Jak działa pompa próżniowa?

Próżnia jest przestrzenią pozbawioną materii, w której ciśnienie gazowe wewnątrz tej objętości znajduje się poniżej ciśnienia atmosferycznego. Główną funkcją pompy próżniowej jest zmiana ciśnienia w zawartej przestrzeni, aby stworzyć pełną lub częściową próżnię mechanicznie lub chemicznie. Ciśnienie zawsze będzie starać się wyrównać w połączonych regionach, ponieważ cząsteczki gazu płyną z wysokiego do niskiego, aby wypełnić cały obszar tej objętości. Dlatego, jeśli wprowadzono nową przestrzeń niskociśnieniową, gaz naturalnie będzie płynie z obszaru wysokiego ciśnienia do nowego obszaru niskiego ciśnienia, aż będą miały równe ciśnienie. Zauważ, że ten proces próżniowy nie jest tworzony przez [ssanie „gazy”, ale pchanie cząsteczek. Pompy próżniowe zasadniczo przenoszą cząsteczki gazu z jednego regionu do drugiego, aby stworzyć próżnię poprzez zmianę stanów wysokiego i niskiego ciśnienia.
Podstawy pompy próżniowej
Ponieważ cząsteczki są usuwane z przestrzeni próżniowej, usunięcie dodatkowych dodatkowych staje się wykładniczo trudniejsze, zwiększając w ten sposób wymaganą moc próżni. Zakresy ciśnieniowe są umieszczane w kilku grupach:
Szorstka / niska próżnia: 1000 do 1 mbar / 760 do 0,75 Torror
Drobna / średnia próżnia: 1 do 10-3 mbar / 0,75 do 7,5-3 Torr
Wysoka próżnia: 10-3 do 10-7 mbar / 7,5-3 do 7,5-7 Torr
Ultra-wysoka próżnia: 10-7 do 10-11 mbar / 7,5-7 do 7,5-11 Torr
Ekstremalna wysoka próżnia: <10-11 mbar / <7,5-11 Torr
Pompy próżniowe są klasyfikowane według zakresu ciśnienia, który mogą osiągnąć, aby pomóc w odróżnieniu ich możliwości. Te klasyfikacje to:
Pompy pierwotne (podkładowe), które obsługują szorstkie i niskie zakresy ciśnienia próżniowego.
Pompy wspomagające obsługują niskie i średnie zakresy ciśnienia.
Pompy wtórne (wysokie próżniowe) obsługują wysokie, bardzo wysokie i ultra wysokie zakresy ciśnienia próżniowego.

W zależności od zapotrzebowania na ciśnienie i zastosowania działające technologie pompy próżniowej są uważane za mokre lub suche. Mokre pompy wykorzystują olej lub wodę do smarowania i uszczelniania, podczas gdy suche pompy nie mają płynu w przestrzeni między mechanizmami obracającymi się lub częściami statycznymi, które są używane do izolowania i ściskania cząsteczek gazu. Bez smarowania suche pompy mają bardzo ciasne tolerancesto działają skutecznie bez zużycia. Spójrzmy na niektóre metody stosowane w pompie próżniowej.

Przechwytywanie pomp
Pompy przechwytujące, zwane również pompami uwięzieniowymi, nie mają ruchomych części i są używane do zastosowań wymagających wyjątkowo wysokich ciśnień próżniowych. Bez ruchomych części pompy przechwytywania mogą stworzyć środowisko próżniowe przy użyciu dwóch różnych metod.
Kriopump (suchy, wtórny): ciśnienie 7,5 x 10-10 toror, prędkość pompowania 1200-4200 I/s
Jedną z metod stosowanych przez pompy przechwytujące jest uwięzienie cząsteczek gazu przez kriogeniczne w celu zatrzymania cząsteczek gazu. Kryopumpy wykorzystują technologię kriogeniczną do zamrażania lub uwięzienia gazu na bardzo zimną powierzchnię. Stosując wyjątkowo niskie temperatury, skutecznie przyciągają cząsteczki do wewnątrz, aby stworzyć próżnię.
Pompy jonowe (suche, wtórne): ciśnienie 7,5 x 10-12 Torr, prędkość pompowania 1000 I/s
Pompy jonowe sputtera wykorzystują wysoce magnetyczne pola i jonizację cząsteczek gazu, aby były przewodzące elektrycznie jako metodę uwięzienia. Pole magnetyczne tworzy chmurę jonów elektropozytywnych, które są osadzone na katodzie tytanowej. W tym procesie chemicznie aktywne materiały łączą się z cząsteczkami gazu, aby je wciągnąć i tworzyć próżnię.

