> Энциклопедический словарь Гранат, страница 361 > Пневматическая почта имеется в некоторых больших городах

Пневматическая почта имеется в некоторых больших городах

Пневматическая почта имеется в некоторых больших городах (Берлине, Вене, Париже) и служит для пересылки особенно спешных писем (по возвышенному тарифу). Устройство П. п. основано на применении давления атмосферного и сжатого воздуха. Пересылка писем из одного почтового отделения в другое производится через посредство центральной станции; поэтому достаточно рассмотреть манипуляции, соответствующия пересылке писем из конечной станции в центральную и наоборот. На центральной станции находятся два больших резервуара: один С с сгущенным воздухом, другой V с разреженным; насос, приводимый в движение мотором, постоянно перекачивает воздух из V в С и тем поддерживает их в одном и том же состоянии. Каждая из конечных станций соединяется подземной трубой R, имеющей диаметр в 61/и см., с центральной станцией; каждая такая труба на центральной станции дает два разветвления, которые служат для того, чтобы при помощи кранов в или с сообщать трубу с резервуаром V или с резервуаром С. На двух концах трубы имеются отверстия К и К, плотно замыкающияся дверцами. Конечный отрезок трубы снабжен двумя кранами, находящимися по обе стороны отверстия К: из них кран Н служит для сообщения с пространством R, а кран h—с атмосферным воздухом. Пересылаемия письма укладываются в обтянутые кожей цилиндры, которые почти плотно входят в трубу. Когда служащий конечной станции желает отправить такую посылку на центральную

Пневматическая машина, или разрежающий воздушныи насос, принадлежит к числу важнейших и необходимейших инструментов в физике. Изобретен околс 1650 г. Отто фон Герике; с тех пор подвергало; множеству изменений и усовершенствований.—Простейшая форма воздушного насоса изображена на рисунке 1. СС—латунный цилиндр; внутри его находится поршень А, плотно примыкающий к стенкам; рукою двигают втот поршень то вверх, то вниз. От дна цилиндра книзу отходит вертикальный канал, который черезт трубки в, t,p, а и b (последняя кончается отверстием и. средине плоской тарелки dd) устанавливает сообщение между цилиндром и тем пространством д, из которого должен быть удален воздух (на рисунке 1 таким пространством служит полость стеклянного колокола, поставленного на тарелку dd, ради плотного соприкоснове-

Рисунок 1.

ния края колокола примазываются к тарелке свиным салом или особой замазкой. Под колоколом изображен бароскоп). Поршень А состоит из нескольких частей, а именно: полого, вверху просверленного тела К, сделанного из латуни и с боков обтянутого замшей, и металлического тела L, ввинченного в К снизу; тело L также просверлено насквозь и в верхней своей части снабжено клапаном, сделанным из куска свиного пузыря, запирающого отверстие капала; по сторонам отверстия в клапане имеются два прореза, как показано на рисунке 2, изображающем клапан сбоку и сверху. Этот клапан плотно прижимается к отверстию, когда давление воздуха бывает сверху. больше, чем снизу; вт“ противном случае он открывается. Если станем тянуть поршень А (находящийся вначале на дне цилиндра) кверху, то под ним образуется разреженное пространство, вследствие чего из-под колокола д часть воздуха перейдет в цилиндр. Доведя поршень до верхнего конца цилиндра, закроем кран г и таким образом прервем сообщение между цилиндром и колоколом и станем надавливать на поршень; воздух, втянутый в цилиндр, не имея прохода через г, будет сгущатьсяи через несколько времени, достигнув упругости, «ревышающей упругость атмосферного воздуха, под-шмет клапан и станет сквозь него выходить наружу. и£ак скоро поршень доведен до дна цилиндра, надо снова открыть кран г; повторяя те же манипуляции, виы удалим из пространства 7 новое количество воздуха я так далее—Так как повторное открывание и закрывание крана г утомительно и замедляет зыкачивание, то вместо этого крана снабжают отверстие в дне цилиндра клапаном, подобным вышеописанному.

Этот нижний клапан открывается при выдвигании поршня и закрывается при вталкивании его. — Степень достигнутого разрежения воздуха меряется с помощью бароманометра, который у небольших ручных насосов может быть устроен, как показано на рисунке 1. Стеклянная трубка b около 80 см. длины нижним концом погружена в чашку с ртутью; вверху она изогнута и с помощью каучуковой трубки соединена с насосом. Если кран и открыт, то ртуть в трубке b действием атмосферного давления подымается тем выше, чем значительнее разрежение,. Если бы возможно было осуществить под колоколом

Рисунок 3.

