Быстрота откачки вакуумных насосов. Быстрота откачки вакуумной системы была определена соотношением - равна Sp, а предельное давление Ро. Из показанного на фиг. 16 графика, иллюстрирующего соотношение (1.71), видно, что S отличается от Sp только тогда, когда давление близко к предельному, например для Р<Д0 Ро- Действительно, уравнение (1.71) должно рассматриваться как представляющее эффективную быстроту откачки только при давлениях, близких к предельному. При значительно более высоких давлениях возникают другие явления, достаточно сложные, чтобы учитываться простым уравнением (1.71), так что Sp оказывается функцией давления. Как будет показано в следующем пункте, с помощью обычных методов измерения быстроты откачки в действительности измеряют Sp, но не эффективную быстроту откачки S, независимо от давления, при котором производились измерения
триваться как устройство с определенной быстротой откачки Sp и определенным натеканием Qo. Тогда результирующее количество газа, удаляемого из системы, равно
Предельное давление Ро достигается тогда, когда Q — 0, следо вательно, ()0 = 8рР0. Тогда, полагая S = Q/Р, получим
Здесь S — эффективная быстрота откачки насоса при давлении Р в том случае, когда его номинальная быстрота откачки
Предположим теперь, что объем, имеющий давление Ру, присоединен через трубопровод с сопротивлением Z к насосу с эффективной быстротой откачки S2= 5Р(1 — Р0/Р2), где Р2— давление на фланце насоса. Необходимо определить быстроту откачки и предельное давление на входе в трубопровод. Из (1.24) (см. п. 9) имеем
Такой результат, конечно, и следовало ожидать, так как это означает, что предельное давление в объеме такое же, как и предельное давление насоса, в то время как быстрота откачки при давлениях, значительно превышающих предельное, определяется из обычного соотношения, которое предполагает, что насос с быстротой откачки Sp соединен последовательно с сопротивлением Z.
Соотношения, полученные в этом параграфе, применимы как к молекулярному, так и к вязкостному потоку, ибо они основываются только на предположении, что поток Q = PV постоянен во всей вакуумной системе. Сравнение формул (1.72) и (1.33) показывает, что в области молекулярного потока насос эквивалентен диафрагме с последовательно присоединенным сопротивлением даже в тех случаях, когда давление близко к предельному. Это также справедливо в области вязкостного потока, если только давление Р2 в уравнении (1-29) ниже критического.
Измерение быстроты откачки. В этом пункте будет дано краткое описание двух общепринятых методов измерения быстроты откачки. В п. 17 показано, что хотя вообще насосы характеризуются определенной быстротой откачки Sp, все же вблизи предельного давления Ро эффективная быстрота откачки мала и определяется соотношением
Здесь будет показано, что в действительности измеряется Sp, но не S, даже если измерения производятся вблизи предельного давления. Необходимо помнить, что Ло— предельное давление насоса, а не системы, которая может иметь более высокое предельное давление из-за наличия течей.
так как PySy — (Ру— P^)[Z, то, исключая из этих уравнений Р2 и S„, получим
а) Метод измерения быстроты откачки по натеканию. Из (1.73) следует, что количество газа, удаляемого насосом при рабочем давлении Р из системы.
Этот газ поступает в систему из всевозможных течей и за счет газоотделения стенок. Если теперь ввести известную течь Q± = = ^атм ^атм ’ где ^атм — объем натекающего через новую течь газа, измеренный при атмосферном давлении, то давление увеличится на величину ДР и насос будет удалять следующее количество газа:
Используя (1.74), получим из (1.75)
Это дает быстроту откачки насоса, выраженную через увеличение давления за счет натекания ^атмИ^тм . Если Ратм и ДР измеряются в одних единицах, то Sp будет выражено в единицах Гатм , обычно в литрах в секунду.
Таким образом для этого метода необходимы измеритель потока газа для измерения И'тм и манометр для измерения ДР. Манометр не обязательно должен иметь нулевую точку, но по крайней мере шкалу такой же точности, как и необходимая при определении Sp.
б) Метод измерения быстроты откачки по быстроте изменения давления.
Если теперь насос отключить, то давление в системе начнет по вышаться до величины Р', определяемой соотношением
Если добавить новую течь Q2, то будет иметь место соотношение
Отсюда, комбинируя два последних уравнения, получим
Это выражение определяет быстроту откачки Sp через быстроту повышения давления при течи, создающей в насосе давление Р1г и через быстроту повышения давления при дополнительной течи, создающей в насосе давление Р2, а также через объем системы У. Преимуществом этого метода является то, что не нужно определять размеры течей, но здесь необходимо знать объем системы и иметь возможность разъединять насос и систему, что является недостатком. Как и прежде, величина Sp не зависит от выбора нулевой точки шкалы давлений; кроме того, если шкала манометра линейна, Sp не зависит также и от чувствительности манометра.