Как делают вакуум: Как делать вакуум живота: техника, советы начинающим, видео :: Здоровье :: РБК Стиль

Прерывание беременности — виды и способы, медицинский и вакуум аборт.

Как бы ни старались мы все всегда в жизни распланировать, порой обстоятельства складываются непредсказуемо. Рождение ребенка — это важный и ответственный шаг и, разумеется, малыш должен быть желанным и запланированным. 

Если Вы решили, что прерывания беременности не избежать, то стоит подумать о том, как максимально сохранить своё здоровье и избежать нежелательных последствий.

Виды абортов

Аборт не стоит рассматривать как метод  регуляции рождаемости и следует проводить только в экстренных случаях.

Вакуум-аспирация или мини-аборт — это прерывание нежелательной беременности на раннем сроке до 5-ти недель, путём отсасывания плодного яйца специальным вакуумным отсосом. Этот способ является менее опасным для здоровья женщины, нежели обычный медицинский аборт, так как вакуум-аспирация значительно снижает возможность осложнений: повреждение матки, кровотечение, инфекция.

Ведь чем больше срок беременности, тем выше риск осложнений после операции по её прерыванию. На раннем сроке размер плодного яйца и полости матки маленький. Если беременность прерывается до 5-ти недель с помощью вакуум-аспирации, то сосуды и стенки матки меньше повреждаются и организму будет легче восстановиться.

Почему врачи советуют метод вакуум-аспирации?

• Вакуум-аспирация обеспечивает возможность прерывания беременности на ранних сроках.
• Операцию можно производить как под общим наркозом, так и под местной анестезией.
• Процедура вакуум-аспирации длится не более 5-7-ми минут (исключая время для её подготовки). Процедура удаления плодного яйца производится с помощью вакуумного отсоса, а не выскабливания кюреткой.
• Отсос производится через гибкую пластмассовую канюлю, которая не наносит матке серьёзных повреждений.
• Во время вакуум-аспирации не используют расширители шейки матки, что не повреждает её мышечный аппарат и не ведёт к дальнейшему невынашиванию беременности.
• Период заживления полости матки после вакуум-аспирации значительно меньше, чем после аборта.
• Отсутствуют тяжелые последствия, приводящие к бесплодию 

Что делать, если Вы хотите прервать беременность?

Прежде всего, женщина должна обратиться к гинекологу, чтобы подтвердить наличие беременности. Задержка менструации может быть связана с нарушением функции яичников, стрессом, снижением или резким скачком веса. Для определения беременности могут использоваться  специальные экспресс-тесты или УЗИ. Врач должен удостовериться, что беременность не является внематочной.

Чтобы операция по прерыванию беременности прошла удачно, необходимо соблюдать определённые правила.

Перед процедурой вакуум-аспирации нужно обязательно пройти обследование у врача и сдать все необходимые анализы. После вакуум-аспирации женщине необходимо полежать 0,5-1 час, а через 3-4 часа она может вернуться к обычной жизни.

Однако есть особые меры предосторожности, которые необходимо строго соблюдать — это позволит снизить риск наступления серьёзных осложнений. Обычно на 4-5 день после вакуум-аспирации появляются выделения, похожие на менструацию, но это не менструация, а своеобразная реакция организма на гормональную перестройку после вакуум-аспирации.

После вакуум-аспирации необходимо строго выполнять назначения врача, принимать антибиотики, избегать переохлаждений, физической нагрузки, не жить половой жизнью в течение 2-4-х недель, не посещать сауну, бассейн, тренажёрный зал, солярий, желательно не принимать ванную (лучше мыться под душем). Через 10 дней необходимо посетить врача.

Если же наблюдается повышение температуры, сильные боли внизу живота, обильные кровянистые выделения, необходимо немедленно обратиться к врачу. Если пациентка выполняет все назначения врача, организует для себя щадящий режим, ограничивает физические нагрузки, то, как правило, период после вакуум-аспирации происходит без проблем. Желательно также следующее посещение врача через 1 месяц.

По всем вопросам беременности, записывайтесь к врачу гинекологу медцентра «Грандмедика» на осмотр и консультацию.

Вакуумная аспирация полости матки — цены на процедуру в клинике Юнона в Ростове-на-Дону

Цены

Вакуумная аспирация полости матки – мини-операция, во время которой производят эвакуацию содержимого полости матки через пластиковую или металлическую канюлю, присоединенную к источнику вакуума.

Когда назначают операцию?

• при замершей или неправильно протекающей беременности,
• неполном самопроизвольном абортировании,
• медицинских противопоказаниях к вынашиванию ребенка,
• задержке плодного яйца после проведения лекарственного или хирургического аборта,
• присутствии остатков плаценты в матке после родов,
• скоплении сгустков крови в маточной полости,
• кровотечениях в межменструальный период,
• подозрении на патологическое разрастание внутренней слизистой оболочки матки
• необходимости провести биопсию эндометрия и т. д.

Противопоказания

• инфекционные и воспалительные заболевания
• миома матки крупных размеров
• пороки развития половых органов
• срок беременности, при котором такое вмешательство не показано
• внематочная беременность.

Подготовка к вакуум-аспирации

Как проводится аспирация?

Сделать мини-аборт в Перми — клиника Философия красоты и здоровья

Современный метод вакуумной аспирации (иначе мини-аборт) предполагает минимальное вмешательство в организм женщины и почти не травмирует полость матки. Это позволяет провести искусственное прерывание беременности наиболее щадящим и безопасным способом. Процедура мини-аборта длится не более 10-15 минут, а уже через 1-3 часа пациентка может самостоятельно покинуть клинику.

Мини-аборт в клинике «Философия красоты и здоровья» — это:

• Профессионально – процедуру выполняет квалифицированный врач акушер-гинеколог;
• Безопасно – используется современный инструмент, после процедуры проводится контрольное УЗИ, что снижает риск осложнений после аборта;
• Быстро – процедура занимает в среднем 10-15 минут;
• Безболезненно – мини-аборт возможен как под местной анестезией, так и в условиях медикаментозного сна.

Преимущества вакуум-аспирации перед другими методами:

• шейка матки не травмируется;
• минимальное повреждение слизистой матки, за счет чего восстановление маточной полости происходит быстрее;
• риск инфицирования значительно меньше, чем при хирургическом аборте;
• минимальный риск осложнений, которые могут привести к бесплодию.

Особенности процедуры

Мини-аборт осуществляется только на ранних сроках (до 5 недель), когда плодное яйцо еще не достаточно закрепилось в матке. Во время процедуры врач не использует кюретаж эндометрия, что позволяет избежать повреждения полости матки и травмирования репродуктивных органов женщины.

Вакуумная аспирация проходит под местной либо общей анестезией, поэтому пациентки не испытывают никакого дискомфорта во время процедуры. Перед мини-абортом проводится обязательный медицинский осмотр и ультразвуковое исследование, кроме того пациентка должна сдать назначенные врачом анализы, чтобы исключить наличие инфекции или ЗППП (заболевания передающиеся половым путем), при которых аборт невозможен.

Если вы приняли решение о прохождении процедуры мини-аборта, приглашаем вас на прием к врачу-гинекологу клиники «Философия красоты и здоровья». Мы располагаем самым современным оборудованием и штатом квалифицированных специалистов. Наши врачи проводят искусственное прерывание нежелательной беременности в соответствии с мировыми стандартами акушерства и гинекологии. Мы гарантируем полную анонимность, внимательное и деликатное отношение к каждой пациентке.

Запись по телефону: 260-60-60

Записаться на приём

Создание вакуума | Нормандальский общественный колледж

Фил Дэниэлсон

Хотя создание вакуума — действительно невероятно сложная концепция, предмет можно упростить до одного вопроса и одного правила:

За этими упрощенными концепциями скрывается бесчисленное множество ловушек, для предотвращения которых требуется много обдумывания и осторожности, но их можно успешно избежать, оставаясь в рамках концепции.Имейте в виду, что с практической точки зрения никто в здравом уме не создает вакуум без причины. Однако, прежде чем переходить к причинам, нам нужно простое определение. Вакуум — это любое давление ниже атмосферного, для которого требуется что-то, чтобы удерживать его в (камере), и средства для снижения давления (насос).

