Вакуумный насос что это: принцип работы, устройство, правила выбора

Содержание

Вакуумный насос — для чего применяется, классификация

   Примерное время чтения 3 минуты 45 секунд

Разделы статьи

Применение и характеристики + ссылка на предлагаемые нами модели (ниже на странице)

Вакуумный насос (компрессор) — специальный вид помп, который применяется для частичной или полной откачки газов и паров различной природы из герметичных областей до требуемых показателей давления (технический вакуум). Методика работы абсолютно всех типов подобных установок состоит в том, чтобы камера помпы меняет свой объём, за счёт создаёт разряжение для затягивания газа и сжимаясь, увеличивает давление, проталкивая газ дальше.

☞ Вы можете выбрать у нас вакуумный насос.

Существует несколько типов классификаций подобного оборудования:

Рабочее давление.

Варианты компрессоров по степени создания вакуума:

• Первичные (или форвакуумные) – низковакуумный;
• Дожимные – низковакуумный;

• Вторичные – высоковакуумный, глубоковакуумный и с очень высоким вакуумом.

Во всех трёх вариантах применяются разные вакуумные насосные установки, которые отличаются в конструкционном плане и имеют свои преимущества (рабочее давление, перекачиваемый объём, стоимость и возможность лёгкого технического обслуживания).

Если не смотреть на конструктивные особенности таких насосов, способ совершаемой ими перекачки одинаков – они откачивают газообразные среды из вакуумной камеры.

При откачивании газообразной среды давление в таких камерах снижается, а чем ниже давление, тем сложнее откачивать оставшиеся газы. Чтобы справиться с этой задачей, промышленные помпы разрабатываются с расчётом на большой диапазон давлений — от 1 Атмосферы (760 мм рт. столба на уровне моря) и до 1

-10 торр (1 мм. Рт. столба).

При производстве таких помп выделяют следующие вакуумы, измеряемые в торр (от максимального до минимального значения):

• Низкий: 760 — 1;
• Средний: 1 — 10-3;
• Высокий: 10-3 — 10-7;
• Сверхглубокий: 10-7 — 10-11;
• Экстремальный высокий: менее 10-11.

Принцип работы вакуумных насосов

Если говорить о принципах работы по перекачиванию газов вакуумными насосами, то можно сказать, что применяются 2 главных метода:

1) Перекачивание газообразной среды.

Делятся на кинетические помпы и помпы объемного вытеснения.
Метод работы кинетических помп состоит в том, что передаётся импульс молекулам перекачиваемой среды от лопастей, крутящихся с большой скоростью для поддержания стабильного перемещения среды, которая закачивается в насос и выталкиваются в выходную трубопроводную магистраль. Подобные установки зачастую не обладают высокогерметичными камерами, но благодаря своей конструкции способны достичь сильного сжатия при очень малом давлении в камере, от куда откачивается газ.

Способ действия объемных компрессоров базируется на механическом газоулавливании объема и проведении его через помпу. Камера у таких насосов уже герметична, в ней газ сдавливается поршнем или другим механическим элементом (ротор и т. д.), создаётся повышенное давление, и газ направляется в выходную трубопроводную магистраль. Такие насосы весьма популярны.

Довольно частое явление, когда такие установки трудятся в паре, их ставят друг за другом, благодаря чему создаётся повышенный вакуум и повышается производительность. Есть готовые решения, где турбомолекулярные или кинетические помпы собраны в одном корпусе с винтовыми устройствами.

2) Улавливание газа

Установки такого типа действуют по методологиям, основанным на газоулавливании молекул. Они способны захватить частички газа на поверхностях в вакуумной системе. Такая техника действует при более низких расходах (количество газа, перемещаемое в единицу времени), нежели рассмотренные выше насосы, но способна производить очень высокий, не содержащий масла, вакуум, до торр. Улавливающие помпы перекачивают среды с применением таких методов, как криогенная конденсация, ионная или химическая реакции и не содержат в своей конструкции механически подвижных узлов.

Виды вакуумных насосов

Видов вакуумной техники великое множество — это и лопастные модели, и водокольцевые устройства, спиральные, диафрагменные, кулачковые, зубчатые, винтовые насосы — вариантов огромное количество.

Конструкционные особенности

Существует два варианта компрессоров в конструктивном плане – масляные (называют мокрыми) и сухие (без масла). Применение того или иного насоса зависит от того, имеет ли какое-то влияние на перекачиваемую газообразную среду масло или вода.

В схеме мокрого насоса задействуется масло или вода для смазки и / или повышения герметичности камеры (пример — жидкостно-кольцевой компрессор). Но, как написано выше, эти вещества могут загрязнить перегоняемую среду.

Насосы без применения масла и воды (сухие) практически не загрязняют перекачиваемые пары или газы (пример — спиральный вакуумный компрессор). Их эффективность сильно зависит от качества сборки, размера зазоров между неподвижными и подвижными частями (на подобии шестерённых насосов). Для уменьшения зазоров чаще используются специальными полимерами (PTFE) или включают в конструкцию диафрагму, которая разделяет механические части от перемещаемой среды.

Компания “КлинТех” рекомендует своим клиентам присмотреть и купить представленный на сайте качественный промышленный вакуумный насос. При покупке данного оборудования наши инженеры готовы помочь сделать требуемые расчёты выбранной техники, а также доставить и настроить промышленное оборудование, обеспечить многолетнюю поддержку в техническом плане.

Мы гарантируем, что поставляемое оборудование высокого качества, в чём вы можете убедиться лично.
Звоните нам, +7 (495) 532-25-70 по техническим вопросам и вопросам приобретения, мы ответим на Ваши вопросы!

☞ Посмотреть и выбрать промышленные вакуумные насосы


Как выбрать, подобрать вакуумный насос? — Статьи

Очень часто при разговоре с заказчиком приходиться слышать фразу: «мне нужен вакуумный насос!». На вопрос: «какой конкретно?» многие ответить не в состоянии и звучит что-то типа: «ну простой вакуумный насос». Действительно, в понимании большинства обывателей вакуумный насос — это некий агрегат, который делает в замкнутом объеме давление ниже атмосферного… чтобы воздух сделать пожиже … вот, собственно, и все. А между тем, самих типов, производителей и моделей вакуумных насосов существует множество. Каждый из них разработан под определенные задачи и условия эксплуатации. Порой очень непросто сразу определить, какой именно агрегат необходим в данных конкретных условиях, но есть ряд показателей и требований, которые помогают сделать выбор, не переплачивая лишних денег и, получая, именно то, что требуется.

Давайте на конкретных примерах рассмотрим, как осуществляется первичный подбор вакуумной техники. Сразу оговоримся, что насос должен качать чистый воздух без агрессивных и взрывоопасных примесей, в 80% случаев использования вакуумные насосы перекачивают именно чистый воздух.

Есть две основные технические характеристики, которые необходимо знать при выборе вакуумного насоса:

Номинальная производительность

– скорость, с которой насос откачивает газ из ограниченного объема (как ее рассчитать описано в статье как рассчитать производительность вакуумного насоса?). Единицами измерения являются м3/ч, л/мин, реже м3/мин. Чем больше производительность насоса, тем он крупнее и тяжелее.

Остаточное давление – предельный вакуум в замкнутом объеме, при котором производительность насоса падает практически до нуля, и он продолжает работать только на поддержание достигнутого вакуума. Т.е. лучше этого вакуума та или иная конструкция вакуумного наоса обеспечить уже не может, поэтому и говорят «предельный вакуум». Единиц измерения остаточного давления множество: атм., кг*с/см2, Па, мбар, мм ртутного или водного столба и т.д. В таблице 1 указаны наиболее часто используемые единицы давления и их соотношение.

 

Таблица №1: Таблица соотношений единиц давлений


Имея эти две характеристики, не составит особого труда сделать первичный подбор и определиться с предстоящими расходами на покупку насоса.

Теперь чуть больше теории, и начнем с остаточного давления:
Атмосферным давлением называют давление многокилометровой воздушной оболочки (столба) над поверхностью земли. Оно составляет 1013 мбар, именно такое давление присутствует в откачиваемых объемах перед запуском в работу вакуумного насоса. С началом работы насоса эта цифра начинает снижаться и устремляется к 0 по мере откачки воздуха из объёма. Но получить полный ноль в земных условиях практически невозможно. Давление 0 мбар означало бы, что в объёме не осталось ни одной молекулы газов. Здесь надо знать, что чем ниже показатель остаточного давления, тем лучше вакуум в объеме, и тем сложнее и дороже вакуумный насос для получения такого вакуума (за редкими исключениями).