насоса совершенную пустоту, то высота ртутного столба, поднявшагося в трубке b, равнялась бы высоте барометра. Однако, это невозможно, во-первых, потому, что при каждом ходе поршня воздух, находящийся в насосе, только разрежается, но никогда не удаляется сполна; во-вторых,потому, что даже при самой совершенной конструкции воздушного насоса между поршнем и дном цилиндра нельзя избежать промежутка, так называемым вредного пространства, в котором всегда остается воздух атмосферной упругости, когда поршень доведен до дна цилиндра. Этот воздух при поднятии поршня распространяется по всему цилиндру, получая уменьшенную упругость, соответствующую занятому объёму; и если теперь воздух под колоколом разрежен уже до этой же степени, то всякое дальнейшее качание является

Рисунок 4 и 5.

ия, остающагося на месте. Когда поршень опускается, клапан а входит в коническое отверстие d дна цилиндра, так что верхняя плоскость клапана совпадает с плоскостью дна, и поршень может плотно прилегать к дну. Таково же устройство поршня в другом цилиндре S. Поршн и приводятся в движение колебательным перемещением рычага с помощью зубчатой передачи; один поршень поднимается (всасывая воздух из-под колокола Р, рисунок 3), а другой в это время опускается, выдавливая воздух из-под себя через свой клапан наружу. Средина тарелки т (рисунок 4) снабжена винтом, к которому можно привинчивать различные приборы. Отсюда идет канал, разветвляющийся потом на две части, ведущия к тому и другому цилиндру. Манометр, имеющий вид укороченного сифонного барометра, помещается в длинном и узком стеклянном колпаке д (рисунок 4), который сообщается с каналом машины; сообщение это может быть прекращено с помощью особого крана. Высота манометра—около 20 см.; его закрытое колено все наполнено ртутью, которая начинает падать, когда давление на поверхность ртути в открытом колене понижается приблизительно до 1/и атмосферы. При дальнейшем разрежении разность уровней ртути указывает давление воздуха, остающагося под колоколом. При впускании воздуха в машину ртуть с силой устремляется в закрытое колено; чтобыбезцельным: воздух из-под колокола не будет переходить в цилиндр.

Двухцилиндровый воздушный насос представлен на рисунке 3 в общем виде, на рисунке 4—в разрезе, причем плоскость разреза для левой части прибора проходит через средину цилиндра D, а для правой части—через средину всего прибора. На рисунке 5 показано устройство поршней; здесь виден посредине конический клапан, прижимаемый к отверстью пружиною; он отворяется, если на него производится давление снизу. Самое тело поршня состоит из стопки консаных кружков и сжимающих их металлических пластинок. Сквозь поршень проходит стержень са (рисунок 4), внизу которого находится конический клапан а. Когда поршень поднимается, то с ним поднимается и стержень са; но вскоре насадка с сталкивается с крышкою цилиндра, и тогда поршень движется с некоторым трением вдоль стержуменыпитв риск разбития манометра, вверху закрытого колена делают перехват, задерживающий течение ртути.—Для уменьшения влияния «вредного пространства» служит кран Вабине (h на рисунке 4). Сущность этого приспособления состоит в том, что по достижении известной степени разрежения прекращается сообщение колокола с цилиндром D, а вместо того уетанавливаотся сообщение цилиндра D с цилиндром S через оосбое отверстие в дне последняго. После этого уже гдин только цилиндр S сосет воздух из-под колокола; когда же в S поршень опускается (а в D поднимается), то воздух, находящийся под поршнем в пилиндре S, но сгущается, а без сгущения перегоняется в цилиндр D; таким образом, когда поршень в цилиндре S достигает дна, то вредное пространство здесь содержит не воздух атмосферной упругости, а лишь весьма разреженный воздух. Когда затем поршень в S начинает подниматься (а в D опускаться) сообщение между обоими цилиндрами прекращается благодаря закрытью донного клапана в D, и воздух, находящийся в D, через клапан в поршне выгоняется наружу. Устройство крана Бабине изображено на рисунке 6 и 7. Он имеет по окружности три канала (в виде буквы Т): один из них ведет к цилиндру D (на рисунках—вверху); другой ведет через особую трубку (внизу рисунка) к упомянутому выше отверстью в дне цилиндра S; наконец, третий ведет к колоколу R (слева на рисунках). Покуда кран находится в положении рисунок 6 (этому соответствует также изображенное на рисунке 4), оба цилиндра находятся в сообщении с колоколом и каждый по очереди сосет оттуда воздух. Как скоро этим путем достигнута такая степень разрежения, что дальнейшее качание уже не сопровождается новым падением манометра, тогда кран h поворачивается на четверть оборота, в положение рисунок 7. Этим устанавливается сообщение между обоими цилиндрами, а сообщение между цилиндром D и колоколом R прерывается. Тогда при дальнейшем выкачивании манометр продолжает падать, покуда не будет доетнг-