Итак, мы говорим об удалении молекул газа из камеры. На рисунке 1 показано невероятное количество задействованных молекул. Независимо от процесса или продукта, требующего вакуума, в камере может существовать максимальное количество молекул, если продукт или процесс должны быть успешно произведены или выполнены.Итак, первые этапы ответа на вопрос: «Что вы пытаетесь сделать?» вопрос состоит в том, чтобы определить продукт / процесс и целевое давление. На этом этапе вступает в силу единственное правило, заключающееся в том, что каждый компонент и процедура, участвующая в создании вакуума, должны быть выбраны или выполнены должным образом, иначе в результате не будет достигнуто целевое давление.

Это можно переформулировать как дилемму Дэниэлсона, потому что сложность вакуумной системы превышает сложность суммы ее частей.

Анатомия откачки

Как правило, вакуум создается воздухом при атмосферном давлении внутри какой-либо камеры.К камере присоединен вакуумный насос с целью удаления из камеры достаточного количества молекул газа, чтобы достичь максимально допустимого количества (давления), чтобы удовлетворить целевому давлению, установленному в ответ на вопрос «Что я пытаюсь сделать?» Поскольку воздух представляет собой смесь газов, позднее в этом обсуждении необходимо будет рассмотреть относительный состав газа, поэтому состав атмосферного воздуха показан на рисунке 2.

При атмосферном давлении молекулы газа расположены очень близко друг к другу; и поскольку они находятся в постоянном движении, расстояние между столкновениями молекул очень мало.Это расстояние известно как средняя длина свободного пробега .

По мере удаления молекул вакуумным насосом расстояние между столкновениями становится все больше и больше. На рис. 3 показана зависимость длины свободного пробега от давления. По мере удаления молекул остается меньше других молекул для данной молекулы, которые могут столкнуться с расстоянием, которое становится все длиннее и длиннее по мере уменьшения давления. Эта концепция, хотя и довольно очевидная, важна для понимания вакуумных технологий, поскольку поведение и поток молекул — почти весь предмет.

Когда откачка начинается при атмосферном давлении, молекулы газа находятся в состоянии режима потока, называемого вязким потоком . Это означает, что постоянные столкновения молекулы с молекулой приведут к немедленному выравниванию популяции молекул в заданном объеме, когда некоторые молекулы будут удалены. Такое поведение большинство людей считают следствием разницы давлений, поскольку, по-видимому, существует движущая сила для перемещения молекул.Это станет более ясно, когда мы начнем удалять молекулы из камеры.

Начиная с атмосферного давления, молекулы обычно удаляются с помощью какого-либо насоса прямого вытеснения с механическим приводом . Это может быть что угодно, от роторного насоса с масляным уплотнением до безмасляного мембранного, поршневого или спирального насоса. Общая идея та же в том, что газ в камере, подлежащей откачке, расширяется до фиксированного объема, где он изолируется, а затем механически сжимается до точки, где он выбрасывается на другую ступень или непосредственно в атмосферу.Воздействие и последующая изоляция молекул в камере в фиксированном объеме продолжается с высокой скоростью, и все больше и больше молекул удаляются.

Однако происходят две вещи.

1. По мере удаления все большего и большего количества молекул длина свободного пробега увеличивается, что приводит к немного большему и большему времени для достижения равновесия в молекулярной популяции, так что кажущаяся движущая сила давления уменьшается, и

2. Все меньше и меньше молекул удаляется с каждым циклом насоса, так как имеется меньше молекул, которые можно перекачивать.

Во время этого процесса удаления молекул состав воздуха в виде газовой смеси остается в значительной степени таким же с точки зрения относительных соотношений, как показано на рисунке 2, и полное уменьшение количества молекул продолжается, как указано выше, пока длина свободного пробега не станет достаточно большой, чтобы данная молекула с большей вероятностью ударится о стенку камеры, чем другая молекула. В этот момент все поведение молекул меняется, и процесс полностью переходит в другой режим потока. Поскольку молекулярное поведение основано на эффектах длины свободного пробега, которая является функцией молекулярной концентрации, начинает играть роль физический размер контейнера (камеры).На этом этапе становится необходимым рассмотреть режимы потока, которые были и будут задействованы в процессе откачки.

Режимы потока

По завершении откачки от атмосферного давления до высокого вакуума на поведение молекул в камере влияют и контролируются три отдельных режима потока. Поскольку, как мы уже видели, играют роль давление и размеры камеры, на рисунке 4 показаны границы различных параметров режима потока.

Вязкостный поток

Вязкое течение, как обсуждалось выше, возникает, когда длина свободного пробега коротка, а столкновения молекулы с молекулами постоянны. Это дает стимул для равномерного распределения популяции молекул и приводит к условиям потока, очень похожим на жидкость.

Переходный поток

Переходное течение — это чрезвычайно сложное состояние, которое возникает в полосе между вязким и молекулярным потоком. Так как при нормальной откачке через него обычно быстро проходит, в большинстве случаев на него можно спокойно не обращать внимания.

Молекулярный поток

Молекулярный поток начинает возникать, когда длина свободного пробега молекул, оставшихся внутри камеры, больше, чем внутренние размеры камеры. Это означает, что движущиеся молекулы статистически более вероятно столкнутся со стенкой камеры, чем с другой молекулой. Это означает, что больше нет потока в обычном понимании того, что он вызван перепадом давления, потому что теперь молекулы подпрыгивают совершенно случайным образом, а поток от камеры к насосу полностью основан на случайной вероятности попадания молекулы в насос.

Как избежать ошибок

Относительно легко избежать фатальных ошибок процесса во время откачки через область вязкого потока, но эта относительная легкость уходит и становится все более неуловимой, когда входит в область молекулярного потока и давление становится все ниже и ниже. Например, крошечная утечка, которую можно было бы легко проигнорировать с точки зрения времени откачки или способности достичь предельного давления, может внезапно стать слишком большой при падении давления.

В конечном итоге, это может стать недопустимо большой утечкой, поскольку целевое давление падает до областей высокого или сверхвысокого вакуума.То же самое можно сказать о материалах конструкции, уплотнениях или другом оборудовании, где загрязнение (газ), исходящее от компонента, может быть слишком большим при одном давлении и незначительным при более высоком давлении.

Когда происходит переход от вязкого к молекулярному потоку, меняется весь процесс мышления о потоке газа. Рассмотрим проводимость , которую проще всего описать как объем объемного потока, который будет проходить через вакуумную линию.

Для каждого есть формула:

Это огромное неравенство в потоке просто указывает на тот факт, что все части или компоненты, составляющие вакуумную систему, становятся все более и более важными по мере падения давления. Один неверный выбор или решение может легко свести на нет все правильные выборы и решения. Это, конечно, может иметь решающее значение между достижением целевой производительности или полным отказом.

Откачка молекулярного потока

Хотя откачка через область вязкого потока обычно поддерживает те же соотношения газов, которые показаны на рисунке 2 для воздуха, это начинает меняться, как только входит в область молекулярного потока.По мере того, как откачка проходит через область высокого миллиторра (1000-1 миллиторр), общий состав парциальных давлений газов, остающихся в камере, претерпевает ряд важных изменений. В верхней части этой области отмечается небольшое изменение; но когда давление приближается к 1 миллиторру, постоянные газы в воздухе, то есть кислород, азот, двуокись углерода и т. д., начинают резко исчезать, в то время как водяной пар начинает преобладать. Фактически, полное давление от примерно 10 ^-4 до 10 ^-7 торр почти полностью состоит из водяного пара.

Водяной пар

Постоянные газы, упомянутые выше, — это все газы, которые существовали в объеме камеры, поэтому их удаление с помощью соответствующего насоса является довольно простым делом. Однако внезапно мы обнаруживаем, что они практически исчезли, и вместо этого находим водяной пар. В этом разница в том, что мы теперь перешли от состояния, в котором преобладает объемный газ, к состоянию, в котором преобладает поверхностный или пристенный газ. Водяной пар присутствует все время в виде небольшого процента от общего состава газа, но теперь это же количество воды стало важным в относительном смысле.