Далее мы рассмотрим основные типы вакуумных агрегатов, которые присутствуют сейчас на рынке. Они имеют разные принципы действия, что дает им определенные плюсы и минусы при тех или иных условиях эксплуатации. 

Пластинчато- роторные маслоуплотняемые одноступенчатые
Производимый вакуум: от 0,1 до 800 мбар ост.
Производительность: от 4 до 1600 м3/ч

Плюсы:
относительно глубокий вакуум, широкий диапазон производительностей – до 1600 м3/ч, совершенство и надёжность конструкции.
Минусы: необходимость замены масла, есть расходные элементы – такие как выхлопные и масляные фильтры, уплотнения и т.д.

Эти насосы одни из самых продаваемых, что связано с их универсальностью, оптимальной надёжностью и относительной неприхотливостью в эксплуатации.

Пластинчато-роторные маслоуплотняемые двухступенчатые
Производимый вакуум: от 0,0005 до 50 мбар ост.
Производительность: от 1,8 до 360 м3/ч

Плюсы:
хороший, глубокий вакуум, производительность позволяет их использовать на серьезных промышленных производствах
Минусы: выхлоп масла при работе в плохом вакууме, ограничения для использования при плохом вакууме, необходимость замены масла и серьезная дороговизна по сравнению с одноступенчатыми.

В целом, данные насосы используются не часто, но есть процессы, где необходим хороший вакуум при высокой производительности.

Сухие пластинчато- роторные
Производимый вакуум: от 100 до 1013мбар
Производительность: от 3 до 500 м3/ч

Плюсы:
Сухой принцип работы – в откачиваемом объёме нет паров масел, смазки не используются вообще.
Минусы: Не всегда достаточно такого вакуума, износ рабочих лопаток, ограничения по производительности, существенный нагрев при длительной работе.

Берут на пищевые производства и полиграфию, там, где важна чистота в откачиваемых объёмах и где в окружении неприемлемы пары и капли масла.

Кулачковые (сухие, безмасляные)
Производимый вакуум: от 20 до 1013 мбар
Производительность: от 60 до 400 м3/ч

Плюсы: сухой принцип работы — в откачиваемом объёме нет загрязнений, низкое потребление энергии, отсутствие изнашиваемых деталей, высокая – до 1000 м3/ч производительность.
Минусы: относительно низкий уровень вакуума и температурные нагрузки при продолжительной работе.


Водокольцевые вакуумные насосы
Производимый вакуум: от 33 до 1013 мбар
Производительность: от 3 до 45000 м3/ч

Плюсы:
простота конструкции; возможность откачивать грязные и опасные потоки; низкая цена.
Минусы: потребление воды и высокое энергопотребление.

Одни из самых старых типов вакуумных насосов, и, в то же время самые распространенные за счет своей простоты, универсальности и производительности.

Вихревые вентиляторы
Производимый вакуум: от 600 до1013 мбар
Производительность: от 40 до 1500 м3/ч

Плюсы:
компактность, простота в конструкции и эксплуатации, низкая цена.
Минусы: относительно слабый вакуум, существенное снижение производительности с улучшением вакуума, нагрев при длительной работе и высокое энергопотребление.

Мембранные вакуумные насосы
Производимый вакуум: от 0,5 до 1013 мбар
Производительность: от 0,5 до 16,8 м3/ч
Плюсы: компактность, низкий уровень шума в работе, хороший вакуум, отсутствие быстроизнашиваемых элементов ( кроме мембран)
Минусы: ограничение в производительности Чаще всего используется в лабораториях, возможны химстойкие и взрывозащищённые исполнения

Мембранные микро-насосы
Производимый вакуум: от 200 до 1013 мбар
Производительность: от 0,3 до 4,5 л/мин (т.е. от 0,018 до 0,27 м3/ч)
Плюсы: компактные, бесшумные; отсутствие смазки
Минусы: ограничение по производительности, плохой вакуум

Благодаря компактным размерам часто встраиваются в оборудование, используются в лабораториях.

Поршневые микро-насосы
Производимый вакуум: от 80 до 1013 мбар
Производительность: от 3,3 до 78 л. /мин (т.е. от 0,198 до 4,68 м3/ч)

Плюсы:
компактность, развивают хороший вакуум и могут отлично работать в режиме компрессора.
Минусы: более шумные в работе по сравнению с мембранными аналогами; износ поршневой группы.


Теперь рассмотрим несколько конкретных примеров по предварительному подбору вакуумного насоса.

Пример №1.
Вакуумный насос для вакуумного пресса (производство мебели, наклейки шпона)
Технические требования: предельный вакуум: 20 мбар ост., производительность 100 м3/ч
Как мы видим по вакууму и производительности, нам подойдут следующие типы насосов:

1. Пластинчато-роторные маслоуплотняемые
2. Пластинчато-роторные маслоуплотняемые двухступенчатые

Мы уже говорили о том, что чем глубже вакуум делает насос, тем он дороже. Так как нам не нужен вакуум порядка 0,0005 мбар, значит нет смысла переплачивать за двухступенчатый. Таким образом, в данном случае выбираем насос пластинчато-роторный маслоуплотняемый. По цене и характеристикам он будет оптимален.

Пример №2.
Вакуумный насос для упаковочной машины (упаковка готовых изделий в плёнку под вакуумом)
Технические требования: предельный вакуум: 500 мбар ост. Производительность 200 м3/ч
В данном случае под указанные характеристики подходят несколько типов насосов:

1.Пластинчато-роторные маслоуплотняемые
2.Кулачковые (безмасляные)
3.Водокольцевые вакуумные насосы

Если смотреть по цене то получаем следующую картину
• Самые дорогие — Кулачковые (безмасляные). Эти насосы используют в тех случаях, когда откачиваемый воздух должен быть чистым. У нас такая задача не стоит.
• Чуть дешевле — Пластинчато-роторные маслоуплотняемые
• Самый дешевый вариант — Водокольцевые вакуумные насосы.

Учитывая специфику работы водокольцевых машин, сразу надо подумать о возможности подачи воды в насос и последующей ее утилизации. Если это не является проблемой, то оптимальный выбор – водокольцевой. Если же подача воды проблематична, то стоит остановиться на пластинчато-роторном маслоуплотняемом.

Пример №3 Вакуумный насос для подачи бумаги и чернил в струйном плоттере
Технические требования: предельный вакуум: 300 мбар ост. Производительность 2,5 л./мин (0,15 м3/ч) Основное требование: компактные размеры!

В этом примере подходит только один вариант – мембранные микро насосы. На нем и стоит остановиться.

Все приведенные примеры представлены для понимания самой процедуры первичного выбора вакуумного оборудования. Есть еще очень много нюансов, которые способны влиять на окончательный выбор, но их уже нужно рассматривать индивидуально и мы постараемся рассмотреть часть из них в наших будущих статьях и публикациях.

Желаем вам хорошего выбора! 

При копировании данного материала активная ссылка на источник обязательна!

Как разобраться в понятии — вакуумный насос (сколько их видов)

Вакуумные насосы можно сравнить с компрессорами, ведь по своей функциональности они так же отвечают за атмосферное давление.

При составлении определения слова нанос, на ум непременно приходит некий резервуар с водой, состоящий из подвижного механизма. К ним также можно отнести и компрессорные агрегаты.

В чем же различие между насосами и компрессорами?

Все вакуумные насосы не увеличивают, а понижают атмосферное давление, тем самым отличаясь от компрессоров. Это достигается так: уровень вакуума увеличивается, а масса воздуха уменьшается (при каждом выполненном такте впускаемого воздуха). В компрессоре, сила и выработка являются постоянными.

Следовательно, с повышением температуры вакуум приближается к нулю.

Еще одна разница — это созданное давление. При работе насоса оно является выше атмосферного давления, которое достигается при помощи вакуума.

Почти все тепло, которое выделяет работающий насос, поглощается и рассеивается внутри него самого, исключая проблемы тепло-отвода. Это еще одно различие данных агрегатов.

Что можно получить с помощью вакуумного насоса: логично, что первое — это вакуум, а второе — сжатый воздух.

По какому принципу действуют данные агрегаты

Работая, данное оборудование отвечает за преобразование механической энергии, которая подается на вращающийся вал. Пневмо-энергия достигается при помощи откачивания воздуха, которое находится внутри самой системы. Уровень атмосферного давления, находящегося внутри, при такой работе понижается (по сравнению с наружным). А объем полезной работы, целиком и полностью зависит от количества выкачанного газа и перепада давлений, создаваемых вакуумом.