Pompy transferowe
Pompy transferowe mogą działać przy użyciu dwóch rodzajów metod; Energia kinetyczna lub dodatnie przemieszczenie. W przeciwieństwie do pomp przechwytywania, pompy transferowe wypychają cząsteczki gazu z przestrzeni przez system. W związku z tym wszyscy używają metody mechanicznego przepychania gazu i powietrza przez system w różnych odstępach systemu. Powszechne jest to, że wiele pomp transferowych jest używane razem równolegle, aby zapewnić wyższą próżnię i natężenie przepływu. Często często stosuje się wiele pomp transferowych w systemie, aby umożliwić redundancję w przypadku awarii pompy.
Pompy kinetyczne
Pompy kinetyczne wykorzystują zasadę pędu przez przeszkody (łopatki) lub wprowadzenie pary do pchania gazu w kierunku gniazdka.
Pompa turbomolekularna (sucha, wtórna): ciśnienie 7,5 x 10-11 Torr, prędkość pompowania 10-50 000 I/s.
Wszystkie pompy kinetyczne są pompami wtórnymi, ponieważ są używane do zastosowań pod wysokim ciśnieniem. Jedną z metod suchej jest pompa turbomolekularna, która wykorzystuje obrotowe ostrza w komorze, które napędzają cząsteczki gazowe. Przeniesienie pędu z obracających się łopat do cząsteczek gazowych zwiększających ich szybkość poruszania się w kierunku wylotu. Pompy te zapewniają niskie ciśnienia i mają niskie prędkości transferu.
Pompa dyfuzyjna pary (mokra, wtórna): ciśnienie 7,5 x 10-11 Torr, prędkość pompowania 10-50 000 I/s.
Pompa dyfuzyjna pary zużywają ogrzewaną parę olejową o wysokiej prędkości, która wykorzystuje energię kinetyczną do przeciągania cząsteczek gazu z wlotu do wylotu. Nie ma ruchomych części i na wlocie jest obniżone ciśnienie.
Pozytywne pompy przemieszczenia
Inną formą typu transferu jest przemieszczenie dodatnie. Podstawową zasadą dodatniej pompy przemieszczenia jest rozszerzenie pierwotnej objętości do komory, które przesuwają małe, izolowane objętości gazu na różnych etapach, ściskając do mniejszej objętości i przy wyższym ciśnieniu wydalonym na zewnątrz. Pompy te działają w niższych zakresach ciśnienia i są podzielone na pompy pierwotne lub wspomagające i obejmują technologie mokre lub suche. Oto różne rodzaje pozytywnych przemieszczenia pierwotnych pomp próżniowych:
Olej uszczelniona obrotowa pompa łopatki (mokra, pierwotna): ciśnienie 1 x 10-3 mbar, prędkość pompowania 0,7-275 m3/h (0,4-162 ft3/min)
Uszczelnione olejem pomp obrotowych pomp łopatkowych ściska gazy za pomocą mimośrodowo zamontowanego wirnika, który obraca zestaw łopatek. Z powodu siły odśrodkowej łopatki te wysadają i tworzą komory między sobą a obudową. Pompowane medium jest uwięzione w tych komórkach. Podczas dalszego obrotu ich objętość jest stale zmniejszana. W ten sposób pompowane medium jest ściśnięte i transportowane do gniazdka. Obrotowe pompy próżniowe Vane są dostępne w wersjach jedno- i dwustopniowych.

Pompa pierścieniowa cieczy (mokra, pierwotna): ciśnienie 30 mbar, prędkość pompowania 25 - 30 000 m3/h (15 - 17 700 stóp3/min)
Pompy ciekłego pierścienia mają wirnik poza środkiem z łopatkami wygięty w kierunku obrotu, który tworzy poruszający cylindryczny pierścień cieczy wokół obudowy z przyspieszenia odśrodkowego. Łopatki wytwarzają przestrzenie w kształcie półksiężyca o różnych rozmiarach, gdy obracają się i są uszczelnione przez ciekły pierścień. W pobliżu ssania lub wlotu objętość staje się większa, powodując, że ciśnienie w każdym spadają i przyciągają gaz. Gdy się obraca, objętości między każdą łopatą zmniejszają się z powodu mimośrodowego pozycji wirnika i tworzenia pierścienia ciekłego. To ściska gaz podczas rozładowywania, tworząc ciągły przepływ.