Источником всего этого водяного пара является внутренняя поверхность камеры, где он первоначально сорбировался, когда камера находилась при атмосферном давлении. Полярная природа молекулы воды приводит к прикреплению к поверхностям и к самой себе довольно слабыми связями вода-вода. Это означает, что водяной пар должен десорбироваться, прежде чем его можно будет откачать. Скорость десорбции водяного пара показана на рисунке 5. Поскольку скорость десорбции падает медленно, мы легко можем видеть, что общее количество водяного пара, которое необходимо десорбировать, будет контролировать откачку.Единственный способ пересечь эту область с регулируемой скоростью десорбции — это подождать достаточно долго, пока водяной пар не десорбируется, как показано на рисунке 5, или искусственно увеличить скорость его десорбции за счет тепла или ультрафиолетовой энергии.

Критерии камеры

По мере того, как откачка переходит в молекулярный поток, наше мышление должно измениться несколькими способами в дополнение к критериям проводимости и потока газа, описанным выше. В вязком потоке основным критерием был объем камеры, поскольку в этот момент работа заключалась в удалении объема газа из камеры; но в молекулярном потоке объем газа внутри камеры становится тривиальным по сравнению с площадью поверхности камеры, которая теперь является основным источником газа, который нужно откачивать.Таким образом, это требует серьезного изменения режима в процессе «размышления о создании вакуума». Кроме того, мы можем увидеть, как ранее тривиальный источник проблем с откачкой может внезапно стать контролирующим источником газа.

Ниже 10

По мере того, как количество водяного пара окончательно снижается, давление может быть понижено путем продолжения откачки при условии, что насос способен достигать более низких давлений и что для этого имеется достаточная скорость откачки. Что касается парциальных давлений подпитки остаточного газа, водород постепенно станет доминирующим газом.Водород также зависит от площади поверхности, поскольку он возникает из сложной серии источников на поверхности камеры.

Выводы

Создание вакуума в камере — довольно сложный процесс, который не позволяет одному мыслительному процессу преобладать во всем диапазоне давления. Вместо этого он проходит через серию процессов, с которыми можно успешно справиться, разбив процесс мышления на этапы, основанные на разбивке, обсуждаемой здесь. Хотя одна ошибка может свести на нет ожидаемую производительность; применение полностью продуманного с точки зрения ожидаемой производительности анализа позволяет избежать возможных ошибок.

Артикул

Версия появилась в Vacuum & Thinfilm, март 1999 г.

Как работают пылесосы?

Пылесосы — одни из самых удобных бытовых приборов, используемых сегодня. Его простой, но эффективный дизайн избавил от необходимости вручную очищать поверхность от пыли и других мелких частиц и превратил уборку дома в более эффективную и довольно быструю работу. Не используя ничего, кроме всасывания, пылесос собирает грязь и отправляет ее на утилизацию.

Так как же работают эти домашние герои?

Отрицательное давление

Самый простой способ объяснить, как пылесос может всасывать мусор, — это представить его как соломинку. Когда вы делаете глоток напитка через соломинку, в результате всасывания создается отрицательное давление воздуха внутри соломинки: давление ниже, чем в окружающей атмосфере. Так же, как в космических фильмах, где брешь в корпусе космического корабля засасывает людей в космос, пылесос создает внутри отрицательное давление, которое вызывает поток воздуха в него.

Электродвигатель

используется электродвигатель, который вращает вентилятор, всасывает воздух и любые мелкие частицы, попавшие в него, и выталкивает их с другой стороны в мешок или канистру для создания отрицательного давления. Тогда вы можете подумать, что через несколько секунд он перестанет работать, так как вы можете нагнетать только такое количество воздуха в ограниченное пространство. Чтобы решить эту проблему, у вакуума есть выпускное отверстие, через которое воздух выходит с другой стороны, позволяя двигателю продолжать нормально работать.

Фильтр

Однако воздух не просто проходит и выбрасывается с другой стороны. Это было бы очень вредно для людей, использующих пылесос. Почему? Что ж, помимо грязи и сажи, которые собирает пылесос, он также собирает очень мелкие частицы, которые почти невидимы для глаза. Если их вдохнуть в достаточно больших количествах, они могут вызвать повреждение легких. Поскольку не все эти частицы улавливаются мешком или контейнером, пылесос пропускает воздух по крайней мере через один фильтр тонкой очистки и часто фильтр HEPA (высокоэффективный улавливатель твердых частиц), чтобы удалить почти всю пыль.Только теперь воздух снова безопасен.

Вложения

Мощность пылесоса определяется не только мощностью мотора, но и размером впускного отверстия — той части, которая всасывает грязь. Чем меньше размер впускного отверстия, тем больше создается мощность всасывания, поскольку сжатие того же количества воздуха через более узкий проход означает, что воздух должен двигаться быстрее. Это причина того, что насадки для пылесосов с узкими и маленькими входными портами кажутся гораздо более мощными, чем более крупные.

Существует много разных типов пылесосов, но все они работают по одному и тому же принципу: создают отрицательное давление с помощью вентилятора, улавливают всасываемую грязь, очищают отработанный воздух и затем выпускают его. Без них мир был бы намного грязнее.

Ссылки по теме: Бытовые чистящие средства могут вызвать у детей лишний вес

Читайте научные факты, а не беллетристику …

Никогда еще не было более важного времени для объяснения фактов, сохранения доказательных знаний и демонстрации последних научных, технологических и инженерных достижений.»Космос» издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки. Финансовые взносы, какими бы большими они ни были, помогают нам предоставлять доступ к достоверной научной информации в то время, когда она больше всего нужна миру. Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.

Основы вакуума | Гидравлика и пневматика

Загрузить эту статью в формате .PDF

При откачке воздуха из замкнутого объема возникает перепад давления между объемом и окружающей атмосферой.Если этот замкнутый объем ограничен поверхностью вакуумного стакана и заготовки, атмосферное давление сожмет два объекта вместе. Величина удерживающей силы зависит от площади поверхности, разделяемой двумя объектами, и уровня вакуума. В промышленной вакуумной системе вакуумный насос или генератор удаляет воздух из системы для создания перепада давления.

Поскольку практически невозможно удалить все молекулы воздуха из контейнера, невозможно достичь идеального вакуума. Конечно, по мере удаления большего количества воздуха перепад давления увеличивается, и потенциальная сила вакуума становится больше.

Рисунок 1. Сила атмосферного давления определяет высоту столба ртути в простом барометре.

Уровень вакуума определяется перепадом давления между откачиваемым объемом и окружающей атмосферой. Можно использовать несколько единиц измерения. Большинство относится к высоте ртутного столба — обычно дюймы ртутного столба (дюймы ртутного столба) или миллиметры ртутного столба (мм ртутного столба). Общепринятая метрическая единица измерения вакуума — миллибар или мбар. Другие единицы давления, которые иногда используются для выражения вакуума, включают взаимосвязанные единицы измерения атмосфер, торр и микрон.Одна стандартная атмосфера равна 14,7 фунтов на квадратный дюйм (29,92 дюйма рт. Ст.). Любая часть атмосферы представляет собой частичный вакуум и соответствует отрицательному манометрическому давлению. Торр определяется как 1/760 атмосферы, и его также можно представить как 1 мм рт. Ст., Где 760 мм рт. Ст. Равняется 29,92 дюйма рт. Ст. Еще меньше микрон, определяемый как 0,001 торр. Однако эти устройства чаще всего используются при работе с почти идеальным вакуумом, обычно в лабораторных условиях и редко в гидравлических системах.

Атмосферное давление измеряется барометром.Барометр состоит из откачанной вертикальной трубки с закрытым верхним концом и нижним концом, покоящимся в контейнере со ртутью, открытом для атмосферы, рис. 1. Давление, оказываемое атмосферой, действует на открытую поверхность жидкости, заставляя ртуть в трубу. Атмосферное давление на уровне моря будет поддерживать столб ртути обычно не более 29,92 дюйма. высокая. Таким образом, стандарт атмосферного давления на уровне моря составляет 29,92 дюйма ртутного столба, что соответствует абсолютному давлению 14.69 фунтов на квадратный дюйм.