Всего существует 14 типов вакуумных насосов, каждый из которых по своей специфике и характеристикам откачки пустой камеры могут применятся в разных областях.

Типы вакуумных насосов: спиральный, водокольцевой, турбомолекулярный, кулачковый, бустерный, магниторазрядный, геттерный и геттерно-ионный, криогенный, диафрагменный, пластинчато-роторный и двухроторный, цеолитовый и диффузионный.

Разные (по своим типам) вакуумные насосы имеют разный диапазон рабочего давления:

  • Сверхвысокий вакуум
  • Высокий вакуум
  • Средний вакуум
  • Низкий вакуум

Самые распространенные типы вакуумных насосов — это пластинчато-роторные и поршневые.

Вакуумные насосы. Водокольцевые вакуумные насосы

Плунжерный вакуумный насос это тип механического вакуумного насоса, который способен сжимать газы до атмосферного давления. Такой аппарат обладает устройством аналогичным поршневому компрессору двойного действия. Основное отличие состоит в том, что плунжерный вакуумный насос отличается более высокой степенью сжатия.

Изображение 1. Плунжерный насос.

Слева-начальная стадия, 2 позиции в центре — промежуточная стадия, справа — конечная стадия

Плунжер включает в себя цилиндрическую часть, которая охватывает эксцентрик и полую прямоугольную часть, которая свободно перемещается в пазу шарнира. Когда поворачивается плоская часть плунжера, шарнир также свободно поворачивается в гнезде корпуса насоса. Данный плунжер оснащен каналом, по которому газ поступает в насосную камеру из откачиваемой полости. Попадание встречного потока газа во входную часть насоса ограничивается предварительным закрытием входа при движении золотника. Существует также возможность сокращения вредного пространства. Герметичность контакта ротора с цилиндром в насосах обеспечивается тем, что в клине между ротором и цилиндром образуется толстый слой масла.

Механические вакуумные насосы осуществляют откачивание объема, начиная с уровня атмосферного давления. По причине того, что откачиваемый газ выбрасывается в атмосферу, относительно механических вакуумных насосов не используют такие характеристики как наибольшее рабочее давление, а также наибольшее давление запуска и выпуска. Ключевыми характеристиками механических вакуумных насосов с масляным уплотнением являются:

  • предельное остаточное давление;
  • быстрота действия.

Механические вакуумные насосы

Механический вакуумный насос это агрегат, удаляющий газ, который используется для получения/поддержания давления ниже атмосферного в емкостях, откуда откачивается рабочая жидкость на определенных интервалах при определенном составе и величине газового потока.

Работа такой насосной установки основана на том, что газ перемещается в результате механического движения рабочих деталей насоса, тем самым совершает откачивающее действие. Объем, который заполнен газом, отсекается от входа и двигается на выход. Газ систематически продвигается на выход насосной установки в результате импульса движения, который передается молекулам газа.

В соответствии с особенностями конструкции и способом действия данного вида насоса выделяют семь видов насосов (винтовые/диафрагменные/поршневые/пластинчато-роторные/ золотниковые/рутса/спиральные). В соответствии с видом рабочей жидкости, механические насосы могут быть молекулярными (функционируют за счет течения молекул вещества) и объемными (функционируют за счет ламинарного течения вещества). Механические вакуумные насосы дифференцируются в соответствии с уровнем концентрации вакуума (высокого, низкого, среднего). Кроме того, данный вид насосов подразделяют на те, что могут функционировать без смазочного материала и со смазочным материалом.

Данный тип насосных установок используется в самых разных отраслях промышленности: химия, металлургия, электроника, пищевая промышленность, медицина, космонавтика. Механические вакуумные насосы также применяются в составе самых разных промышленных установок, а также в техпроцессах (на пример переплавка металлов, нанесение тонких пленок, моделирование космических условий т.п.).

В связи с ростом потребности в насосных установках, механические вакуумные насосы непрерывно совершенствуются и развиваются, разрабатываются насосные установки с улучшенными показателями.

Скорость действия таких насосов не зависит от вида откачиваемого газа. Остаточное давление зависит от конструкции насосной установки и свойств рабочей жидкости. Рабочей жидкостью, как правило, является масло, которое обладает перечнем необходимых характеристик:

  • низкая кислотность;
  • вязкость;
  • хорошие смазывающие свойства;
  • низкое давление насыщенных паров в интервале рабочих температур насоса;
  • малое поглощение газов и паров;
  • стабильность вязкости при изменении температуры;
  • высокая прочность тонкой (0,05–0,10 мм) масляной пленки, способной выдержать в зазоре перепад давлений, равный атмосферному давлению.

Стабильность характеристик механических вакуумных насосов зависит от размера зазоров между поверхностями, количества данных зазоров, а также качества масла, смазывающего трущиеся поверхности.

Плунжерный вакуумный насос может оснащаться перепускным устройством для повышения коэффициента полезного действия. Перепускные устройства могут отличаться конструктивно. Их функция заключается в выравнивании давления по обе стороны поршня в конце хода поршня.

Изображение 2. Цилиндр вакуумного насоса, оснащенного перепускными каналами

При отсутствии данных каналов остаток сжатого газа из вредного пространства расширяется по мере того, как поршень двигается слева направо. При этом, остаток сжатого газа имеет уровень давления p2. Кривая ea1 до давления всасывания p1 и p1 и λ0=V1/V. В вакуумном насосе при крайнем левом положении поршня остаток газа передвигается в правую полость цилиндра, где давление равно p1. Давление во вредном пространстве падает от p2 до pв, а остаток газа расширяется по кривой fa. Всасывание начинается в самом начале хода поршня (λ0=(V’1/V)>λ0). Аналогичный процесс протекает при ходе поршня в обратном направлении (справа налево). В результате объемный коэффициент полезного действия повышается с 0.8 до 0.9 λ0.

Наличие вредного пространства является причиной по которой поршневой вакуумный насос не способен создать абсолютный вакуум и имеет теоретический предел данной величины, что соответствует определенному остаточному давлению pпр. Величина pпр при отсутствии перепуска больше, чем при его наличии.

Если вакуумный насос работает непрерывно, то объем отсасываемого газа равный объему выбрасываемых в атмосферу технологических газов и объемы, которые подсасываются извне сквозь неплотные участки, не меняются во времени. Показатель мощности на валу вакуумного насоса также не подвержен изменениям. Следует отметить, что данный параметр в разы выше для машин оснащенных перепуском, т.к. теряется работа расширения перепускаемого количества сжатого газа.

Вакуумные насосы – физика на службе человека

Все большее применение, как в бытовой сфере, так и в промышленности получает вакуумный насос, специальное устройство, которое служит для удаления газов или паров из заданного пространства до создания определенного давления или технического вакуума. Существует немалое количество вакуумных агрегатов, которые классифицируются по особенностям своего воздействия и особенностям конструкции. Принципиально каждый вакуумный насос работает по одной схеме.

 

 


Фото 1. Вакуумные насосы промышленного назначения применяются на предприятиях для создания технического вакуума в нужных пространствах

Принцип работы вакуумного насоса

На самом деле понимание того, как работает вакуумный насос для откачки не так элементарно как может показаться на первый взгляд и требует определенных знаний в области физики. В процессе своей работы вакуумный насос элиминирует или, проще говоря, «вытесняет» пар, газ или воздух из области рабочей камеры, что приводит к постепенному изменению плоскостей. Это, в свою очередь, катализирует процесс перераспределения молекул субстанции, которая удаляется в нужном направлении.


Фото 2. Существует большое количество модификации вакуумного насоса, работающих по единому принципу, вытеснения газа из рабочего пространства


Работа вакуумного насоса – это изменение давления и объема в рабочей камере, приводящее к снижению давления, что позволяет заполнить пространство вакуумом (полным или частичным). Если вспомнить курс школьной физики, то там говорится, что молекулы вещества, находящегося в жидком или газообразном состоянии обязательно стремятся к области низкого давления. Это является определяющим фактором нормального функционирования вакуумного агрегата. Показатель давления стремится вниз в процессе забора газа в условиях замкнутого пространства через определенные промежутки времени.

Фото 3. Работа насоса обеспечивается кручение ротора с располагающимися на нем лопастями

Вакуумный насос только тогда будет функционировать в полную силу и правильно, когда рабочее пространство полностью герметично. Для обеспечения герметичности каждый вакуумный насос состоит из сложной системы колосников, колес и пластин.

