pístu? wikipedia http://www.lesker.com/newweb/vacuum_pumps/vacuumpumps_technicalnotes_1.cfm
Rotační olejový vývěva kmitavý pohyb pístu nahrazen rotačním pohybem nejčastější konstrukce s křídly (lopatkami) problematické je místo dotyku lopatek se statorem excentrický rotor 3 oblasti http://en.wikipedia.org/wiki/rotary_vane_pump
Rotační olejový vývěva 1 stator 2 rotor 3 křídla 4 pružina otáčky 300 1500 min -1 čerpací rychlost do 100 m 3 /hod
Rotační olejový vývěva Oblast nasávací oblast se zvětšuje, nasává (modrá) Oblast transportní přenos k výfuku (zeleně) Oblast kompresní plyn se stlačuje až se vyfoukne výfukem (červeně)
http://www.ulvac.com/vacuum/download/en01_026.pdf Rotační vývěva - čerpací rychlost
Rotační olejová vývěva Zpětný tok - čerpaný plyn prochází netěsnostmi mezi sacím a výfukovým hrdlem, kritické je místo styku rotoru a statoru - olejové páry olej se intenzivně vypařuje teplota pumpy bývá dost vysoká až 90 o C Mezní tlak celkový cca několik Pa
Olej ve vývěvě těsní maže chladí lopatky Olej je velice důležitý, nutné kontrolovat množství a kvalitu (barvu) a měnit ho. Vývěva olej neustále také přečerpává. Pozor olejové spaliny jsou karcinogenní! Buď filtr nebo vývod ven. Existují různé oleje pro čerpání různých par a plynů.
Jak snížit zpětný tok olejových par dnes jsou jen 2 stupňové r. vývěvy na společné hřídeli co 1. vyfukuje, to 2. nasává 2. stupeň je menší, protože pracuje už se stlačeným plynem
Dvojstupňové - vlastnosti čerpací rychlost se nemění, ale klesne zpětný tok čerpaného plynu (vzduchu) mezní tlak tedy klesna podle druhu oleje na 0.5 Pa (olej minerální) až 0.05 Pa (olej DC705 - silikonový)
Vodní pára nasycený tlak vodních par je při teplotě 80 o C cca 470 mbar po dosažení tohoto parciálního tlaku pak páry kapalní tlak ve vývěvě při výfuku je cca 1 bar takže voda tvoří s olejem emulzi a dostává se s ním i do prvního stupně a zvyšuje zpětný tok do vak. systému řešení gazbalast
Co je gazbalast ventil k připuštění malého množství vzduchu tak stoupne tlak ve výfukové komoře vývěvy a ventil se otevře dříve než parciální tlak vodní páry dosáhne tlaku nutného pro kondenzaci Ale trošku to zhorší mezní tlak viz diagram dříve a sníží čerpací rychlost
Praktické problémy provozu 3 fázový motor a směr jeho otáčení hladina oleje a pravidelná výměna vysoká teplota těla vývěvy je normální po zastavení zavzdušnit, jinak vzduch vytlačí olej do aparatury přes výfukový ventil
Příklad - DUO 65 C Mezní tlak cca 0,5 Pa Vysoká čerpací rychlost Přijatelné rozměry
Rotační olejový vývěva jiná konstrukce s 4-hranou trubicí a rotačním pístem
S rotačním pístem UniDry 50SM Vysoká čerpací rychlost Dobrý mezní tlak Velké rozměry
Scroll vývěva Jak odstranit olejové páry bez vymrazovačky? Snadno, uděláme vývěvu bez oleje. Jak ale zajistit těsnění bez oleje? Precizní výrobou aby se povrchy skoro dotýkaly. To je možné v posledních letech. Design Scroll kompresoru byl navržen 1905 Leonem Creux nefungoval z důvodu nepřesné výroby.
Scroll pro ostatní aplikace Design byl pro přeplňování motoru a ne pro vytváření vakuu u leteckých motorů 1980 aplikace na WV MK2 Polo GT G40 pod názvem G-Lander, potom dostupný pro Corrado, Golf a Passat
Jak to funguje? Pumpa vytváří mezi dvěma povrchy transportní prostor, který se zmenšuje komprese Nakonec je stlačený vzduch vyfouknut Tvar ploch může být Archimédova spirále případně nějaká její variace
Scroll vývěva Animace funkce http://www.youtube.com/watch?v=s3xulcrrjos Suchá šneková vývěva je ideální pro čisté a bezolejové aplikace. Velmi dobře se hodí k předčerpávání turbomolekulárních vývěv (klasických i hybridních), k evakuování vkládacích zařízení, předčerpávání vakuových systémů s velkým tokem čerpaných plynů.
Scroll vývěva - vlastnosti Například Agilent SH-110 90l/min Mezní tlak cca 0,6 Pa Pozor čerpané médium nesmí obsahovat částice Průběh čerpací rychlosti podobný rotační vývěvě může ji nahradit.
Pístová bezolejový vývěva Existuje, problém se třením řešen použitím Teflonu kluzné povrchy Musí být více stupňová Pro spíše měřící přístroje Například: Pfeiffer XtraDry
Princip funkce http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d
Vlastnosti Mezní tlak desítky Pa Snadná údržba písty lze vyměnit za 30 minut
Nahrazení pohyblivých pístů a bez těsnění Ano, nahradíme tenkou ohebnou membránou Membránová vývěva častá pro laboratorní aplikace (i membrána se opotřebuje) Obvykle 2 stupňová Např. Pfeiffer MVP 020
Membránová vývěva - vlastnosti Mezní tlak desítky Pa Poměrně malá čerpací rychlost
Šroubová vývěva Pracuje na principu posunu plynu po šroubu Starý princip - Archimédes (3. st. přnl) (Philadelphia: J. B. Lippincott Company, 1875
Principiální realizace
Šroubová vývěva Vysoká čerpací rychlost s vnitřní kompresí p. Dobrý mezní tlak Velké rozměry Hepta 200 délka 165 cm
Další program ukázka vývěv v laboratoři
Literatura Katalogy výrobců Kurzy viz např. http://lpc1.clpccd.cc.ca.us/lpc/tswain/lectures.htm