Рнс. 8.

377

нут новый предел разрежения. С помощью крана Бабинф возможно бывает достигнуть под колоколом упругости воздуха всего в 1 миллиметр. В одноцилиндровом насосе двойного действия воздух из-под колокола всасывается попеременно то в нижнюю, то в верхнюю половину цилиндра, сообразно с тем, идет ли поршень кверху или книзу. Строятся также насосы двойного действия с двумя цилиндрами; они дают весьма быстрое разрежение.—В масляных насосах (наиболее распространенная разновидность носит название Geryk) воздух из вредного пространства вытесняется особым сортом минерального масла, которым наполнена часть цилиндра; поэтому здесь уже с одним цилиндром и поршнем можно достигать более высоких степеней разрежения, чем с помощью обыкновенных поршневых насосов, а именно до /« миллиметров. ртутного столба. Масляный насос с двумя цилиндрами, работающими последовательно, позволяет достигнуть разрежения в 0,0002 миллиметров.—Весьма распространены в физических кабинетах и лабораториях ртутные насосы. Одни из них—гидростатические—основаны на непользовании Торичеллиевой пустоты, как, например, насос Теплера (или Менделеева), имеющий след. устройство (рисунок 8): от стеклянного резервуара А идет бниз

трубка, посредством каучуковой трубки сообщающаяся с сосудом В, содержащим ртуть. Кверху от А отходит другая, тонкая трубка, опущенная концом в ртуть G. Наконец, третья трубка а сообщает резервуар А через О с тем пространством, откуда должен быть выкачан воздух. К этой третьей трубке приделан манометр. Размеры прибора: bd— 78 см.; с/= 76 см. Для выкачивания поднимают сосуд В так, чтобы ртуть, вытесняя воздух, заполнила А и частью перелилась в С и d; затем опять опускают В: тогда часть воздуха из выкачиваемого пространства через Оа придет в А; затем те же манипуляции повторяются. Ртуть, выливающуюся в стаканчик d, по временам переливают в В.—Другие ртутные насосы—гидродинамические (из них типический—насос Шпрен-еля)—основаны на том факте, что ртуть, протекая отдельными каплями по узкой трубке мимо резервуара, содержащого воздух, увлекает этот воздух с собого.

Ртутные насосы наиболее совершенных конструкций могут давать разрежение до 9 и даже до 7 миллионных долей миллиметров.—Бунзен, заменив ртуть водою, построил «водяно-воздушный», или «водоструйный», насос, который бывает крайне дешев и является очень удобным в случаях, когда не требуется большого разрежения (в выкачиваемом пространстве остаются водяные пары, упругость которых—около 10—15 миллиметров.). Одна из разновидностей Бунзенова насоса изображена на рисунке 9: вода из водопровода течет по Ап и через В удаляется трубка DC идет от выкачиваемого пространства. Протекающая струя воды уносит с собою из этого пространства воздух.—В новейшее время изобретением насосов, черезвычайно остроумных, практичных, быстродействующих и дающих весьма совершенное разрежение, прославился немецкий физик Гедф (Gaede). Поршневой насос Геде похож на масляные насосы типа Ге-

рик, с тою разницей, что здесь имеются в одном цилиндре три последовательно соединенных насоса (рисунок 10): а, 6, с d—перегородки, их ограничивающия; А, В, С—три поршня на общем стержне В; они не прикреплены к нему, а могут скользить вдоль него; о—клапаны. На шлиф R надевается выкачиваемый прибор; воздух выходит из насоса через отверстие q. Проникающие в насос водяные пары, сжимаясь под поршнем, конденсируются и образуют с находящимся в насосе маслом эмульсию; особым приспособлением в верхней части насоса из этой эмульсии удаляется вода, так что в насос возвращается чистое масло. Так как притом количество масла здесь весьма невелико, то упругость выделяющихся из него газов и паров совершенно ничтожна; в течение 1—5 минут насос выкачивает рентгенову трубку; достижимое о