Существует вакуумные насосы, которые могут производить забор газовой среды при работе, но их мощности бывает недостаточно для создания полного вакуума. В случае применения подобного типа насосов в систему дополнительно включается форвакуумные механизм, гарантирующий достижение заданного параметра давления. В случаях, если вакуумный насос не способен обеспечить требуемые значения давления, тогда применяется схема последовательного соединения насосов.

Фото 4. Когда создаваемое обычным насосом давление не достаточное, применяется форвакуумный механизм или форвакуумный насос


Водокольцевой вакуумный насос – частный случай  вакуумного агрегата

Водокольцевой насос по праву считается наиболее популярным среди всех остальных агрегатов подобного типа, поскольку он очень прост в применении и отличается малым количеством составных частей. В основе работы насоса лежит применение жидкости, в качестве которой выступает вода или различное масло для вакуумных насосов. Удаление отработавшей жидкости во время функционирования насоса происходит посредством ротора, на котором расположены лопасти.

Фото 5. В водокольцевом вакуумном насосе в качестве главного действующего элемента выступает жидкость


Принцип работы данного типа агрегатов заключается в создании внутри корпуса кольца жидкости при помощи эксцентрично расположенного ротора. Сам корпус насоса частично заполняется необходимой жидкостью, а в процессе вращения ротора с лопатками происходит ее перемещение. Рабочим пространством водокольцевого насоса является область за пределами кольца жидкости, имеющая форму серпа. Лопасти ротора делят эту область на отдельные ячейки. Во время работы насоса газ сжимается, а образуемое тепло отводится к жидкости, что требует ее периодической замены из-за постоянного нагрева. Удаление жидкости происходит через специальные нагнетательные окна.


Простейший вакуумный насос своими руками

Существует великое множество способов, как сделать вакуумный насос своими руками. Самым элементарным способом создать простейший агрегат по отсасыванию воздуха из небольшого объема является использования медицинского шприца или аквариумного компрессора. При этом в первом случае изготавливается герметичная система, подключаемая к пространству, из которого следует откачать воздух и путем движения поршня шприца создается область пониженного давления. В случае применения компрессора от аквариума потребуется его небольшая модификация, а именно замена местами клапанов, что обеспечить обратный ток воздуха.

Фото 6. Есть много способов сделать вакуумный насос своими руками, одним из которых является создание насоса из компрессора холодильника


Следующим, более сложным способом изготовить вакуумный насос в домашних условиях является создание водокольцевого насоса. Для его изготовления потребуется обычный электродвигатель, набор подшипников, услуги токаря и сварщика, труба и некоторое количество металла для изготовления ротора, лопаток и торцевых крышек.


Еще одним способом получить вакуумный насос дома является небольшая переделка обычного компрессора от холодильника. По своей сути этот агрегат уже почти является готовым масляным вакуумным насосом и требует лишь небольшой трансформации. Она заключается в удалении верхней части, извлечении двигателя и последовательном соединении всасывающей и нагнетательной линии с медными патрубками компрессора. Далее потребуется изготовить новую крышку корпуса, меньшего диаметра, чтобы она проваливалась в корпус. Также понадобится фильтр-маслоуловитель, подключающийся к нагнетательной линии и приспособление для сброса избыточного давления, монтируемое между нагнетателем и фильтром.


Фото 7. Небольшие вакуумные установки могут стать незаменимыми помощниками в хозяйстве

Вакуумный насос может найти широкое применение в домашнем хозяйстве, поскольку позволит создать идеальные условия для вакуумного хранения вещей, хранения продуктов или для ламинирования древесины. При желании и достаточном количестве знаний и умений возможно собрать простой насос собственными руками, но лучше всего найти подходящую по мощности и создаваемому вакууму модель в магазине.


Фильтры для вакуумных насосов

В этой статье обсуждаются входные фильтры, которые используются в маслоуплотняемых механических вакуумных насосах, например, пластинчато-роторных и роторно-поршневые насосы, используемые в вакуумных печах, и маленьких в лабораториях и легкой промышленности. Одним из недостатков любого фильтра является то, что в конечном итоге он требует обслуживания. По этой причине многие операторы вакуумных систем предпочитают не использовать заграждающие фильтры. Если используются правильные заграждающие фильтры и проводится плановое техническое обслуживание, время простоя и затраты на обслуживание остаются в разумных пределах

Впускные фильтры для небольших механических вакуумных насосов

Существует четыре типа входных фильтров, используемых в вакуумных насосах, используемых в лабораториях и в легких промышленных применениях:

  • Форвакуумный фильтр

  • «Ловушки»

  • Воздушные фильтры

  • Конденсирующие ловушки

Форвакуумные фильтры используются для предотвращения загрязнения вакуумной камеры из вакуумного насоса; а остальные три используются для предотвращения попадания загрязняющих веществ в вакуумный насос.

Форвакуумные насосы

Этот тип фильтров предотвращает  попадание паров масла в вакуумную камеру, выходящих из впускного отверстия насоса в условиях низкого давления. Это происходит при  давлении ниже 0,1 торр. Конечный вакуум масляного вакуумного насоса достигается, когда горячее масло в насосе начинает испаряться. В этих условиях некоторые молекулы паров масла будут поступать обратно от входа насоса в вакуумную систему. Хотя обратный поток паров масла происходит  и при работе больших насосах, он может быть более критичен в небольших вакуумных системах, где трубопровод короче. Такие приборы, как масс-спектрометры, электронные микроскопы и системы сверхвысокого вакуума, могут быть загрязнены, если в них попадают пары масла, поэтому большинство из этих приборов используют форвакуумныые фильтры.В основном это проблема для процессов, которые находятся под вакуумом в течение нескольких часов подряд при низком давлении. Эта ситуация позволяет обеспечить достаточный переток масла, что загрязнение может в конечном итоге достигнуть вакуумной камеры.

В условиях молекулярного течения, где происходит обратное течение, молекулы газа и пара движутся по прямым линиям. Молекула сухого газа, движущаяся в вакуумной системе, может столкнуться с другими молекулами газа в зависимости от давления, а также столкнется с внутренними поверхностями камеры и трубопроводов. Когда молекула сухих газов сталкивается с поверхностью, она находится на этой поверхности в течение короткого времени и затем высвобождается в случайном направлении. Когда молекула масляного пара покидает вход вакуумного насоса, она будет двигаться по прямой линии до тех пор, пока она не столкнется с поверхностью. Как правило, она будет на этой поверхности и со временем будут присоединяться другие масляные молекулы. По мере того, как поверхность становится «влажной», масляная пленка будет медленно ползать вдоль поверхности. Это очень медленный процесс, но он постепенно загрязнит трубопровод и может попасть в рабочую камеру.

Форвакуумный фильтр — это устройство, предназначенное для захвата или поглощения молекул паров масла, поступающих из впускного отверстия насоса, и удерживания их в фильтровальной среде и, таким образом, предотвращения ими загрязнения вакуумной камерой.
В этих ловушках используются два типа материалов: молекулярное сито и активированный оксид алюминия. Молекулярное сито доступно в виде сфер и гранул в зависимости от спецификации. Активированный оксид алюминия обычно имеет сферическую форму, около 0,250 дюйма (0,635 см). В вакуумной промышленности этот материал используется для улавливания молекул пара масла. Однако он также улавливает водяной пар. Это еще одна причина, по которой он используется в очень немногих приложениях, в которых мало или совсем нет водяного пара. Если материал ловушки попадает под водяной пар, то меньше масла может быть захвачено. Эти материалы чрезвычайно пористые и имеют большие внутренние поверхности, которые позволяют маслам и молекулам воды сорбироваться на поверхности. После сорбирования на внутреннюю поверхность водяной пар очень медленно десорбируется.

Когда материал загрязняется масляным паром, он, как правило, демонстрирует некоторое светло-желтое или коричневое окрашивание. Это будет, как правило, на стороне насоса Рекомендуется, чтобы окрашенный материал был удалён, а фильтр была снабжен новым материалом. Стандартная ловушка обычно имеет корзину, которая удерживает материал, поэтому его можно удалить из корпуса ловушки для обслуживания. Старый материал должен нагреваться до температуры выше 121°C в течение нескольких часов, чтобы вытеснить любой захваченный водяной пар, прежде чем его снова установить в ловушку. Другие фильтры имеют встроенный нагреватель, так что материал заграждающего фильтра может быть регенерирован. При выполнении этой операции
ловушка должны быть изолирована от камеры, так чтобы регенерируемые пары шли в вакуумный насос.