Двумя основными ориентирами во всех этих измерениях являются стандартное атмосферное давление и идеальный вакуум. При атмосферном давлении значение 0 дюймов ртутного столба эквивалентно 14,7 фунтам на квадратный дюйм. В противоположной контрольной точке 0 фунтов на квадратный дюйм — идеальный вакуум (если он может быть достигнут) — будет иметь значение, равное другому крайнему значению этого диапазона, 29,92 дюйма рт. Однако для расчета рабочих усилий или изменений объема в вакуумных системах требуется преобразование в отрицательное манометрическое давление (фунт / кв. Дюйм) или абсолютное давление (фунт / кв. Дюйм).

Атмосферному давлению присвоено нулевое значение на шкалах большинства манометров. Следовательно, измерения вакуума должны быть меньше нуля. Отрицательное избыточное давление обычно определяется как разница между вакуумом данной системы и атмосферным давлением.

Измерение вакуума

Рисунок 2. Манометр с U-образной трубкой, заполненный ртутью, измеряет вакуум как разность между источником вакуума и атмосферным давлением.

Несколько типов манометров измеряют уровень вакуума.Манометр с трубкой Бурдона компактный и наиболее широко используемый прибор для контроля работы и производительности вакуумной системы. Измерение основано на деформации изогнутой эластичной трубки Бурдона при приложении вакуума к отверстию манометра. При правильном соединении манометры с трубкой Бурдона показывают как вакуум, так и положительное давление.

Электронным аналогом вакуумметра является преобразователь. Вакуум или давление отклоняют эластичную металлическую диафрагму. Это отклонение изменяет электрические характеристики взаимосвязанной схемы, чтобы произвести электронный сигнал, который представляет уровень вакуума.

Рис. 3. Манометр абсолютного давления измеряет вакуум как разность уровней ртути в двух его ножках.

Манометр с U-образной трубкой, рис. 2, показывает разницу между двумя давлениями. В простейшем виде манометр представляет собой прозрачную U-образную трубку, наполовину заполненную ртутью. Когда оба конца трубки находятся под атмосферным давлением, уровень ртути в каждом колене одинаков. Приложение вакуума к одной ноге заставляет ртуть подниматься в этой ноге и опускаться в другой. Разница в высоте между двумя уровнями указывает уровень вакуума.Манометры могут измерять вакуум напрямую до 29,25 дюйма рт. Ст.

Манометр абсолютного давления показывает давление выше теоретического идеального вакуума. Он имеет ту же U-образную форму, что и манометр, но одна ножка манометра абсолютного давления герметична, рис. 3. Ртуть заполняет эту герметичную ножку, когда манометр находится в покое. Применение вакуума к незапечатанной ножке снижает уровень ртути в закрытой ножке. Уровень вакуума измеряется с помощью скользящей шкалы, расположенной так, чтобы ее нулевая точка находилась на уровне ртути в незапечатанной ножке.Таким образом, этот манометр компенсирует изменения атмосферного давления.

Промышленные вакуумные системы

Пылесосы делятся на три диапазона:

• грубая (или грубая), до 28 дюймов рт. Ст.
• средний (или мелкий), до одного микрона,
• высокий, более одного микрона.

Почти все промышленные вакуумные системы грубые. Фактически, большинство подъемных устройств и приспособлений для удержания оборудования работают при уровнях вакуума только от 12 до 18 дюймов ртутного столба. Это связано с тем, что обычно более экономично увеличивать подъемную или удерживающую силу за счет увеличения площади контакта между заготовкой и вакуумной чашей, чем создавать более высокий вакуум и использовать ту же площадь контакта.

Средний вакуум используется для таких технологических процессов, как молекулярная дистилляция, сублимационная сушка, дегазация и нанесение покрытий. Высокий вакуум используется в лабораторных приборах, таких как электронные микроскопы, масс-спектрометры и ускорители частиц.

Образец множества стандартных компонентов для сборки вакуумной системы: одно- и многоступенчатые генераторы вакуума, клапаны, переключатели, присоски и т. Д.

Типичная вакуумная система состоит из источника вакуума, линий подачи, фитингов и различных регулирующих клапанов, переключателей, фильтров и защитных устройств.Предотвращение утечек особенно важно для вакуумных систем, потому что даже очень небольшие утечки могут значительно снизить производительность и эффективность. Если используются пластиковые трубки, как это часто бывает, убедитесь, что они предназначены для работы в вакууме. В противном случае стенки трубки могут разрушиться под действием вакуума и заблокировать поток. Кроме того, вакуумные линии должны быть максимально короткими и узкими, чтобы ограничить объем воздуха, который необходимо удалить.

Важным соображением при проектировании зажимных приспособлений является использование вакуумного насоса только для достижения необходимого уровня вакуума.Как только заготовка соприкасается с вакуумным колпачком и достигается необходимый вакуум, отключение нормально закрытого клапана будет поддерживать вакуум на неопределенный срок — при условии отсутствия утечки. Удержание вакуума таким образом не потребляет энергии и позволяет избежать непрерывной работы вакуумного насоса.

Компании также предлагают запатентованные устройства, такие как вакуумные стаканы со встроенными клапанами и клапаны, которые прекращают поток из стакана с чрезмерной утечкой. Этот клапан предназначен для предотвращения отключения по ложной тревоге при удерживании пористых заготовок (например, картона), но предотвращает утечку в одной вакуумной чашке из-за снижения вакуума в соседней чашке.

Выбор вакуумного насоса

Первым важным шагом в выборе правильного вакуумного насоса является сравнение требований к вакууму при применении с максимальными номинальными значениями вакуума коммерческих насосов. На низких уровнях имеется большой выбор насосов. Но по мере увеличения уровня вакуума выбор сужается, иногда до такой степени, что может быть доступен только один тип насоса.

Чтобы рассчитать потребность системы в вакууме, рассмотрите все рабочие устройства, которые должны приводиться в действие. Рабочий вакуум устройств может быть определен расчетами на основе справочных формул, теоретических данных, информации каталога, кривых производительности или испытаний, проведенных с использованием прототипов систем.Как только вы узнаете, какой вакуум требуется, вы можете начать поиск насосов, которые будут соответствовать требованиям приложения.

Максимальный номинальный вакуум для насоса обычно выражается для непрерывного или прерывистого рабочего цикла и может быть получен у производителей насосов. Поскольку максимальный теоретический вакуум на уровне моря составляет 29,92 дюйма рт. Ст., Фактические характеристики насоса основаны на этом теоретическом значении и сравниваются с ним. В зависимости от конструкции насоса предел вакуума находится в диапазоне от 28 до 29,5 дюймов рт. Ст. Или около 93% или 98% от максимального теоретического значения.Для некоторых типов насосов максимальное значение вакуума будет основано на этом практическом верхнем пределе. Для других, где рассеяние тепла является проблемой, максимальное значение вакуума может также учитывать допустимое повышение температуры.

Механические вакуумные насосы

Обычный вакуумный насос можно рассматривать как компрессор, который работает при давлении на входе ниже атмосферного, а на выходе при атмосферном давлении. Компрессоры и вакуумные насосы имеют идентичный насосный механизм.Вакуумный насос просто соединен по трубопроводу, чтобы откачивать воздух из закрытого контейнера и выводить его в атмосферу, что прямо противоположно тому, что делает компрессор. Хотя машины имеют много общего, при проектировании системы необходимо учитывать два существенных различия между компрессионным и вакуумным насосом. Максимальное изменение давления, создаваемого вакуумным насосом, ограничено; оно никогда не может быть выше атмосферного давления. Кроме того, по мере увеличения вакуума объем воздуха, проходящего через насос, постоянно уменьшается.Следовательно, в конечном итоге сам насос должен поглощать практически все выделяемое тепло.

Механические вакуумные насосы обычно подразделяются на поршневые и неположительные (динамические). Насосы прямого вытеснения всасывают относительно постоянный объем воздуха, несмотря на любые изменения уровня вакуума, и могут создавать относительно высокий вакуум. Основные типы поршневых насосов включают поршневые и качающиеся, пластинчато-поворотные, диафрагменные, лопастные и винтовые.

