Pompa Geryk a due cilindri a stantuffo a olio


Zambelli e Omodei, Torino; 1902; 57x32x73 cm; ghisa, ottone, acciaio

Idealmente, con la macchina pneumatica a stantuffo si potrebbe avvicinare indefinitamente il vuoto con successivi colpi di pistone, ma due cause principali non lo permettono:

lo spazio nocivo, cioè lo spazio che resta fra il cilindro, le valvole e il pistone quando questo è alla fine della corsa;
gli interstizi attraverso i quali avvengono rientri d'aria, soprattutto intorno ai pistoni e alle valvole che non chiudono perfettamente.

Lo spazio nocivo, supposto come unica causa, fa tendere la pressione verso un limite teorico.

Per evitare sia lo spazio nocivo sia gli interstizi, fra i vari metodi utilizzati si è fatto ricorso alla parziale sostituzione della testa del pistone di materia solida con una sostanza liquida, tipicamente un olio per prevenirne la diffusione del vapore a bassa pressione. Una macchina di questo tipo, ideata da Geryk nel 1892 e detta a stantuffo a olio, fu molto usata nel primo quarto del XX secolo, anche come pompa preparatoria per successive macchine per alto vuoto.

In questa pompa, un olio copre lo stantuffo S. Un canale R per l'aria comunica col recipiente da vuotare; l'aria di questo giunge, attraverso il foro F nell'involucro del cilindro, alla camera C. Quando lo stantuffo viene sollevato, in C resta imprigionata una porzione d'aria; quando lo stantuffo è al massimo della sua corsa verso l'alto, lo strato d'olio comprime l'aria nella parte conica sopra di esso e la valvola V1, tenuta da una molla, viene sollevata dal pistone; l'aria viene espulsa nella camera D, attraverso l'olio che ne occupa il fondo, e poi verso l'ambiente tramite il condotto N. Quando lo stantuffo si abbassa, nella camera sottostante vi è altra aria già pervenuta da R attraverso il tubo T, mentre tra V1 e S si forma il vuoto. La discesa dello stantuffo richiederebbe uno sforzo notevole quando in R vi fosse ancora aria a pressione quasi normale: ma l'aria passa dalla camera sottostante fino in C attraverso la valvola V2, finché il foro F non torna in comunicazione con C. Il tubo T serve anche ad evitare che all'inizio del sollevamento di S, formandosi il vuoto tra essi e il fondo del cilindro, occorra uno sforzo eccessivo al sollevamento stesso. Quando in R la pressione è molto ridotta, V2 cessa di funzionare e anche T non è più utile.


Pompa a stantuffo ad olio

Con una buona pompa Geryk si potevano ottenere pressioni dell'ordine di 10^-2 mmHg, ma accoppiandone due, di modo che ciascuna sia collegata all'altra facendo il vuoto nello spazio D della precedente (ottenendo una macchina a doppio effetto) e impiegando olii a minore pressione di vapore saturo, si riuscivano ad ottenere pressioni dell'ordine di 10^-4 mmHg .

La macchina a stantuffo ad olio di Geryk conservata nel Museo è a doppio effetto ed è mossa da un bilanciere spinto da una biella collegata ad un volano di notevole massa. Essa è in ottimo stato di conservazione e funzionante: fu acquistata con i fondi dell'Ufficio centrale del corista normale per 650 lire, come si legge nel Registro delle fatture dell'Istituto.

(Daniele Rebuzzi)