Pompa przeponowa (sucha, pierwotna): ciśnienie 5 x 10-8 mbar, prędkość pompowania 0,6-10 m3/h (0,35-5,9 ft3/min)
Pompy przepony są metodą suchą pompy próżniowe dodatnie. Membrana siedzi na pręcie podłączonym przez wał korbowy, który porusza membranę pionowo podczas obracania się. Gdy membrana jest w niskiej pozycji, zwiększa się objętość w komorze, obniżając ciśnienie i ciągnące cząsteczki powietrza. Gdy przepona porusza się w górę, objętość jest zmniejszona, a cząsteczki gazu są sprężane podczas przepływu do wylotu. Zarówno zawory wlotowe, jak i wylotowe są obciążone sprężyną w celu reagowania na zmiany ciśnienia.
Pompa przewijania (sucha, pierwotna): ciśnienie 1 x 10-2 mbar, prędkość pompowania 5,0-46 m3/h (3,0-27 ft3/min)
Pompy przewijania wykorzystują dwa nierciające zwoje w spiralnej konstrukcji, w których wewnętrzny orbit i pułapuje gaz w zewnętrznej przestrzeni objętościowej. W miarę krążenia objętość gazu staje się coraz mniejsza, sprężając go, aż osiągnie minimalną objętość i maksymalne ciśnienie, a na wylotu znajdują się na środku spirali.
Pompy w stylu korzeni (suche, wzmacniacze): ciśnienie <10-3 Torr, prędkość pompowania 100 000 m3/h (58 860 stóp3/min)
Pompy korzeniowe pchają gaz w jednym kierunku przez dwa płatki, które siatkują bez dotykania, gdy licznik się obraca. Ten obrotowy licznik tworzy maksymalne natężenie przepływu, gdy objętość wzrasta na wlocie przy jednoczesnym zmniejszaniu się przy sprężaniu ciśnienia. Pompy te są zaprojektowane do zastosowań, w których wymagane jest usunięcie dużych objętości gazu.
Pompy pazurowe (suche, booster): ciśnienie 1 x 10-3 mbar, prędkość pompowania 100-800 m3/h (59-472 ft3/min)
Pompy pazurowe mają dwa obrotowe pazury, które obracają się. Są niezwykle wydajne, niezawodne i niskie konserwację i często wykorzystywane w trudnych środowiskach przemysłowych. Pazury są od siebie w odległości 2/1000 '', ale nigdy nie dotykają. Ten minimalny prześwit między pazurami a obudową komory optymalizuje uszczelkę wewnętrzną, eliminując zużycie i potrzebę smarów lub olejów.

Pompy śrubowe (suche, booster): ciśnienie 1 x 10-2 Torr, prędkość pompowania 750 m3/h (440 stóp3/min)
Pompy śrubowe wykorzystują dwie obracające się śruby poziomo umieszczone wzdłuż wnętrza komory, jednej lewej i jednej prawej, które również siatają bez styku. Cząsteczki gazowe wprowadzone na jednym końcu są uwięzione między dwiema śrubami, a gdy zmieniają się w przeciwnych kierunkach, gaz jest popychany w przestrzeni ze zmniejszającą objętością, ściskając go, gdy osiąga wylot i tworząc zmniejszone ciśnienie przez wlot.

Wniosek
Jak widać, ustalenie, jakiej pompy próżniowej możesz potrzebować do procesu usuwania gazu, może się różnić w stosunku do wielu czynników. Obejmują one zakresy ciśnienia i prędkości pompowania, prędkość przepływu, zastosowanie typu gazu, wielkość objętości, długość życia i lokalizację systemu. Może to być zniechęcające zadanie, które może być czasochłonne i kosztowne, jeśli nie zostanie wybrane. Proces Anderson może uczynić ten proces selekcji z wiedzą ekspercką, szeroką gamą zapasów pomp i urządzeń oraz pełną inżynierią i urządzeniami do produkcji, jeśli system wymaga niestandardowego rozwiązania.
Anderson Process jest upoważnionym dostawcą unikalnej gamy produktów, które mogą zaspokoić popyt na różnorodne zastosowania w każdej branży. Typy pomp są obrotowe, obrotowe, obrotowe, ciekły pierścień, przewijanie, sucha śruba i pazur z pełnym wyborem zakresów ciśnienia i prędkości pompowania w celu obsługi prędkości przepływu wymaga zastosowania próżniowego.
Tagi: pompa wspomagająca, pompy do przechwytywania, pompa pazurowa, pompy gazowe, pompy kinetyczne, pompa pierścieniowa cieczy, pompy dodatnie, pompa pierwotna, pompa obrotowa, pompa wtórna, pompy transferowe, pompa próżniowa.