Насосы непрямого вытеснения используют изменения кинетической энергии для вывода воздуха из замкнутой системы. Они обеспечивают очень высокую скорость потока, но не могут достичь высокого вакуума. Основными насосами непрямого вытеснения являются многоступенчатые центробежные агрегаты с осевым потоком и регенеративные (или периферийные) нагнетатели. Из них только вентилятор является экономичным выбором для автономных или специализированных вакуумных систем.

Температурные соображения очень важны при выборе механического вакуумного насоса, поскольку высокое внешнее или внутреннее нагревание может сильно повлиять на производительность и срок службы насоса.Температура внутри насоса важна, потому что по мере увеличения уровня вакуума в нем становится меньше воздуха, чтобы отводить выделяемое тепло, поэтому насос должен поглощать больше тепла. Насосы для тяжелых условий эксплуатации с системами охлаждения часто требуются для работы в условиях высокого вакуума. Но насосы малой мощности могут работать при максимальном вакууме в течение коротких периодов времени, если между циклами имеется достаточный период охлаждения. Насос испытывает общее повышение температуры в результате воздействия на него всех источников тепла — тепла, генерируемого внутри, плюс тепло от внутренней утечки, сжатия, трения и внешней температуры окружающей среды.

Вакуумные насосы типа Вентури

Многие машины, которым требуется вакуум, также используют сжатый воздух. А если вакуум требуется только периодически, уже имеющийся сжатый воздух можно использовать для создания вакуума с помощью устройства, называемого генератором вакуума, также известного как вакуумный эжектор или вакуумный насос. Кроме того, сжатый воздух также можно использовать в сочетании с вакуумным колпаком, создавая струю воздуха для ускорения высвобождения заготовки.

Рисунок 4.Генератор вакуума типа Вентури создает вакуум из потока сжатого воздуха. Самые последние конструкции создают разрежение до 27 дюймов ртутного столба из источника сжатого воздуха с давлением менее 50 фунтов на кв. Дюйм.

работают по принципу Вентури, рис. 4. Фильтрованный сжатый воздух без смазки поступает через впускное отверстие A . Диффузорное отверстие (сопло), B , вызывает увеличение скорости воздушного потока, тем самым снижая его давление, что создает вакуум в канале C .Воздушный поток выходит в атмосферу через глушитель D .

обладают рядом преимуществ. Они компактны и легки, поэтому их часто можно установить в месте использования или рядом с ним. Они недороги и, поскольку не имеют движущихся частей, не требуют технического обслуживания, связанного с механическими вакуумными насосами. Им не нужен источник электроэнергии, потому что они создают вакуум, подключаясь к существующей системе сжатого воздуха. Однако при модернизации машины может потребоваться увеличение мощности существующей пневматической системы.Тепловыделение, которое часто является ограничивающим фактором для механических вакуумных насосов, не имеет большого значения для генераторов вакуума.

Механические насосы чаще всего предназначены для обеспечения машины вакуумом на постоянной основе. Но многие из этих машин на самом деле используют вакуум только с перерывами в разных местах. В подобных случаях генераторы вакуума могут предоставить практическую альтернативу, обеспечивая периодическую подачу вакуума к каждому источнику, а не непрерывно для всей машины.

Генераторы вакуума управляются простым инициированием или прекращением подачи сжатого воздуха в сопло. Генераторы вакуума использовались на протяжении десятилетий, но относительно недавние усовершенствования привели к созданию конструкции сопел, обеспечивающей более высокую эффективность работы.

Еще одна разработка с использованием Вентури — многоступенчатые вакуумные генераторы. В этой конфигурации два или более генератора вакуума соединены последовательно для создания большего потока вакуума без использования большего количества сжатого воздуха. По сути, выхлоп из первого сопла (который определяет максимально достижимый уровень вакуума) служит входом для второй ступени.Выхлопные газы второй ступени затем служат входом для третьей ступени. Это означает, что многоступенчатый генератор откачивает заданный объем быстрее, чем одноступенчатый генератор, но в конечном итоге они оба будут создавать одинаковый уровень вакуума.

Выбор генератора вакуума зависит от требуемой подъемной силы и объема воздуха, который необходимо удалить. Подъемная сила зависит от уровня вакуума, который может создать генератор, который, в свою очередь, зависит от подаваемого давления воздуха, а также от эффективной площади вакуумного стакана.В большинстве случаев важно, чтобы генератор создавал необходимый вакуум за как можно более короткое время, чтобы минимизировать потребление воздуха.

Как долго достигается максимальный вакуум?

При выборе из нескольких вакуумных насосов важным фактором может быть время, необходимое каждому насосу для достижения необходимого вакуума.

Как правило, насос малой производительности и насос большой производительности с равными максимальными возможностями вакуума создают одинаковый вакуум. Меньший насос просто занимает больше времени.Сколько еще — зависит от мощности насоса и размера системы. Но простое деление объема системы на производительность открытого насоса не даст правильного ответа.

Во время откачки, чем выше становится вакуум, тем меньше молекул воздуха остается в замкнутом объеме. Следовательно, за один ход насоса можно удалить меньше молекул. В результате при приближении к идеальному вакууму возникает логарифмическая зависимость. Время, необходимое для откачки системы до определенного уровня вакуума, можно приблизительно определить по следующей формуле:
t = (V × n) ÷ 4q ,
где:
t — время , min
V — объем системы, футы ³
q — пропускная способность, куб. фут / мин, а
n — константа для приложения.

Для точных приложений n можно определить с помощью натурального логарифма. Для большинства целей достаточно следующего:
n = 1 для вакуума до 15 дюймов рт. Ст.
n = 2 для вакуума> 15, но ≤ 22,5 дюймов рт. Ст., И
n = 3 для вакуум ≥ 22,5 и до 26 дюймов рт. ст.

Еще одна сложность: производительность насоса в уравнении — это не открытая производительность (производительность при атмосферном давлении), обычно каталогизируемая производителями.Вместо этого он представляет собой среднюю производительность насоса при падении давления в системе до конечного уровня вакуума. Это значение не всегда доступно, но может быть приблизительно определено по кривым производительности насосов производителя. Эти кривые отображают производительность насоса при различных уровнях вакуума.

Чтобы связать эти кривые с уравнением, просто подставьте значения в уравнение, используя показания производительности насоса из кривой при различных уровнях вакуума с шагом 5 дюймов ртутного столба до желаемого уровня. Затем просуммируйте эти времена.

Наконец, обратите внимание, что это время откачки основано на работе всех компонентов системы на оптимальном уровне. Рекомендуется дополнительное время на 25% для компенсации неэффективности системы и утечки.

Вакуум на большой высоте

Атмосферное давление определяет максимально достижимую силу вакуума. А стандартное атмосферное давление на уровне моря составляет 29,92 дюйма рт. Ст. Но что происходит на высоте мили над уровнем моря? Максимальный вакуум, который может быть достигнут в местах над уровнем моря, будет менее 29.92 дюйма рт. Ст. Сила будет ограничена атмосферным давлением окружающей среды. Вакуумные насосы имеют максимальные номинальные значения вакуума в зависимости от условий на уровне моря и должны быть повторно настроены для работы на больших высотах.

Сначала определите местное атмосферное давление. Практическое правило гласит, что на каждые 1000 футов высоты над уровнем моря атмосферное давление падает на 1 дюйм рт. Используя округленные числа, для города на высоте 5000 футов атмосферное давление составляет около 25 дюймов рт.

Чтобы отрегулировать мощность насоса, представьте, что этот рейтинг выражается в процентах от атмосферного давления на уровне моря.Если насос рассчитан на 25 дюймов ртутного столба, он может достичь 83,4% (25 29,92) идеального вакуума на уровне моря. На высоте 5000 футов тот же насос может достичь 83,4% 25 дюймов рт. Ст. Или разрежения 20,85 дюймов рт. Ст.

