Нам кажется, что вакуум научились получать сравнительно недавно и нашим предкам это было недоступно.
Тогда рассмотрим конструкцию ртутно-поршневого насоса, подобно которому пользовался еще Торичелли в 1643 году.
Этот тип насоса использовали в своих работах Сведенборг (в 1772 году), Гейслер и Темплер (в 1858 году). И что самое интересное — такой насос позволяет достичь вакуума порядка 10-8 атмосферы. Этот тип насоса столетиями использовался учеными и сыграл громадную роль в исследованиях.
Принцип действия ртутно-поршневого насоса прост.
Сосуд с ртутью C, емкость которого должна быть хотя вы вдвое больше емкости А, поднимают наверх до тех пор, пока ртуть не заполнит емкость А, при этом она вытесняет оттуда воздух через капилляр В. Чтобы избежать заливания ртути в трубопровод, используют поплавок Е, всплывающий в ртути и запирающий трубу.
Теперь опустим сосуд С вниз, ртуть вытечет из емкости А и в нее поступит газ из откачиваемого сосуда.
Каждый подъем сосуда С длится около двух минут, столько же — опускание ртути. Работа производится вручную и достаточно трудоемка.
Скорость откачки… Ну, какая-то есть. Для достижения 25 х 10-6 мм ртутного столба требовалось 300 минут (!).
При этом насос предъявляет требования к чистоте и сухости ртути (он ведь работает с ее поверхностью). Поэтому очень желательно сушить поступающий в насос газ.
По этому принципу строилось очень и очень много конструкций. В конце концов существовали автоматически действующие насосы Теплера, которые могли откачать 5 литров за 13 минут. То есть эта схема насоса при всех своих недостатках имеет очень широкое поле для улучшения параметров.
Можете полюбоваться, как выглядела одна из реальных конструкций простого насоса Теплера (картинка справа).
Недостаток такого насоса — наличие гибкой трубки.
Мало того, что у попаданца однозначно будут проблемы с материалом для нее, но еще и возникают проблемы с долговечностью такой конструкции. Сколько изгибаний выдержит такая трубка? А если она треснет, то сколько ртути прольется?
В 1865 году Шпренгель предложил немного другую конструкцию — не ртутно-поршневой, а ртутно-струйный насос.
Ртуть, собранная в сосуде А по трубке B капает из сопла D в трубку E. Трубка E — капиллярная для ртути, диаметром не более 1 мм и длиной около 80 см. Скорость вытекания ртути из сопла D регулируют так, чтобы ртуть в капилляре E разбивалась на капли. Капли захватывают газ в образующиеся между ними разрывы.
Чтобы избежать испарения ртути, на ее поверхность наливают небольшое количество воды.
Недостатков у такого насоса много.
Во-первых — низкая производительность. Такой насос откачивает до 20 кубических сантиметров газа в секунду (речь не идет о литрах, как это происходит с другими насосами). Чтоб выкачать вакуум из сосуда в 0.4 литра требуется как минимум 30 минут.
И что самое неприятное — возможности увеличения производительности слабые, разве только поставить несколько таких насосов в параллель.
Поэтому желательно использовать предварительную откачку, для форвакуума подойдет водоструйный насос. Хотя желательно использовать вместо воды масло, это не только снизит давление, достигаемое струйным насосом, но и избавит от паров воды.
Во-вторых — работа с жидкой ртутью, которую необходимо переносить с нижнего сосуда в верхний, хотя тут можно найти альтернативу и поставить простейший ручной насос для ртути.
Но главное, чем подкупает схема Шпренгеля — это простотой конструкции. Не нужно ничего — только стеклодувное дело и ртуть. И высокий вакуум становится достижим!
Я бы добавил еще пару несомненных плюсов насоса Шпренгеля:
1)Как только достигается максимально возможный уровень вакуума, звук падающих капель ртути меняется и приобретает характерный «пустой» тембр. Таким образом, у насоса имеется автоматический индикатор конца работы и уровень квалификации оператора может быть пониже.
2)Как и любой струйник, насос Шпренгеля с одного конца воздух откачивает, а с другого — нагнетает. И поскольку насос ртутный, то с минимальными модификациями на выходе становится возможным получить давление гораздо большее, чем обычной водоструйкой.
Про звук капель не знал. Откуда такая инфа? И насколько звук капель отличается у 10-6 и 10-8 атмосферы?
Я бы все-таки больше надеялся на манометр.