Для увеличения срока службы материала ловушкинужно  установить ловушку ближе к камере. Масляный пар, поступающий из вакуумного насоса, будет затем конденсироваться на поверхности трубопровода, и меьшая часть паров достигнет фильтра. Этот трубопровод следует проверять, когда фильтр обслуживается и при необходимости очищать Наконец, все молекулярные сита и продукты с активированным оксидом алюминия должны храниться сухими. Размещение погруженного в воду материала в вакуумной ловушке не поможет вашему процессу и продлит время откачки до тех пор, пока загрязнение не будет откачано.

Ловушка

— пустой контейнер, предназначенный для улавливания твердых частиц, таких как пыль, которая может поступать из системы. Это обычно происходит во время первоначальной откачки, когда поток газа имеет наивысшую пропускную способность. Начальное движение молекул газа в большой вакуумной камере может быть очень турбулентным, и это может привести к транспортировке пыли к вакуумному насосу. Ловушка предназначена для изменения направления потока газа, так что захваченные твердые частицы выпали из потока и остались в ловушке. Газ может быть направлен вниз в ловушку или круговым движением по внутренней части с помощью смещенного входа (рис.3). Отверстие от выхода из ловушки размещается вблизи верхней части ловушки. По мере того как газ течет в больший объем ловушки, его скорость падает, позволяя тяжелым частицам выпадать и оставаться в ловушке. Затем газ попадает в выходную трубку ловушки в верхней части ловушки и течет вниз и выходит к вакуумному насосу.

Пылевые фильтры

Пылевые ловушки имеют внутри себя элемент для улавливания твердых загрязнителей. Они доступны с двумя различными типами элементов: один для низкого уровня загрязняющих веществ, а другой для высокого уровня загрязняющих веществ. Этот фильтр может состоять из уловителя с добавленным элементом. Это позволяет использовать тело уловителя, используя его для нескольких вариантов.
Для низких уровней загрязнений используется плиссированная бумага (рис. 3 и 6) или полиэфирный элемент. В конечном итоге они будут загружены грязью и уменьшат поток газа через фильтр. Каждый техпроцесс отличается, и вы узнаете из опыта, как часто необходимо заменять фильтрующий элемент.
Когда уровень загрязняющих веществ выше, используется металлическая сетка (рис.6) или элемент шерсти, который смачивается маслом. Этот элемент заставляет загрязнитель прилипать к смачиваемому материалу, но позволяет проходить газу. Сетка также загрязняется, но может быть вымыта и повторно использована. Наличие запасного чистого элемента, готового к работе, сократит время простоя службы. Типичными материалами для проволочной сетки являются нержавеющая сталь и латунь.

Конденсирующие ловушки

В небольших вакуумных системах Конденсирующие ловушки используются редко, но могут потребоваться, если пар будет вредить вакуумному насосу, загрязняя масло насоса. Для многих применений, где присутствует небольшое количество водяного пара, мы можем использовать газовый балластный клапан на вакуумном насосе, чтобы поддерживать чистоту насоса.
Дегазация — это промышленный процесс, когда пары должны быть уловлены перед тем, как попасть в вакуумный насос. Уретаны, лаки и смолы испаряются при дегазации, и эти пары могут влиять на масло насоса и забивать масляные каналы. Используемая для этого фильтрующая среда обычно представляет собой активированные угольные гранулы, которые поглощают тяжелые пары.

В сушилке для замораживания «паровая ловушка» представляет собой встроенный охлажденный конденсатор между камерой и вакуумными насосами. Когда водяной пар «выпаривается» из замороженного продукта, он перемещается к вакуумным насосам, но замерзает на конденсаторе, чтобы предотвратить загрязнение насоса. Сублимация — это процесс, когда под вакуумом вода из замороженного состоянии будет напрямую становиться паром.
В лабораториях паровые ловушки часто используются в течение коротких промежутков времени. Если процесс длится более нескольких часов, может потребоваться пополнить холодную ловушку, как ее часто называют. Если холодная ловушка остается нагретой, замороженные загрязняющие вещества будут оттаивать, испаряться и поступать в насос.
Один стиль использует сухого льда и изопропилового спирта или ацетона в краткосрочной холодной ловушке. Он охлаждается примерно до -109 ° F (-75 ° C). Этот тип ловушки (фиг.4) имеет емкость для сухих ледяных суспензий с крышкой, закрывающей верхнюю часть контейнера. Крышка уменьшает кипение охлаждающей жидкости и позволяет легко заполнять и дозаправляться. Контейнер для суспензии расположен в центре большего круглого контейнера, который создает промежуточное пространство вокруг холодной ловушки, где может протекать газ. Обычно для подключения ловушки к вакуумному насосу используются стандартные вакуумные соединения типа NW.
Также могут быть использованы ловушки для жидкого азота (рис.5), которые имеют несколько иную конструкцию. Контейнер LN2 позиционируется в центре ловушки, как и раньше, но заполняющее соединение представляет собой меньший носик, а не крышку.
В некоторых ловушках имеется два желоба, позволяющих выкипать через один носик во время повторного наполнения через другой носик. Это более безопасный дизайн, поскольку он устраняет разбрызгивание, которое может произойти при использовании только одного желоба.


В этой статье обсуждаются входные фильтры, которые используются в маслоуплотняемых механических вакуумных насосах, например, пластинчато-роторных и роторно-поршневые насосы, используемые в вакуумных печах, и маленьких в лабораториях и легкой промышленности. Одним из недостатков любого фильтра является то, что в конечном итоге он требует обслуживания. По этой причине многие операторы вакуумных систем предпочитают не использовать заграждающие фильтры. Если используются правильные заграждающие фильтры и проводится плановое техническое обслуживание, время простоя и затраты на обслуживание остаются в разумных пределах

Впускные фильтры для небольших механических вакуумных насосов

Существует четыре типа входных фильтров, используемых в вакуумных насосах, используемых в лабораториях и в легких промышленных применениях:

  • Форвакуумный фильтр

  • «Ловушки»

  • Воздушные фильтры

  • Конденсирующие ловушки

Форвакуумные фильтры используются для предотвращения загрязнения вакуумной камеры из вакуумного насоса; а остальные три используются для предотвращения попадания загрязняющих веществ в вакуумный насос.

Форвакуумные насосы

Этот тип фильтров предотвращает  попадание паров масла в вакуумную камеру, выходящих из впускного отверстия насоса в условиях низкого давления. Это происходит при  давлении ниже 0,1 торр. Конечный вакуум масляного вакуумного насоса достигается, когда горячее масло в насосе начинает испаряться. В этих условиях некоторые молекулы паров масла будут поступать обратно от входа насоса в вакуумную систему. Хотя обратный поток паров масла происходит  и при работе больших насосах, он может быть более критичен в небольших вакуумных системах, где трубопровод короче. Такие приборы, как масс-спектрометры, электронные микроскопы и системы сверхвысокого вакуума, могут быть загрязнены, если в них попадают пары масла, поэтому большинство из этих приборов используют форвакуумныые фильтры.В основном это проблема для процессов, которые находятся под вакуумом в течение нескольких часов подряд при низком давлении. Эта ситуация позволяет обеспечить достаточный переток масла, что загрязнение может в конечном итоге достигнуть вакуумной камеры.

В условиях молекулярного течения, где происходит обратное течение, молекулы газа и пара движутся по прямым линиям. Молекула сухого газа, движущаяся в вакуумной системе, может столкнуться с другими молекулами газа в зависимости от давления, а также столкнется с внутренними поверхностями камеры и трубопроводов. Когда молекула сухих газов сталкивается с поверхностью, она находится на этой поверхности в течение короткого времени и затем высвобождается в случайном направлении. Когда молекула масляного пара покидает вход вакуумного насоса, она будет двигаться по прямой линии до тех пор, пока она не столкнется с поверхностью. Как правило, она будет на этой поверхности и со временем будут присоединяться другие масляные молекулы. По мере того, как поверхность становится «влажной», масляная пленка будет медленно ползать вдоль поверхности. Это очень медленный процесс, но он постепенно загрязнит трубопровод и может попасть в рабочую камеру.

Форвакуумный фильтр — это устройство, предназначенное для захвата или поглощения молекул паров масла, поступающих из впускного отверстия насоса, и удерживания их в фильтровальной среде и, таким образом, предотвращения ими загрязнения вакуумной камерой.
В этих ловушках используются два типа материалов: молекулярное сито и активированный оксид алюминия. Молекулярное сито доступно в виде сфер и гранул в зависимости от спецификации. Активированный оксид алюминия обычно имеет сферическую форму, около 0,250 дюйма (0,635 см). В вакуумной промышленности этот материал используется для улавливания молекул пара масла. Однако он также улавливает водяной пар. Это еще одна причина, по которой он используется в очень немногих приложениях, в которых мало или совсем нет водяного пара. Если материал ловушки попадает под водяной пар, то меньше масла может быть захвачено. Эти материалы чрезвычайно пористые и имеют большие внутренние поверхности, которые позволяют маслам и молекулам воды сорбироваться на поверхности. После сорбирования на внутреннюю поверхность водяной пар очень медленно десорбируется.