Загрузить статью в формате .PDF

Как создается вакуум — настоящие производители уплотнений

Хотя вы можете регулярно использовать пылесос для уборки дома, возможно, вы никогда не думали о процессе всасывания и вакуумирования. В частности, как мы создаем это для мытья ваших ковров и полов. Слово «пылесос» часто заставляет людей думать о бытовом чистящем устройстве.Однако вакуум — это еще и научный термин, используемый для описания пространства, полностью лишенного материи. Пылесосы помогают не только при уборке. Но они оказываются необходимыми в трубопроводе, научных экспериментах, хранении пищи и даже в ваших легких, когда вы дышите, создавая «частичный» вакуум. Ниже вы найдете дополнительную информацию об истории создания вакуума и науке о том, как это сделать.

Что такое вакуум? Как создается вакуум

Вакуум — это сложный процесс, который можно разбить на три этапа.Вакуум по существу определяется как:

• (1) любое давление ниже атмосферного
• (2), в котором требуется что-то для его хранения (какая-то емкость или камера)
• (3) средство снижения давления с помощью какого-то насоса

Ученые изучали эту концепцию в течение очень долгого времени и определили, что идея вакуума очень сложна и практически невозможно достичь совершенства.

Однако этот процесс используется в нашей повседневной жизни по-разному.Проще говоря, вакуум — это пространство, в котором мало или совсем нет материи, включая твердые тела, жидкости и газы. Это означает, что это пространство с давлением газа, которое намного ниже атмосферного. В частичном вакууме содержится небольшое количество вещества. Термин «вакуум» происходит от латинского слова «vacuus», что означает «пустой». Хотя от этой идеи вы все еще можете почесать голову, есть еще кое-что, поскольку процесс всасывания для создания вакуума также является весьма научным.

Что происходит в вакууме?

Для создания вакуума необходим какой-то насос.Насос создает перепад давления, достаточный для перекачивания воды. Разница давлений также означает силу всасывания. Наиболее распространенный способ создания этой всасывающей силы — использование насоса и камеры. Камера перед откачкой, вероятно, заполнена веществом, так как даже воздух считается материей. Всасывание насоса удаляет материю и снижает давление в камере. Насосы могут оказаться как ручными, так и электронными. Процесс вакуума остается очень сложным, поскольку требует глубоких знаний о различных научных процессах, глубоко укоренившихся в физике.Однако в этом обзоре представлены основы процесса. Обдумывание процесса, связанного с вашим пылесосом, может помочь с визуализацией.

Уплотнение и вакуумное давление

Поскольку идея вакуума лишена материи, существуют возможные проблемы, которые могут возникнуть, если вакуум не является сильным. Для поддержания высокого давления вакуума жизненно важно иметь прочное уплотнение, несмотря ни на что. Герметики помогают поддерживать давление и не дают частицам и мусору уменьшать вакуумное всасывание.Некоторые из лучших герметиков включают решения на основе пластика и резины, поскольку они гибкие и могут противостоять элементам.

Real seal — производитель и дистрибьютор уплотнительных изделий и механических компонентов. Основанная в 1970 году, компания имеет многолетний опыт работы в отрасли и обеспечивает высочайшее удовлетворение запросов потребителей. Тем не менее, они предлагают широкий спектр решений из пластика и резины с высокими эксплуатационными характеристиками для уплотнений и механических применений. Как одна из самых технологически продвинутых компаний в отрасли, Real Seal имеет полностью оборудованную лабораторию, в которой работают химики и технический персонал.Компания может помочь в решении проблем проектирования и разработать материалы, отвечающие конкретным критериям. Свяжитесь с Real Seal сегодня, если у вас возникнут какие-либо вопросы, связанные с вашими потребностями в вакуумном уплотнении.

Камера и пылесос

Современные изобретения

Нас окружают изобретения, облегчающие нашу жизнь. Трудно представить жизнь без пылесоса, и всем нам будет не хватать возможности запечатлеть свою жизнь на фотографиях. Эти и другие изобретения — результат деятельности многих творческих людей, иногда посвящающих свою жизнь одному проекту.От изобретателей требуется большая настойчивость — Томас Эдисон, например, испробовал тысяч экспериментов, прежде чем довел до совершенства свою конструкцию лампочки.

Камера

В наши дни, когда существуют одноразовые фотоаппараты, цифровые фотоаппараты и телефоны с фотоаппаратами, трудно представить время, когда люди не могли записывать свои воспоминания в цвете одним нажатием кнопки. До 1888 года фотография была дорогой, а необходимое оборудование — громоздким. Но затем Джордж Истман разработал рулонную пленку и запатентовал первую портативную ручную камеру Kodak.В камере была предварительно загружена пленка, и после 100 кадров владелец отправил всю камеру в компанию Eastman Kodak, где пленка была снята и проявлена. Компания Kodak загрузила новую пленку в камеру и отправила фотографии и камеру обратно владельцу. Другими словами, слоган Истмана «Вы нажимаете кнопку, а мы делаем все остальное» был очень точным!

Камера может представлять собой очень сложную машину с механизмами фокусировки, вспышками и другими функциями, но в самом простом виде для нее необходимы всего три основных элемента:

• Линза. Свет отражается от объекта во всех разных направлениях. Выпуклая линза изгибает световые лучи и фокусирует их так, чтобы они сходились в одной точке. В этот момент формируется перевернутое перевернутое «реальное изображение» объекта. (Вы можете увидеть, как объектив фокусирует свет, если поднесите его к листу белой бумаги перед окном. Солнечный свет должен появиться на бумаге в виде небольшого яркого луча.) Чтобы сделать снимок, объектив камеры должен фокусировать свет отражается от сцены перед ней в небольшую область на светочувствительной поверхности.
• Светочувствительный материал. В фотоаппарате объектив фокусирует свет в точку на пленке . Пленка обрабатывается химическими веществами, которые подвергаются химической реакции под воздействием света, таким образом записывая изображение. Поскольку пленка светочувствительна, ее нужно проявлять в темном помещении. Прежде чем вы получите готовую картинку для своего альбома, проявка включает в себя несколько этапов и использование различных химикатов.
• Затвор. Так как пленка очень чувствительна к свету, она испортится, если подвергать ее слишком долгому воздействию света.Затвор — это часть камеры между объективом и пленкой — он контролирует, когда и как долго свет может достигать пленки. Когда вы делаете снимок, затвор открывается, позволяя свету попадать на пленку, а затем закрывается почти сразу. Как долго затвор остается открытым (время выдержки ) зависит от того, насколько чувствительна ваша пленка и сколько света в ней. В яркие солнечные дни жалюзи нужно будет оставаться открытыми гораздо меньше времени, чем ночью.

Вы можете спросить, почему реальное изображение перевернуто и перевернуто.Это связано с тем, что свет, отражающийся от нижней части объекта, должен быть отклонен линзой вверх, а свет сверху должен быть отклонен вниз. Они будут пересекаться, поэтому при создании изображения оно будет перевернуто. То же самое происходит бок о бок, поэтому изображение также перевернуто.

Самый ранний тип камеры назывался camera obscura , что в переводе с латыни означает «темная комната». Она состояла из темной комнаты с крошечным отверстием для прохождения света. Отверстие действовало как линза, потому что позволяло свету проникать только как единый узкий луч; этот луч создавал перевернутое изображение внешних объектов на стене напротив отверстия.Поскольку Аристотель упоминает этот тип фотоаппарата в своих трудах, мы знаем, что он использовался для наблюдения за солнцем еще в 300 г. до н. Э.! В конце концов камера-обскура была сделана из большой коробки с линзами для переворачивания изображения вверх. Историки считают, что такие художники, как Йоханнес Вермеер, использовали их для просмотра изображения сцены, которую они хотели нарисовать.

Камера-обскура выполняет только половину того, что делает современная камера: она фокусирует свет, отражающийся от объектов, в единый узкий луч, который создает реальное изображение объектов.Но это только произвело изображение; он этого не записывал. Только в начале 19 века ученые разработали светочувствительные пластины, которые могли получать изображение. И первые методы были не очень эффективными — фотографические изображения были результатом 8 часов и более воздействия света. В конце концов француз по имени Дагер изобрел дагерротип — процесс фотографирования на металлических пластинах. Время экспозиции было значительно короче — от 10 до 20 минут — но все же достаточно, чтобы объяснить, почему люди не пытались улыбаться на этих старых фотографиях! Усилиями многих разных людей время выдержки было сокращено до нескольких секунд к середине 1800-х годов.Когда Истман придумал, как свернуть пленку, чтобы ее можно было разместить в ручной камере, фотография стала доступной для масс, и с тех пор камеры стали незаменимыми!