С помощью его разрежение— - миллиметров. Насос приводится

2UUUU

в действие вручную, вращением колеса; внешний вид его показан на рисунке 11.—Вращающийся ртутный насос Геде по устройству несколько похож на газовые часы (смотрите гаг светильный); но только в газовых ча“

сах вращение прибора является следствием движения газа, 8десь же газ движется вследствие вращения прибора. Разрез этого насоса (в главнейших чертах) изображен на рисунке 12: GG—чугунный корпус; внутри его находится вращающийся фарфоровый или металла-

Рпс. 12.

ческий барабан из трех отделений; М, ZX,Z%—стенки этого барабана. Более половины прибора наполнено ртутью (QQ). Когда нужно образовать пустоту в каком-нибудь пространстве, то сообщают это пространство с вращающимся насосом, а этот последний, в свою очередь, сообщают с вспомогательным насосом, разрежающим до 10—20 миллиметров. (например, водоструйным). Сначала пускают в ход вспомогательный насос, образующий предварительное разрежение в насосе Геде и в выкачиваемом пространстве. Затем приводят во вращение барабан (вручную или небольшим мотором). Вращение барабана происходит против часовой трелки. Тогда пространство камеры Wx будет увеличиваться; сюда будет входить через отверстие Ь, воэдух из не показанной на рисунке эапасной камеры и из выкачиваемого прибора. Когда же камера Wx займет положение Wt, то отверстие Lx придет в иа и-будет закрыто ртутью; воздух, всосанный камерою Wt, будет выдавливаться отсюда ртутью через спиральный ход на окружности барабана и попадет в пространство между барабаном и корпусом; отсюда он забирается вспомогательным насосом.—Значение вспомогательного насоса заключается в том, что разность уровней ртути внутри барабана и вне его при полном выкачивании не превышает 20 миллиметров., тогда как если бы вращающийся насос сообщался прямо с атмосферой, то при тех же условиях мы имели бы разность уровней в 760 миллиметров., что повлекло бы за собой необходимость Дать насосу огромные размеры. В действительности он имеет всего 30 см. высоты и может дать в течение 15 минут разрежение до —мм—В качествевспомогательного насоса Геде рекомендует им же построенный вращающийся «капсюльный» насос, изображенный па рисунок 13: цилиндр А вращается около своей

оси внутри цилиндрической же (эксцентричной) полоота корпуса G. В А имеются две радиально расположенные задвижки, которыя, отталкиваясь друг от друга пружиною, прижимаются к стенкам полости. При вращении А по направлению, указанному стрелкою, задвижки черпают воздух, приходящий из пространства, сообщенного с С, и переносят его через клапан D в не изображенную па рисунке запасную камеру, откуда он выходит через отверстие I. Сам по себе этот насос дает разрежение до 0,01 миллиметров.—Из насосов, построенных Геде, особенно замечателен т. наз. молекулярный насос. Принцип, на котором он основан, совершенно нов и заключается в след. Пусть А (рисунок 14) будет цилиндр, вращающийся на оси а и эа-ключенный в полости корпуса В. Полость имеет выемку, простирающуюся от я до т. Если А вращается по стрелке, то воздух в выемке будет, вследствие внутреннего трения, уноситься от я к т. Поэтому, если соединить отверстия и и тс манометром М, то получится некоторая разность давлений: ртуть манометра будет стоять в левом колене у р, в правом у о. Разность давлений будет тем более, чем быстрее вращается цилиндр А и чем больше внутреннее трение газа. Но-по эакону Максуэла внутреннее трение газа при постоянной температуре в широких пределах но зависит

-от давления. Поэтому если мы при известной скорости вращения цилиндра А имеем в т давление 760 миллиметров., а в м—750 миллиметров., то, разредив воздух в нашей полости так, чтобы в т было давление 50 миллиметров., мы получим в в—40 миллиметров.; и если бы закон Максуэла оставался верным при всяких разрежениях, то, разредив воздух в полости до такой степени, чтобы давление в т было 10 миллиметров., мы получили бы у и 0 миллиметров., т. е. идеальную пустоту. Отсюда видно, что для получения высоких разрежений по новому принципу необходимо произвести предварительное выкачивание вспомогательным насосом. Действительное устройство молекулярного насоса показано на рисунке 15 (разрез перпендикулярно оси