Когда материал загрязняется масляным паром, он, как правило, демонстрирует некоторое светло-желтое или коричневое окрашивание. Это будет, как правило, на стороне насоса Рекомендуется, чтобы окрашенный материал был удалён, а фильтр была снабжен новым материалом. Стандартная ловушка обычно имеет корзину, которая удерживает материал, поэтому его можно удалить из корпуса ловушки для обслуживания. Старый материал должен нагреваться до температуры выше 121°C в течение нескольких часов, чтобы вытеснить любой захваченный водяной пар, прежде чем его снова установить в ловушку. Другие фильтры имеют встроенный нагреватель, так что материал заграждающего фильтра может быть регенерирован. При выполнении этой операции
ловушка должны быть изолирована от камеры, так чтобы регенерируемые пары шли в вакуумный насос.

Для увеличения срока службы материала ловушкинужно  установить ловушку ближе к камере. Масляный пар, поступающий из вакуумного насоса, будет затем конденсироваться на поверхности трубопровода, и меьшая часть паров достигнет фильтра. Этот трубопровод следует проверять, когда фильтр обслуживается и при необходимости очищать Наконец, все молекулярные сита и продукты с активированным оксидом алюминия должны храниться сухими. Размещение погруженного в воду материала в вакуумной ловушке не поможет вашему процессу и продлит время откачки до тех пор, пока загрязнение не будет откачано.

Ловушка

— пустой контейнер, предназначенный для улавливания твердых частиц, таких как пыль, которая может поступать из системы. Это обычно происходит во время первоначальной откачки, когда поток газа имеет наивысшую пропускную способность. Начальное движение молекул газа в большой вакуумной камере может быть очень турбулентным, и это может привести к транспортировке пыли к вакуумному насосу. Ловушка предназначена для изменения направления потока газа, так что захваченные твердые частицы выпали из потока и остались в ловушке. Газ может быть направлен вниз в ловушку или круговым движением по внутренней части с помощью смещенного входа (рис.3). Отверстие от выхода из ловушки размещается вблизи верхней части ловушки. По мере того как газ течет в больший объем ловушки, его скорость падает, позволяя тяжелым частицам выпадать и оставаться в ловушке. Затем газ попадает в выходную трубку ловушки в верхней части ловушки и течет вниз и выходит к вакуумному насосу.

Пылевые фильтры

Пылевые ловушки имеют внутри себя элемент для улавливания твердых загрязнителей. Они доступны с двумя различными типами элементов: один для низкого уровня загрязняющих веществ, а другой для высокого уровня загрязняющих веществ. Этот фильтр может состоять из уловителя с добавленным элементом. Это позволяет использовать тело уловителя, используя его для нескольких вариантов.
Для низких уровней загрязнений используется плиссированная бумага (рис. 3 и 6) или полиэфирный элемент. В конечном итоге они будут загружены грязью и уменьшат поток газа через фильтр. Каждый техпроцесс отличается, и вы узнаете из опыта, как часто необходимо заменять фильтрующий элемент.
Когда уровень загрязняющих веществ выше, используется металлическая сетка (рис.6) или элемент шерсти, который смачивается маслом. Этот элемент заставляет загрязнитель прилипать к смачиваемому материалу, но позволяет проходить газу. Сетка также загрязняется, но может быть вымыта и повторно использована. Наличие запасного чистого элемента, готового к работе, сократит время простоя службы. Типичными материалами для проволочной сетки являются нержавеющая сталь и латунь.

Конденсирующие ловушки

В небольших вакуумных системах Конденсирующие ловушки используются редко, но могут потребоваться, если пар будет вредить вакуумному насосу, загрязняя масло насоса. Для многих применений, где присутствует небольшое количество водяного пара, мы можем использовать газовый балластный клапан на вакуумном насосе, чтобы поддерживать чистоту насоса.
Дегазация — это промышленный процесс, когда пары должны быть уловлены перед тем, как попасть в вакуумный насос. Уретаны, лаки и смолы испаряются при дегазации, и эти пары могут влиять на масло насоса и забивать масляные каналы. Используемая для этого фильтрующая среда обычно представляет собой активированные угольные гранулы, которые поглощают тяжелые пары. 

В сушилке для замораживания «паровая ловушка» представляет собой встроенный охлажденный конденсатор между камерой и вакуумными насосами. Когда водяной пар «выпаривается» из замороженного продукта, он перемещается к вакуумным насосам, но замерзает на конденсаторе, чтобы предотвратить загрязнение насоса. Сублимация — это процесс, когда под вакуумом вода из замороженного состоянии будет напрямую становиться паром.
В лабораториях паровые ловушки часто используются в течение коротких промежутков времени. Если процесс длится более нескольких часов, может потребоваться пополнить холодную ловушку, как ее часто называют. Если холодная ловушка остается нагретой, замороженные загрязняющие вещества будут оттаивать, испаряться и поступать в насос.
Один стиль использует сухого льда и изопропилового спирта или ацетона в краткосрочной холодной ловушке. Он охлаждается примерно до -109 ° F (-75 ° C). Этот тип ловушки (фиг.4) имеет емкость для сухих ледяных суспензий с крышкой, закрывающей верхнюю часть контейнера. Крышка уменьшает кипение охлаждающей жидкости и позволяет легко заполнять и дозаправляться. Контейнер для суспензии расположен в центре большего круглого контейнера, который создает промежуточное пространство вокруг холодной ловушки, где может протекать газ. Обычно для подключения ловушки к вакуумному насосу используются стандартные вакуумные соединения типа NW.
Также могут быть использованы ловушки для жидкого азота (рис.5), которые имеют несколько иную конструкцию. Контейнер LN2 позиционируется в центре ловушки, как и раньше, но заполняющее соединение представляет собой меньший носик, а не крышку.
В некоторых ловушках имеется два желоба, позволяющих выкипать через один носик во время повторного наполнения через другой носик. Это более безопасный дизайн, поскольку он устраняет разбрызгивание, которое может произойти при использовании только одного желоба.

Мембранный вакуумный насос НВМ (диафрагменный) взрывозащищенный от производителя ООО НПП «Вакуумтех»

ООО НПП «Вакуумтех» предлагает купить мембранные (диафрагменные) вакуумные насосы НВМ, которые полностью соответствуют современным стандартам качества. Эти агрегаты активно применяются в различных областях промышленности и обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими аналогами. Мембранные вакуумные насосы, в отличии от обычных масляных вакуумных насосов, являются совершенно сухими, не загрязняют окружающую и перекачивающую среды, предельно просты в эксплуатации. Доставка товара осуществляется по всей России.

Модель Скорость откачки Предельное остаточное давление Габариты  кг  кВт  В
м3 мм.рт.ст. Д Ш В
НВМ-1,5 1,5 25 257 140 187 7 0,37 380/220
НВМ-3 3 50 265 202 187 8,4 0,37 380/220
НВМ-12 12 35 315 160 290 12 0,37 380/220
НВМ-20 20 25 330 355 235  18 0,75 380/220
НВМ-40 40 25 470 370 210 37 1,5 380
Насосы с улучшенными вакуумными характеристиками
НВМ-3D 1,5 5 265 202 187 8,4 0,37 380/220
НВМ-12D 6 5 315 160 290 12 0,37 380/220
НВМ-20D 10 2 330 355 210 18 0,75 380/220
НВМ-40D 20 2 470 370 210 37 1,5 380
НВМ-40D2 10 0,3 470 370 210 37 1,5 380
Мембранные вакуумные насосы с взрывозащищенным электродвигателем
НВМ-12В 12 35 315 220 360 18 0,37 380
НВМ-12DВ 6 5 315 220 360 18 0,37 380
НВМ-20В 20 25 360 240 375 22 0,75 380
НВМ-20DВ 10 2 360 240 375 22 0,75 380

Как работает мембранный вакуумный насос?