Технологии видеокамер продолжают развиваться. Сегодняшние цифровые фотоаппараты полностью избавляются от пленки. Свет фокусируется на полупроводнике, который регистрирует его электронным способом, а не химически, как это делает пленка. Затем электронные импульсы преобразуются в единицы и нули компьютерного языка, создавая изображение, состоящее из крошечных цветных точек или пикселей.Эти изображения можно легко изменить, изменить размер, отправить по электронной почте или загрузить на веб-сайты.

Хотите сделать свой собственный фотоаппарат obscura ? Ее также называют камерой-обскурой, и вы можете сделать ее с помощью этого научного проекта.

Пылесос

Представьте, что вы хотите пропылесосить ковры в начале 20 века. Вам нужно будет позвонить в службу уборки пылесосом от двери до двери, и она пришлёт к вам домой огромную машину, запряженную лошадьми. Шланги будут проходить через ваши окна, подключенные к бензиновому пылесосу на улице.Не очень удобно, правда? А когда в 1905 году был изобретен первый портативный электрический пылесос, он весил 92 фунта… тоже не очень удобно!

за прошедшие годы претерпели множество модификаций, от простых подметальных машин до мощных электрических всасывающих машин. Пылесос в том виде, в каком мы его знаем, был изобретен Джеймсом Мюрреем Спенглером в 1907 году. Он использовал старый вентиляторный двигатель для создания всасывания и наволочку на ручке метлы для фильтра. Он запатентовал свою «всасывающую подметальную машину», но вскоре после этого Уильям Х.Гувер купил свой патент и основал компанию Hoover Company по производству пылесосов. Десятидневная бесплатная пробная версия и распродажи Hoover быстро распространили пылесосы в домах по всей стране. На протяжении многих лет компания Hoover добавляла компоненты (такие как «колотушка») для удаления грязи с ковра, чтобы ее мог всасывать пылесос.

работают по принципу Бернулли , который гласит, что с увеличением скорости воздуха давление уменьшается. Воздух всегда будет течь из зоны высокого давления в зону низкого давления, чтобы попытаться уравновесить давление.Пылесос имеет впускное отверстие, через которое входит воздух, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит. Вентилятор внутри вакуума нагнетает воздух к выпускному отверстию с высокой скоростью, что снижает давление воздуха внутри в соответствии с принципом Бернулли. Это создает всасывание — воздух с более высоким давлением извне вакуума устремляется внутрь через впускной канал, чтобы заменить воздух с более низким давлением. Поступающий воздух уносит с собой грязь и пыль с вашего ковра. Эта грязь задерживается в фильтрующем мешке, но воздух проходит прямо через мешок и выходит из выхлопной трубы.Когда мешок полон грязи, воздух замедляется, увеличивая давление. Это снижает мощность всасывания вашего пылесоса, поэтому он не будет работать, когда мешок полон.

Сделать пылесос

Пылесос может отсасывать грязь с ковра, потому что воздух под высоким давлением снаружи течет в сторону воздуха низкого давления внутри. В электрическом вакууме вентилятор заставляет воздух внутри вакуума быстро перемещаться, что снижает давление воздуха, вызывая всасывание . Воздух с более высоким давлением извне всасывается, чтобы заменить воздух низкого давления, при этом грязь и пыль улавливаются фильтровальным мешком.

В этом проекте вы можете сделать пылесос с ручным насосом, который изменяет давление воздуха внутри него и создает всасывание с помощью поршня вместо вентилятора. Следуйте инструкциям по изготовлению пылесоса, затем прочтите объяснение того, как он работает! Взрослый может помочь с разрезанием.

Что вам понадобится:

• 2-литровая пластиковая бутылка из-под газировки
• Мяч для пинг-понга
• Лезвие для бритвы, ножницы для коробок или острые ножницы
• Лента
• Резьба
• Бумага
• Бумага тканевая

Чем вы занимаетесь:

1.Отрежьте дно бутылки с содовой примерно на 1/3 высоты от основания. Теперь вырежьте прорезь на одной стороне нижней трети бутылки — это позволит вам вставить ее внутрь верхней части бутылки, чтобы она могла действовать как поршень.

2. Вырежьте полоску бумаги размером 6х3 дюйма и сложите ее пополам вдоль для большей прочности. Приклейте каждый конец этой полоски к дну бутылки, чтобы получилась ручка для вашего поршня.

3. В верхней части бутылки прорежьте отверстие диаметром 3/4 дюйма примерно на 1-1 / 2 дюйма ниже горлышка.Это отверстие приведет к фильтровальному мешку.

4. Сделайте фильтровальный мешок для вашего пылесоса из куска папиросной бумаги размером 6х4 дюйма. Сложите бумажный прямоугольник пополам и скотчите стороны, чтобы получился пакет. Заклейте этим отверстие, которое вы сделали у горлышка бутылки.

5. Приклейте один конец нити к мячу для настольного тенниса. Поместите мяч в верхнюю часть бутылки. Проденьте свободный конец нити через горлышко бутылки и прикрепите его к внешней стороне бутылки так, чтобы мяч для пинг-понга висел чуть ниже горлышка.

Как работает это изобретение, которое вы только что сделали? Вдавите нижнюю часть бутылки в верхнюю и резко потяните назад. Это снижает давление воздуха внутри бутылки, потому что теперь есть больше места для того же количества воздуха. Воздух с более низким давлением внутри бутылки создает всасывание, втягивая воздух с более высоким давлением извне через рот. Теперь вставьте поршень обратно; это сжимает воздух и увеличивает давление, поэтому воздух выходит обратно из бутылки.Шарик для пинг-понга работает как клапан — когда вы нажимаете на поршень, он вдавливает шар в горлышко бутылки, так что воздух выходит через отверстие с фильтрующим мешком, а не выходит через рот.

Теперь включите пылесос! Попробуйте всосать панировочные сухари или крошечные бумажные шарики. Когда вы вытаскиваете поршень, они втягиваются в бутылку, а когда вы толкаете поршень внутрь, они вдавливаются в фильтр-мешок.

Поэкспериментируйте, чтобы узнать, как лучше всего использовать пылесос для бутылочек.Лучше ли быстро качать поршень? Следует ли вытаскивать поршень быстрее, чем нажимать на него? Можете ли вы придумать идеи по улучшению конструкции и эффективности вашего пылесоса? Попробуйте!

Изобретение микроволновой печи

Иногда люди изобретают что-то, потому что они пытаются — у них есть идея и они экспериментируют со способами ее воплощения. В других случаях изобретения происходят без каких-либо планов; так была изобретена микроволновая печь.

Во время Второй мировой войны ряд ученых работал над усовершенствованием радиолокационных систем для самолетов. Эти системы нуждались в магнетронах — электронных лампах, которые генерируют высокочастотные радиоволны — и им было необходимо их много. Но из-за своей сложности их можно было производить менее 20 штук в день. Затем Перси Спенсер, сотрудник компании Raytheon, разработал способ упростить магнетрон и увеличить производство. Благодаря его инновациям производство выросло до 2600 магнетронов в день, что значительно помогло военным усилиям.

Вскоре после окончания войны Спенсер случайно обнаружил другое применение магнетронов. Он продолжал радиолокационные исследования в лаборатории Raytheon и, стоя перед магнетроном, понял, что шоколадный батончик в его кармане тает. Его любопытство пробудилось, и он быстро проверил действие магнетрона на неоткрытый попкорн. Когда ядра взорвались, он понял, что действительно что-то замышляет!

Магнетроны излучают энергию в виде высокочастотных радиоволн, называемых микроволнами .(Узнайте о радиоволнах и электромагнитном излучении в нашей статье об энергии.) На этой частоте микроволны проходят через стекло, керамику и пластик, но поглощаются водой, жирами и сахарами. Это поглощение энергии «возбуждает» атомы, и пища нагревается.