вращения) и 16 (разрез через ось вращения). А—вращающийся цилиндр; В—боковая поверхность корпуса; ЕЕ—его стенки; через них проходит ось вращения < Выемки, или желобки, D врезаны в цилиндре А. В них входят пластинки С, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса. F—резервуары, наполненные маслом, которое, между прочим, служит для того, чтобы не дать наружному воздуху проникнуть в полость прибора. G—установочное приспособление, которое предохраняет поверхность желобков от соприкосновения с пластинками С. Н—шкив для ремня. Если А вращается по стрелке, то при т газ сгущается, при празрежается. На В находится плотно пригнанная насадка К. В ней находятся каналы, соединяющие желобки цилиндра А «последовательно», т. е. так, что место сгущения газа в одном желобке соединяется с местом разрежения в следующем желобке; действия отдельных желобков, благодаря этому, суммируются. Место наибольшого разрежения приходится посредине

цилиндра; сюда приделана широкая трубка, соединяемая с выкачиваемым пространством. Места наибольшей плотпости газа соответствуют концам цилиндра и посредством трубки Т соединяются с вспомогательным насосом. На рид. 17 показан внешний вид насоса

Рисунок 17.

(он находится с левой стороны). Каучуковая трубка идет от него к вспомогательному насосу. Молекулярный насос приводится в действие мотором в х/,оилы; мотор и насос укреплены на общей доске. Производительность молекулярного насоса указывается след. цифрами: по истечении 2 минут действия он дает разрежение до 0,0003 миллиметров.; в 3 мин.—0,00001 миллиметров., в 4 мин.—0,000002 миллиметров. Он дает возможность получить разрежение в 0,0000002 миллиметров., недостижимое никаким другим насосом. Одно из важных его преимуществ состоит в том, что он одинаково легко откачивает как газы, так и пары; таким образом, при работе с ним осушающия средства являются излишними.— Последнее изобретение Геде представляет диффузионный насос. Принцип его опять-таки является вполне но»

вым и состоит в след. В пространстве А, сообщенном, с одной стороны, с вспомогательным насосом, разрежающим до 0,1 миллиметров., а с другой—с выкачиваемым прибором, находится некоторое количество ртути; эту ртуть нагревают горелкой, причем из нея выделяются пары. Чтобы эти пары не попадали ни в выкачиваемый прибор, ни в вспомогательный насос, пространство А с обоих концов охватывается двумя холодильниками. Сообщение пространства А с выкачиваемым прибором имеет место посредством очень узкой щели, через которую воздух посредством диффузии переходит в А; затем этот воздух удаляется вспомогательным насосом. Диффузионный насос даетразрежение до миллиметров. Скорость выкачивания такаяже, как у вращающагося ртутного насоса. Насос может служить для выкачивания всяких паров, э“ исключением ртутных. Он имеет то преимущество, что благодаря отсутствию движущихся частей не дает никаких сотрясений; он дешев и отличается простотою устройства.—Для сгущения воздуха в каком-нибудь пространстве служат нагнетательные насосы. Нагнетательный насос можно получить из разрежающого насоеа с клапанами, если переделать в нем клапаны так, чтобы они открывались в обратную сторону (таков, например, велосипедный насос).—Капсюльный насос Гедв может служить, как нагнетательный: пространство, где надо сгустить воздух, сообщается тогда е соплом h

А. Бачинский“

станцию, он вкладывает свои цилиндры в отверстие К, закрывает его, открывает краны h и Н и дает электрический сигнал на центральную станцию. Служащий центральной станции, получив этот сигнал, сообщает трубу R с резервуаром разреженного воздуха, закрывая кран с и открывая кран в; тогда атмосферный воздух, врываясь в h, гонит посылку по трубе от К до К. Когда она прибудет в К, служащий запирает кран в и извлекает цилиндры,—Если, наоборот, нужно послать посылку с центральной станции на конечную, то служащий центральной станции, при закрытых кранах в и с кладет цилиндры в К, закрывает дверцу; затем, дав сигнал на станцию назначения, открывает кран с; служащий на станции назначения, получив сигнал, открывает краны Н и h, и сжатый воздух гонит посылку по трубе до К. Тогда здесь закрывают кран Н, открывают отверстие К и вынимают посылку.—Движение таких посылок совершается со скоростью до Вг версты в минуту. Л. Бачинский.