Мембранные вакуумные насосы относятся к категории объемных машин малого класса, способных функционировать без смазки и предназначенных для создания вакуума в герметичных системах и объемах, а также для удаления или обеспечения непрерывного потока газа и газовых смесей в технологиях с использованием низкого давления. Отличительная черта насосов НВМ заключается в большом ресурсе мембраны – при непрерывной работе в 24-часовом режиме диафрагма способна прослужить до 7000 часов. По долговечности мембраны наша продукция не имеет аналогов в СНГ. В зависимости от модификации аппараты изготавливаются из материалов различной химической стойкости.

Преимущества мембранных вакуумных насосов нашего производства

Фирменные насосы от компании «Вакуумтех» отличаются рядом преимуществ:

  • Экологичность. Насосы НВМ создают сухой вакуум, что позволяет работать без вредных выбросов в воздух, сохраняя чистоту рабочего места и окружающей среды.
  • Повышенная надежность. Конструкционные особенности клапанов позволяют обеспечивать самозапирание мембранного насоса без потери достигнутого вакуума.
  • Возможность функционирования в режиме компрессора. Максимальный предел нагнетания – 1 кг/см3.
  • Простота в эксплуатации и обслуживании. За счет этого производственный процесс становится проще, а расходы на техобслуживание снижаются в разы.
  • Низкий уровень шума. Показатели шума при работе техники полностью соответствует установленным регламентам.
  • Безопасность. Установки полностью герметичны, что делает их эксплуатацию абсолютно безопасной.

Дополнительные возможности

Обратившись в нашу компанию, вы сможете также приобрести химически стойкие установки, которые идеально подходят для откачки кислот, органики, щелочи и прочих агрессивных сред. При необходимости мы комплектуем мембранные вакуумные насосы взрывозащищенным двигателем, что повышает уровень безопасности в процессе использования аппарата.

Сферы применения

Мембранные вакуумные насосы наиболее часто применяются в следующих областях:

  • Монтаж и ремонт холодильного оборудования;
  • Молекулярная дисциляция;
  • Вакуумная фильтрация и концентрация.

Кроме того, насосы НВМ являются неотъемлемой частью в работе печатных машин, медицинской техники, вакуумных печей, массажеров, присосок и манипуляторов.

Как оформить заказ?

Чтобы купить мембранный (диафрагменный) вакуумный насос в стандартном или взрывобезопасном исполнении, позвоните нам по вышеуказанному номеру телефона или отправьте письмо на электронный ящик. Вы также можете заказать обратный звонок, указав свои контактные данные, и наши менеджеры сами перезвонят вам. С подробным описанием и техническими характеристиками аппаратов вы можете ознакомиться на нашем сайте. Стоимость конкретной модели уточняйте у менеджеров компании. При желании укомплектовать машину взрывозащищенным двигателем обязательно указывайте это в заявке. Поставки товара возможны в любой город РФ. Стоимость и сроки доставки обсуждаются с каждым клиентом индивидуально и зависят от расположения вашего населенного пункта. Номер телефона и адрес электронной почты для связи указаны в разделе Контакты.

Как работают вакуумные насосы?

Вакуумный насос представляет собой устройство, которое удаляет молекулы газа или частицы воздуха из герметичного объема для достижения разности давлений, создающей частичный вакуум. Вакуумные насосы разработаны с использованием различных технологий в зависимости от требований к давлению и области применения, которую они обслуживают. При настройке вакуумной насосной системы правильный подбор параметров имеет решающее значение для достижения оптимальной эффективности.

Как работает вакуумный насос?

Вакуум – пространство, лишенное материи, в котором давление газа внутри этого объема ниже атмосферного.Основная функция вакуумного насоса заключается в изменении давления в замкнутом пространстве для создания полного или частичного вакуума механическим или химическим способом. Давление всегда будет пытаться выровняться в соединенных областях, поскольку молекулы газа текут от высокого уровня к низкому, чтобы заполнить всю площадь этого объема. Следовательно, если ввести новое пространство низкого давления, газ будет естественным образом течь из области высокого давления в новую область низкого давления, пока они не будут иметь одинаковое давление. Обратите внимание, что этот вакуумный процесс создается не за счет «всасывания» газов, а за счет выталкивания молекул.Вакуумные насосы, по сути, перемещают молекулы газа из одной области в другую, создавая вакуум, меняя состояния высокого и низкого давления.

Основные сведения о вакуумном насосе

По мере того, как молекулы удаляются из вакуумного пространства, становится экспоненциально труднее удалить дополнительные, что увеличивает требуемую мощность вакуума. Диапазоны давления разделены на несколько групп:

  • Грубый/низкий вакуум: от 1000 до 1 мбар / от 760 до 0,75 торр
  • Тонкий/средний вакуум: от 1 до 10 -3  мбар/0.от 75 до 7,5 -3 Торр
  • Высокий вакуум: 10 -3 до 10 -7 мбар / 7,5 -3 до 7,5 -7 Торр
  • Сверхвысокий вакуум: от 10 -7 до 10 -11 мбар / 7,5 -7 от до 7,5 -11 Торр
  • Чрезвычайно высокий вакуум: < 10 -11 мбар / < 7,5 -11 Торр

Вакуумные насосы классифицируются по диапазону давления, в котором они могут работать, что помогает различать их возможности. Эти классификации:

  • Первичные (форвакуумные) насосы, работающие в диапазонах низкого и низкого вакуумметрического давления.
  • Бустерные насосы
  • работают в диапазонах низкого и среднего давления.
  • Вторичные (высоковакуумные) насосы работают в диапазонах высокого, очень высокого и сверхвысокого вакуума.

В зависимости от требований к давлению и условий эксплуатации технологии вакуумных насосов считаются влажными или сухими. Мокрые насосы используют масло или воду для смазки и уплотнения, в то время как сухие насосы не имеют жидкости в пространстве между вращающимися механизмами или неподвижными частями, которые используются для изоляции и сжатия молекул газа.Без смазки сухие насосы имеют очень жесткие допуски для эффективной работы без износа. Давайте посмотрим на некоторые из методов, используемых в вакуумном насосе.

 

Захватные насосы

Улавливающие насосы

, также называемые насосами с захватом, не имеют движущихся частей и используются в приложениях, требующих чрезвычайно высокого вакуумного давления. Без движущихся частей улавливающие насосы могут создавать вакуумную среду двумя разными способами.  

  Крионасос (сухой, вторичный): Давление 7.5 x 10 -10 торр, скорость откачки 1200 – 4200 л/с

Один из методов, используемых улавливающими насосами, заключается в улавливании молекул газа с помощью криогеники для улавливания молекул газа. В крионасосах используется криогенная технология для замораживания или улавливания газа на очень холодной поверхности. Используя чрезвычайно низкие температуры, они эффективно втягивают молекулы внутрь, создавая вакуум.

Ионные насосы с распылением (сухие, вторичные): давление 7,5 x 10 -12 торр, скорость откачки 1000 л/с

Ионные насосы

используют сильные магнитные поля и ионизацию молекул газа, чтобы сделать их электропроводными в качестве метода захвата.Магнитное поле создает облако электроположительных ионов, которые осаждаются на титановом катоде. В этом процессе химически активные материалы объединяются с молекулами газа, втягивая их и создавая вакуум.

 

Перекачивающие насосы

Перекачивающие насосы могут работать двумя способами; Кинетическая энергия или положительное смещение. В отличие от улавливающих насосов, перекачивающие насосы выталкивают молекулы газа из пространства через систему.Общим для них является то, что все они используют метод механического проталкивания газа и воздуха через систему через различные системные интервалы. Обычно несколько перекачивающих насосов используются параллельно для обеспечения более высокого вакуума и скорости потока. Также распространено использование нескольких перекачивающих насосов в системе, чтобы обеспечить резервирование в случае отказа насоса.

 

Кинетические насосы

Кинетические насосы

используют принцип импульса через крыльчатки (лопасти) или введение пара для проталкивания газа к выпускному отверстию.

Турбомолекулярный насос (сухой, вторичный): давление 7,5 x 10 -11 торр, скорость откачки 10–50 000 л/с.

Все насосы Kinetic являются вторичными насосами, поскольку они используются для приложений с высоким давлением. Одним из сухих методов является турбомолекулярный насос, в котором используются высокоскоростные вращающиеся лопасти внутри камеры, приводящие в движение молекулы газа. Передавая импульс от вращающихся лопастей молекулам газа, увеличивая скорость их движения к выходному отверстию. Эти насосы обеспечивают низкое давление и низкую скорость перекачивания.

Пародиффузионный насос (влажный, вторичный): Давление 7,5 x 10 -11 торр, скорость откачки 10–50 000 л/с.