Спенсер и Raytheon начали разработку микроволновой печи, и в 1947 году они выпустили первую коммерческую версию. Он стоил 5000 долларов, весил 750 фунтов и был 5 футов 6 футов в высоту. Более того, в нем использовалась система водяного охлаждения, которая требовала установки дополнительной сантехники везде, где использовалась микроволновая печь.Как вы понимаете, это не было мгновенным успехом.

Успех мог быть не мгновенным, но в данном случае он был неизбежен. Непрерывное развитие и технический прогресс в конечном итоге привели к появлению небольших эффективных микроволн, которые есть сегодня почти в каждом доме в Америке. И все началось с неприятного, липкого происшествия!

Узнайте больше!
Прочтите об Александре Грэхеме Белле, Томасе Эдисоне и братьях Райт, а также сделайте свою лампочку! Все это вы найдете в нашем первом уроке науки о современных изобретениях.

Вакуум пуст, как межзвездное пространство

С первым запуском пучков в 2008 году Большой адронный коллайдер (LHC) стал самой большой действующей вакуумной системой в мире. Он работает при различных уровнях давления и использует впечатляющий набор вакуумных технологий.

Вакуумная система три в одном

LHC необычен тем, что он имеет три отдельных вакуумных системы: одну для балочных труб, одну для изоляции криогенно охлаждаемых магнитов и одну для изоляции линии распределения гелия.

Чтобы избежать столкновения с молекулами газа внутри ускорителя, пучки частиц в LHC должны перемещаться в вакууме, пустом, как межзвездное пространство. В криомагнетиках и в линии распределения гелия вакуум служит другой цели. Здесь он действует как теплоизолятор, чтобы уменьшить количество тепла, которое просачивается из окружающей среды с комнатной температурой в криогенные части, температура которых поддерживается на уровне 1,9 К (-271,3 ° C).

Самая большая вакуумная система в мире

Имея в общей сложности 104 километра трубопроводов под вакуумом, вакуумная система LHC является одной из крупнейших в мире.Изолирующий вакуум, эквивалентный примерно 10 ^-6 мбар, состоит из впечатляющих 50 км трубопроводов с общим объемом 15 000 кубических метров, которых более чем достаточно, чтобы заполнить неф собора. Для создания этой вакуумной системы потребовалось более 250 000 сварных швов и 18 000 вакуумных уплотнений. Остальные 54 км труб под вакуумом — это балочные трубы, по которым проходят два луча LHC. Давление в этих трубах составляет от 10 ^-10 до 10 ^-11 мбар, вакуум почти такой же разреженный, как на поверхности Луны.Вакуумные системы LHC оснащены 170 ионизационными датчиками Баярда-Альперта и 1084 датчиками Пирани и Пеннинга для контроля вакуумного давления.

Вакуум тоньше межзвездной пустоты

Сверхвысокий вакуум необходим для труб, по которым перемещаются пучки частиц. Сюда входят 48 км дуговых секций, выдерживаемых при температуре 1,9 К, и 6 км прямых участков, выдерживаемых при комнатной температуре, где расположены системы управления пучком и зоны ввода для экспериментов.

В дугах сверхвысокий вакуум поддерживается за счет криогенной откачки 9000 кубометров газа.Поскольку балочные трубы охлаждаются до чрезвычайно низких температур, газы конденсируются и адсорбируются на стенках балочной трубы. Чтобы снизить давление ниже 1,013 × 10 ^-10 мбар (или 10 ^-13 атмосфер), требуется прокачка чуть менее двух недель.

Две важные конструктивные особенности поддерживают сверхвысокий вакуум в секциях с комнатной температурой. Во-первых, в этих секциях широко используется не испаряющееся «геттерное покрытие», разработанное и промышленное применение в ЦЕРНе, которое поглощает остаточные молекулы при нагревании.Покрытие представляет собой тонкую гильзу из сплава титан-цирконий-ванадий, нанесенную внутри балочных труб. Он действует как распределенная перекачивающая система, эффективная для удаления всех газов, кроме метана и благородных газов. Эти остаточные газы удаляются ионными насосами 780.

Во-вторых, секции, работающие при комнатной температуре, позволяют «отжиг» всех компонентов при 300 ° C. Отжиг — это процедура, при которой вакуумные камеры нагреваются снаружи для улучшения качества вакуума. Эту операцию необходимо выполнять через регулярные промежутки времени, чтобы поддерживать желаемое низкое давление.

Хотя эти технологии были разработаны для фундаментальных исследований, они нашли повседневное применение: например, технология сверхвысокого вакуума позволила значительно улучшить характеристики солнечных тепловых коллекторных панелей.

Почему космос — это вакуум?

Космос — это почти идеальный вакуум, полный космических пустот. А короче гравитация виноват. Но чтобы по-настоящему понять вакуум нашей Вселенной, нам нужно уделить время тому, чтобы понять, что такое вакуум на самом деле, а что нет.

Итак, что такое вакуум и почему космос не является настоящим вакуумом?

Во-первых, забудьте про пылесос как аналог космического вакуума, — сказала Live Science Джеки Фээрти, старший научный сотрудник отдела астрофизики Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. Бытовая чистящая машина эффективно заполняет собой грязь и пыль, оставленную с вашего ковра. (То есть пылесос использует перепад давления для создания всасывания. Пылесос может быть лучшим названием, чем пылесос).Но в космическом вакууме все наоборот. По определению, вакуум лишен материи. Космос — это почти абсолютный вакуум, не из-за всасывания, а потому, что он почти пуст.

Связанный: Что произойдет, если вы выстрелите из пушки в космосе?

Эта пустота приводит к очень низкому давлению. И хотя невозможно воспроизвести пустоту космоса на Земле, ученые могут создавать среду с чрезвычайно низким давлением, называемую частичным вакуумом.

Даже без аналогии с пылесосом «понимание концепции вакуума почти чуждо, потому что оно настолько противоречит тому, как мы существуем», — сказал Фаэрти. Наш человеческий опыт полностью ограничен очень плотной, многолюдной и динамичной частью Она сказала, что нам может быть трудно по-настоящему понять ничто или пустоту. Но на самом деле то, что нормально для нас на Земля , на самом деле является редкостью в контексте Вселенной, подавляющее большинство которой почти пустой.

Гравитация — король

В среднем космос все равно был бы довольно пустым, даже если бы у нас не было гравитации. «По сравнению с объемом вселенной, в которую вы поместите это вещество, не так много всего», — считает астрофизик-теоретик Калифорнийского технологического института Кэмерон Хаммелс. Средняя плотность Вселенной, согласно НАСА , составляет 5,9 протонов (положительно заряженная субатомная частица ) на кубический метр. Но затем гравитация усиливает пустоту в определенных регионах Вселенной, заставляя материю во Вселенной собираться.

В принципе, любые два объекта с массой будут притягиваться друг к другу. Это гравитация. Другими словами, «материя любит окружать другую материю», — сказала Фаэрти. В космосе гравитация сближает близлежащие объекты. Вместе их коллективная масса увеличивается, и больше массы означает, что они могут создавать более сильное гравитационное притяжение, с помощью которого втягивает еще больше материи в их космическое скопление. Увеличивается масса, затем гравитационное притяжение, затем масса. «Это эффект побега», — сказал Хаммелс.

Поскольку эти гравитационные горячие точки притягивают соседнюю материю, пространство между ними эвакуируется, создавая так называемую космическую пустоту , сказал Хаммелс.Но вселенная началась не так. После Большого взрыва материя во Вселенной рассеялась более равномерно, «почти как туман», — сказал он. Но за миллиарды лет гравитация собрала эту материю в астероиды, планеты, звезды, солнечные системы и галактики; и оставляя между собой пустоты межпланетного, межзвездного и межгалактического пространства .

Но даже космический вакуум не чист. Между галактиками на меньше одного атома в каждом кубическом метре, что означает, что межгалактическое пространство не полностью пусто.Однако в нем гораздо меньше материи, чем любой вакуум, который люди могли бы смоделировать в лаборатории на Земле.

Между тем, «Вселенная продолжает расширяться», — сказал Фээрти, заверив, что космос останется в основном пустым.