Да про это много где есть — в википедии есть например.
Там дело в том, что как только капелька уже больше не может ничего под себя захватить, что она влетает в нижнюю трубку не на сжатом пузырьке с газом, а прямо так. И это дает такой специфичный металлический стук.
Пишут, что в темной комнате даже видны слабые световые вспышки — не знаю, так ли это.
Капли каплями а разряжение разряжением, при комнатной температуре разряжение 10-3 при нуле градусов 3*10-5 при минус 10 10-6 а 10-8 при минус 35 но это только если ртуть совсем чистая — хотя возможны варианты как улучшения откачки так и ухудшения из за примесей.
Но производительность никакая так как ртуть становится вязкой — плохо капает а если польется так это бес толку воздух не захватывает.
А то в интернете везде то 10-3 то 10-8 когда и при каких условиях не ясно, если копать долго то можно найти что в Твери в 20х охладили насос и добились 10-4
Попросил знакомых несколько связанных с данными знаниями оценить правильно я понял про температуру и ртуть, сказали правильно — но это «теоретически достижимый вакуум» для насосов Гейслера и Шпренгеля предположенный Charles Gimingham (1853–1890)в викпидии он Charles A. Gimingham который работал с William Crookes хотя везде где говорится о Круксе он Charles Henry Gimingham (в истории вакумной техники 19 века этих Charles Gimingham аж 4 штуки разных).
А практически только первая откачка будет 10-6 (ртуть загрязняется) и по этому принято считать что — цитаты:
«Имея такой же предельный вакуум как насосы Гейсслера и Шпренгеля (~10-5 мм рт. ст.), вращательный ртутный насос Геде значительно превосходил их по скорости откачки — примерно в 20 раз»
«Насосы Гейсслера и Шпренгеля сыграли большую роль в проведении научных исследований и производстве ламп накаливания и широко использовались вплоть до первых десятилетий ХХ в. Конденсируя пары ртути в соединительной трубке, можно было получать в откачиваемом объеме весьма низкие давления. По свидетельству С. Дэшмана, «при тщательной работе» с помощью таких насосов достигались давления до 10-5 мм рт.ст.»
Еще можно но думаю смысла нет.
Да и собственно если эти насосы мы хотим использовать при производстве радиоламп для форвакуума ни водоструйный и пароструйный насосы не подходят потому как пары воды а усложнять конструкцию ловушками паров воды это на любителя секса стоя и в гамаке.
Но это подходит для производства ламп накаливания где вакуум как правило 10-3.
Да и при производстве радиоламп хоть 10-5 хоть 10-8 откачивайте при отпайке в лампе все равно будет:
«При этом нужно учитывать, что газы, выделяющиеся из стекла в момент отпайки, повышают это давление до 10-4»
Спасибо, интересно.
>> А практически только первая откачка будет 10-6 (ртуть загрязняется)
Непонятно, чем она там загрязняется?
Так как смотрелось и спрашивалось относительно радиоламп то, газами содержащимися в воздухе и в конструктивных элементах радиоламп — но если сделать герметичную систему и все заполнить водородом хотябы …..
А если после каждой откачки перегонять ртуть? Избавит?
Наверно должно, если на первой откачке ртуть чистая. Или ее из ртутного озера надо брать, откуда газ тысячелетиями убегал? 🙂
Нормальная технология откачки. Вредная для здоровья, но вполне реализуемая. Переливать ртуть из нижнего в верхний сосуд вполне доступно. Вытянуть капилляр, вот проблема. Или нет? спецы по стеклу есть?
Для увеличения вакуума в лампе можно добавить металлический натрий или калий. Сегдня это был цезий. Впрочем для лампы накаливания важнее толщина сирали из вальфрама. Для диода или триода 10 мм рт ст разрежение более чем достаточное. Размер габаритов не столь важен. Главное, чтобы было. Впрочем первые приемники и передатчики были безламповые. Даже передающие речь.
А есть статья про высоковакумные паромаслянные насосы?
Они дают довльно приличные характеристики и при этом просты…
Например вот такой:
http://patentdb.su/2-108249-vysokovakuumnyjj-paromaslyanyjj-nasos.html
15метровый пластиковый шланг сброшеный из окна, с наперстком на нижнем конце, подключенный к слегка открытому крану холодной воды, около которого воткнута игла шприца — ваш вакуум
всё, домохозяйке еще колодец в деревне можно заплевать консервированными ароматами, только не химией