ВАКУУМ

СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ

Собенно трудно удалить молекулы газа при среднем и высоком вакууме, так как при этом их количество во много раз меньше, чем при обычном состоянии газа.

Средняя длина пробега молекул увеличивается: они свободно движутся от стенки до стенки сосуда, и не так-то

Просто направить летящую с огром­ной скоростью молекулу в простран­ство с большим числом молекул. Вот и получается, что если га­зы при нормальном давлении мож­но перекачивать так же, как и жидкость, то при высоком вакууме приходится «охотиться» за каждой молекулой.

Между тем развитие техники производства электроламп, а затем рентгеновских трубок и радиоламп требовало все более высокого ва­куума. В ответ на это требование в начале XX века были созданы насосы, которые действовали на совершенно иных принципах, чем поршневые, ротационные и другие механи­ческие насосы. Это были струйные насосы. На чем основа­но их действие?

Еще в начале XVIII века известный ученый, почетный член Петербургской Академии наук Даниил Бернулли от­крыл основные принципы изменения давления в движущемся потоке жидкости или газа. Бернулли нашел, что при про­хождении жидкости или газа по трубе с переменным сече­нием давление на стенки в узкой части трубы будет меньше, чем в широкой. Это подтверждается таким опытом (рис. 13). Присоединим изогнутую трубочку. /, заполненную водой,
одним концом в месте сужения трубы 2, а другим — к ши­рокой ее части 3. В правом колене трубочки вода поднимет­ся, а в левом — опустится. Это значит, что в узкой части трубы, к которой присоединено правое колено изогнутой трубочки, давление меньше, чем в широкой части трубы. По разности уровней воды в трубочке можно судить о разности давлений в узкой и широкой части трубы.

Вот это явление и лежит в основе действия струйных насосов. В таких насосах активными веществами, создаю­щими разрежение, могут служить вода и другие жидкости, а также и газы.

Всасывающее действие струи жидкости или пара мы часто наблюдаем вокруг нас. Это явление широко исполь­зуется в технике для устройства струйных насосов.

Всякий струйный насос (рис. 14) состоит из: сопла /, из суженной части которого выходит пар или сжатый воздух, камеры смешения 2У в которой создается разрежение и проис­ходит смешение пара с подсасываемым через отверстие 3 воздухом; диффузора 4У через который выводится смесь па­ра и отсасываемого воздуха.

Многие из нас наблюдали, как на подъеме паровоз, тя­нущий тяжелый состав, с шумом выпускает из трубы вместе с дымом струю пара. Это происходит потому, что машинист, стараясь увеличить тягу в трубе паровоза, усиливает работу сифона (специального устройства для создания тяги в трубе).

Как же устроен сифон? Для создания тяги в обычных пе­чах устраивают дымовые трубы. Чем большее количество воздуха нужно ввести в печи, чем сильнее нужна тяга, тем выше делают трубу. Тяга в заводской трубе создает­ся за счет разницы в весе горячего и холодного воздуха.

Находящийся в трубе горячий воздух легче, чем окружаю­щий трубу холодный.

Под давлением столба холодного воздуха в печь поступа­ют все новые и новые порции воздуха. В печи воздух нагре­вается и вместе с продуктами горения образует горячие ды­мовые газы, которые устремляются в трубу. Для усиления процесса горения теперь в топки печей подают воздух под давлением. На паровозе нельзя установить высокой трубы, здесь ее заменяет сифон. Действует он так. В основании короткой паровозной трубы устанавливается кольцевая трубка с несколькими отверстиями. Каждое из этих отвер­стий имеет коническое сопло, из которого пар выходит с большой скоростью. Пар, двигаясь в паровозной трубе с большой скоростью, увлекает за собой воздух и горячие га­зы, выходящие из топки. Таким образом сифон создает тя­гу. Этот же принцип используется на паровозе для подачи воды из тендера в паровой котел при помощи так называе­мого инжекторного насоса.

На каждом шагу в обыденной жизни мы сталкиваемся с этим явлением. Например, всем известен пульверизатор. Струя воздуха продувается через трубку, имеющую суже­ние, в месте сужения струи создается разрежение и вода (или другая жидкость) поднимается по второй трубке, располо­женной перпендикулярно к первой, и распыляется возду­хом. На том же принципе основано действие обычной газо­вой горелки. В ней газ, выходящий из сопла, подсасывает воздух, необходимый для горения. В лабораториях широко применяются действующие на этом принципе водоструйные насосы (рис. 15). Вакуумная техника широко использует этот принцип в ртутных и масляных пароструйных насосах. В этих насосах вместо водяного пара используются пары ртути или специальных масел. Ртуть удобна для вакуум - насосов, потому что ее пары имеют очень низкое давление при обычной температуре.

Пароструйный вакуум-насос (рис. 16) состоит из цилинд­рического корпуса 1У окруженного водяной рубашкой 2. В нижней части кожуха находится резервуар 3 для рабочей жидкости — ртути или масла и подогреватель для нее. По оси цилиндрического корпуса установлена труба 4, направ­ляющая пары ртути в специальное сопло 5, действующее подобно соплу в инжекторе паровоза. Когда включается подогреватель, ртуть или масло закипают, а их пары, вы­ходя из сопла, увлекают через кольцевой зазор 8 за собой

Газ и создают разрежение в трубопроводе б, соединенном с откачиваемой системой. Пары ртути, соприкасаясь с холод­ной поверхностью стенок насоса, конденсируются и сте-

Кают в резервуар в нижней части корпуса насоса. Газ отка­чивается через патрубок 7. Так же как и механические на­сосы, пароструйные изготовляются двух - и трехступенными.