Свежие комментарии

Получение вакуума, ртутный вращающийся насос Геде

Ртутно-поршневой насос — вещь очень неплохая. Если не брать его производительность. Тягать туда-сюда сосуд с ртутью нетехнологично.
Выход был найден — абсолютно на этом же принципе вытеснения воздуха ртутью в 1905 году Геде построил ртутный вращающийся насос…

Речь идет именно о ртутном вращающемся насосе Геде, а не о других его насосах — молекулярном (1912 год) и диффузном (1913 год). Несмотря на то, что другие его насосы более прогрессивные, но именно вращающийся насос был самым популярным на радоламповых производствах десятки лет — фактически до 30-х годов прошлого века, когда появились методы так называемой «темной откачки» ламп, которые снизили требование к вакууму. Если лампа имеет вверху зеркальную часть — это «темная откачка».

nasos_gedeОтмечаю еще раз — этот насос не лабораторный прибор-демонстратор технологии. Это реальная вещь, востребованная на производстве, и отработавшая на производстве десятки лет. Итак, смотрим его схему.

Насос состоит из чугунного кожуха G, заполняемого ртутью до уровня выше половины. Как правило, передняя стенка закрыта зеркальным стеклом B, чтобы можно было контролировать процесс. В кожухе вращается фарфоровый или железный эмалированный барабан t, имеющий внутри камеры w, которые соединяются в осевой части под ртутью. Каждая из трех камер по периферии имеет канал с выходом наружу. В каждой камере есть отверстие f, в которое засасывается откачиваемый воздух из трубки R.

При вращении барабана в объем камеры (на рисунке — камеры w1) всасывается воздух, потом отверстие уходит под поверхность ртути и воздух через боковые каналы вытесняется в пространство кожуха над ртутью. Чтобы насос работал эффективно, уровень ртути внутри барабана и снаружи его не должен отличаться более, чем на 10 мм. Чтобы этого достичь, можно подключить форвакуумный насос, который дает давление порядка 10 мм ртутного столба. Это может быть и простой струйный насос.

Скорость откачки и глубина вакуума сильно зависят от чистоты ртути и ее сухости, поэтому желательно входящий газ сушить.
Производительность насоса достаточно неплохая. За 30 минут насос откачивает воздух из сосуда в 6.5 литров и добивается вакуума 7 х 10-5 мм рт. ст.

Есть и недостатки. Если вдруг откачиваемый сосуд лопнет или неосторожно откроют вакуумный вентиль — то входящий воздух сильно бьет барабан ртутью. Фарфоровый барабан при этом часто ломается, а у железного эмалированного скалывается эмаль и он начинает пропускать газ через поры железа.

Как видно — штука получается достаточно сложная и дорогая.
Однако, самые сложные вещи в ней — это вакуумные уплотнители.
Само устройство барабана не требует высокой точности изготовления, там везде очень большие зазоры. Самая точная часть — выход вала, но он находится ниже уровня ртути, что несколько упрощает вопрос.

В общем — если у вас уже работает хоть какая-нибудь паровая машина, то у вас есть достаточный технологический уровень для постройки вращающегося насоса Геде.

30 комментариев Получение вакуума, ртутный вращающийся насос Геде

  • vashu1

    >> если у вас уже работает хоть какая-нибудь паровая машина, то у вас есть достаточный технологический уровень для постройки вращающегося насоса Геде

    Мощности порядка пары лошадиных сил несложно получить и без паровой. Мне кажется тут пары за глаза хватит, нет?

    • kraz

      Нет, тут вопрос не в кручении насоса.
      Вот на рисунке — ручной привод.
      Вопрос в обработке деталей, их точности и качестве металла. Ну и резьбовое соединение должно быть.
      Это все будет доступно после появления паровой машины. В реальности такой насос был сделан много позже — когда появилась потребность на производстве ламп (и, кстати, простые лампы накаливания тоже на нем откачивали).

  • vashu1

    И название

    >> Получения вакуума, ртутный вращающийся насос Геде

    получение?

    >> один дизайнер рассказал, что в работе могут появиться любые ошибки, но обложка должна быть безупречна. Опечатался на титульном листе — потерял работу.

    🙂

  • slav

    Надо бы попробовать такой агрегат собрать, и хотя бы простейшую лампочку накаливания или радиолампу сделать. Кто знает, чем можно заменить ртуть? Масло трансформаторное или гидравлика подойдет? Или нужно густое масло? И можно ли в качестве баллона использовать пол-литровую стеклянную банку?

    • kraz

      Масло не подойдет. То есть можно масло, но там принцип другой — диффузионный насос, пока статьи нет. Да и не даст диффузионный насос такого вакуума, увы.

      А как самому сделать триод, то есть на ютубе ролики. Вот ссылочки — http://nnm.ru/blogs/steadyinb/izgotovlenie_radiolamp_v_domashnih_usloviyah/

    • Nw

      Ртуть — ничем. Нужна жидкость сопоставимой плотности

      • xolmc

        Ртуть заменить действительно нечем. Если денюшки водятся — можно в ртути растворить 10% золота. Тогда она станет еще плотнее 🙂

        • Nw

          Ну, теоретически еще можно использовать сплав Вуда с подогревом насоса, или сплав натрия с калием с предварительным осушением выкачиваемого воздуха.

          • xolmc

            Сплав Вуда — 9.7 г/см3, в расплавленном виде выделяет пары свинца и висмута, что ничуть не полезнее ртути.
            Минимальное давление паров у него выше, значит вакуум будет хуже. Большой минус, что надо конструкцию все время греть, значит нужны дорогие уплотнения.

            Натрий с калием — вообще ни разу не вариант. Он чуть ли не легче воды и мгновенно разъест все — эмаль, трубки и уплотнения.
            Он пойдет только в качестве геттера на финальной стадии дегазации устройства.

            А амальгама золота — больше 14 г/см3, и греть не надо. Амальгама, кстати, выделяет пропорционально меньше паров ртути на той же поверхности, что тоже ей в плюс.

            • kraz

              А как амальгамма ведет себя в вакууме?

              • xolmc

                Немного не понял. Имееется ввиду — сколько паров выделяет?

                • kraz

                  Да вообще всё.
                  Она, кстати, стекло не будет смачивать так, что нельзя будет капиллярными трубками пользоваться?

                  • xolmc

                    В этом смысле амальгама ведет себя так же, как и ртуть — за смачиваемость там именно ртуть отвечает. Это же раствор золота (ну, или другого металла) в ртути.

                    Главное не превысить процент растворенного металла. При 10-15% амальгама все еще жидкая, а выше уже густеть начинает.

              • xolmc

                Если имеется ввиду максимально достижимая степень вакуума, то она абсолютно такая же. Только откачивается побыстрее.

            • slav

              Копал интернет, тоже нашел вариант со сплавом Вуда, а тут его уже обсуждают!
              Пусть вакуум хуже, но вот насколько? Хотелось бы конкретных цифр.
              Насчет подогрева. Нефть (точнее, моторное масло) имеет хорошие проводящие свойства и высокую температуру кипения. Сгодится и вода. А рецепт прост — сооружаем вокруг насоса водяную рубашку. По ней циркулирует нефть или кипяток. При температуре корпуса пусть и в 100 градусов, вполне хватит набивных сальников. А реально температура будет еще меньше. Если нет ртути — то вариант, думаю, играет. Единственно — висмут и кадмий. Редкоземельные металлы. С добычей их придется повозиться.

              • xolmc

                Точно не скажу. Но точно знаю, что, даже при нагреве припоя паяльником свинец из него активно испаряется, из-за чего припой становится гораздо более тугоплавким. Этот опыт легко поставиь самому и убедиться, если здоровья не жалко 🙂

                Нагородить конечно много чего можно. Но если это все только для того, чтобы избежать выделения ядовитых паров ртути, то право, не стоит беспокоиться.
                Исправный насос выделяет примерно столько же паров, как и обычный градусник.
                Да и повторюсь — пары свинца, висмута и кадмия нисколько не менее ядовиты, чем ртутные.

                Сплав Вуда в любом случае не пойдет хотя бы потому, что все его компоненты активно окисляются откачиваемым воздухом.

        • Alex Besogonov

          Ртуть заменяется галлием — нужно только немного подогреть насос (до 40С). Давление паров сопоставимо с ртутью, хотя плотность сильно меньше.

          • xolmc

            А зачем подогревать? Если пошла такая пьянка, то уж сразу надо брать сплав индий-галлий-олово.

            Осталось всего лишь найти и переработать несколько десятков или сотен тонн руды, и периодически это повторять по мере окисления, не забывая удалять из насоса абразивный оксид и менять металлические детали, которые потихоньку растворяются 🙂

            • Alex Besogonov

              Галлий добывать проще, если уже есть добыча алюминия. А плавится при +30С — подогрев особый не требуется.

              Но да, на первых порах ртуть вне конкуренции.

              • xolmc

                Да и на вторых порах тоже, я бы сказал 🙂
                Если есть технология добыча алюминия и уж тем более отделения от него галлия, то скорее всего уже есть технологии, которые сделают ртутный насос не опаснее детского совка.

    • 2:5080/205

      Наверное, подойдет свинец и т.п. тяжелый металл, но он должен быть в жидкой фазе. А значит вся эта конструкция должна быть выше точки плавления.
      Со ртутью маразм, да — за насколько килограммов (а на такие штучки ее нужно немало) могут и посадить…

  • slav

    А сопоставимой плотности — можно трактовать как «плотности того же порядка»?

  • Химик

    Вакуум можно получить и так:
    Бросаем в сосуд кусочек цинка. Продуваем сосуд кислородом. Герметизируем сосуд. Нагреваем цинк лупой, цинк закипает и сгорает в кислороде — вакуум готов! И он будет глубже ртутного.

  • Tokio

    А ещё проще поднять метров на 15 вверх сосуд объёмом литров 200 с двумя штуцерами сверху и снизу и слить воду из нижнего, а верхний присоединить к камере где нужно создать вакуум.

    • Trump

      Двойка, родителей в школу и сам за ними, аттестат сдавать.
      Вода закипит в глубоком вакууме и вакууум заполнится холодным водяным паром. Металлы тем и хороши, хрен ты их испаришь в таких количествах, как воду. Ртутный вакуум ограничен по глубине именно испаряемостью ртути.

      • В самом деле? А как же ртутный пароструйный диффузный насос Геде?

        … про который пишут что он не имеет теоретического предела достижимого давления?

        • vashu1

          Ерунду пишут. Теоретический предел есть вообще у всего.

          Давление паров ртути при температуре около -40 — пара миллиардных атм. Давление в иной лампе — одна десятимиллиардная, в 20 раз меньше.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>