В пародиффузионном насосе

используется высокоскоростной нагретый масляный пар, который использует кинетическую энергию для перетаскивания молекул газа от входа к выходу. Отсутствие движущихся частей и пониженное давление на входе.

 

Объемные насосы

Другой формой типа переноса является положительное смещение.Основной принцип объемного насоса заключается в том, что, расширяя первоначальный объем в камере, они перемещают небольшие изолированные объемы газа на разных этапах, сжимая их до меньшего объема и под более высоким давлением выбрасывая наружу. Эти насосы работают в диапазоне более низких давлений и относятся к категории первичных или бустерных насосов и включают в себя мокрые или сухие технологии. Вот различные типы объемных первичных вакуумных насосов:

Пластинчатый насос с масляным уплотнением (мокрый, первичный): давление 1 x 10 -3 мбар, скорость откачки 0.7 – 275 м 3 /ч (0,4 – 162 фута 3 /мин)

Роторно-лопастные насосы

с масляным уплотнением сжимают газы с помощью эксцентрично установленного ротора, который вращает набор лопастей. Под действием центробежной силы эти лопасти выдвигаются и образуют камеры между собой и корпусом. Перекачиваемая среда удерживается внутри этих камер. При дальнейшем вращении их объем постоянно уменьшается. Таким образом, перекачиваемая среда сжимается и транспортируется к выходу. Пластинчато-роторные вакуумные насосы доступны в одноступенчатом и двухступенчатом исполнении.

 

Жидкостно-кольцевой насос (влажный, первичный): давление 30 мбар, скорость откачки 25 – 30 000 м 3 /ч (15 – 17 700 футов 3 /мин)

Жидкостно-кольцевые насосы имеют смещенное от центра рабочее колесо с лопастями, изогнутыми по направлению вращения, которые образуют движущееся цилиндрическое кольцо жидкости вокруг корпуса за счет центробежного ускорения. Лопасти создают серповидные пространства разных размеров, когда они вращаются и герметизируются жидкостным кольцом. Вблизи всасывания или впуска объем увеличивается, что приводит к падению давления в каждом из них и втягиванию газа.По мере его вращения объемы между каждой лопастью уменьшаются из-за эксцентрично расположенного рабочего колеса и образования жидкостного кольца. Это сжимает газ при его разряде, создавая непрерывный поток.

 

Мембранный насос (сухой, первичный): давление 5 x 10 -8 мбар, скорость откачки 0,6 – 10 м 3 /ч (0,35 – 5,9 футов 3 /мин)

Мембранные насосы

представляют собой объемные вакуумные насосы сухого метода. Диафрагма сидит на стержне, соединенном через коленчатый вал, который перемещает диафрагму вертикально при вращении.Когда диафрагма находится в нижнем положении, объем в камере увеличивается, снижая давление и втягивая молекулы воздуха внутрь. Когда диафрагма поднимается, объем уменьшается, и молекулы газа сжимаются при движении к выпускному отверстию. И впускной, и выпускной клапаны подпружинены, чтобы реагировать на изменения давления.

Спиральный насос (сухой, первичный): давление 1 x 10 -2 мбар, скорость откачки 5,0 – 46 м 3 /ч (3,0 – 27 футов 3 /мин)

В спиральных насосах

используются две невращающиеся спирали спиральной конструкции, где внутренняя спираль вращается и улавливает газ во внешнем объеме.По мере того, как он движется по орбите, объем газа становится все меньше и меньше, сжимая его до тех пор, пока он не достигнет минимального объема и максимально допустимого давления, и выбрасывается на выходе, расположенном в центре спирали.

Насосы типа Рутса (сухие, бустерные): давление <10 -3 торр, скорость откачки 100 000 м 3 /ч (58 860 футов 3 /мин)

Насосы Рута проталкивают газ в одном направлении через два лепестка, которые входят в зацепление, не соприкасаясь, при встречном вращении. Это встречное вращение создает максимальный расход, так как объем увеличивается на входе при одновременном уменьшении на выходе сжимающего давления.Эти насосы предназначены для применения в тех случаях, когда требуется удаление больших объемов газа.

Кулачковые насосы (сухие, бустерные): давление 1 x 10 -3 мбар, скорость откачки 100–800 м 3 /ч (59–472 фута 3 /мин)

Кулачковые насосы

имеют два вращающихся кулачка, которые вращаются в противоположных направлениях. Они чрезвычайно эффективны, надежны и требуют минимального обслуживания и часто используются в суровых промышленных условиях. Когти находятся в пределах 2/1000 дюймов друг от друга, но на самом деле никогда не соприкасаются.Этот минимальный зазор между кулачками и корпусом камеры оптимизирует внутреннее уплотнение, устраняя износ и потребность в смазочных материалах или маслах.

 

Винтовые насосы (сухие, бустерные): Давление 1 x 10 -2 торр, скорость откачки 750 м 3 /ч (440 футов 3 /мин)

В винтовых насосах

используются два вращающихся винта, расположенных горизонтально внутри камеры, один левосторонний и один правосторонний, которые также взаимодействуют без контакта.Молекулы газа, введенные с одного конца, захватываются между двумя винтами, и по мере их вращения в противоположных направлениях газ выталкивается в пространство с уменьшающимся объемом, сжимая его на выходе и создавая пониженное давление на входе.

 

Заключение

Как видите, выбор вакуумного насоса для процесса удаления газов зависит от многих факторов. К ним относятся диапазоны давления и скорости откачки, скорость потока, тип газа, размер объема, ожидаемый срок службы и расположение вашей системы.Это может быть сложной задачей, которая может занять много времени и денег, если выбрана неправильно. Anderson Process может упростить этот процесс выбора благодаря экспертным знаниям, обширному ассортименту насосов и оборудования, а также полному инженерному и производственному оборудованию, если ваша система требует решения, изготовленного по индивидуальному заказу.

Anderson Process является авторизованным поставщиком вакуумных насосов и систем Busch. Busch Vacuum Solutions предлагает уникальный ассортимент продукции, способной удовлетворить спрос в различных областях применения в любой отрасли.К этим типам насосов относятся роторно-лопастные, жидкостно-кольцевые, спиральные, сухие винтовые и кулачковые насосы с полным набором диапазонов давления и скоростей откачки для работы со скоростями потока, требуемыми для вашего вакуумного приложения. Ознакомьтесь с полным перечнем вакуумных насосов Busch здесь https://www.andersonprocess.com/brands/busch-vacuum-pumps/

.

Введение в вакуумные насосы

При проектировании или эксплуатации вакуумной системы очень важно понимать принцип работы вакуумных насосов. Мы рассмотрим наиболее распространенные типы вакуумных насосов, их принципы работы и где в системе они используются.

Категории насосов (по рабочему давлению)

Вакуумные насосы классифицируются по диапазону рабочего давления и, как таковые, классифицируются как первичные насосы, бустерные насосы или вторичные насосы. В каждом диапазоне давления есть несколько различных типов насосов, в каждом из которых используется своя технология, и каждый из них обладает некоторыми уникальными преимуществами в отношении производительности по давлению, скорости потока, стоимости и требований к техническому обслуживанию.

Независимо от их конструкции, основной принцип работы одинаков.Вакуумный насос работает путем удаления молекул воздуха и других газов из вакуумной камеры (или со стороны выхода более высокого вакуумного насоса, если он подключен последовательно). В то время как давление в камере снижается, удаление дополнительных молекул становится экспоненциально трудным для удаления. В результате промышленная вакуумная система (рис. 1) должна быть способна работать в части чрезвычайно большого диапазона давлений, обычно изменяющегося от 1 до 10-6 Торр. В исследованиях и научных приложениях это значение увеличивается до 10-9 Торр или ниже.Для этого в типичной системе используется несколько различных типов насосов, каждый из которых охватывает часть диапазона давления и иногда работает последовательно.

Вакуумные системы относятся к следующей широкой группе диапазонов давления:

  • Грубый/низкий вакуум: от атмосферы до 1 торр
  • Средний вакуум: от 1 Торр до 10 -3 Торр
  • Высокий вакуум: от 10 -3 Торр до 10 -7 Торр
  • Сверхвысокий вакуум: от 10 -7 Торр до 10 -11 Торр
  • Сверхвысокий вакуум: < 10 -11 торр

Различные типы насосов для этих диапазонов вакуума можно разделить на следующие:

  • Первичные (форвакуумные) насосы: диапазоны грубого и низкого вакуумметрического давления.
  • Бустерные насосы: диапазоны давления грубого и низкого вакуума.
  • Вторичные (высоковакуумные) насосы: диапазоны высокого, очень высокого и сверхвысокого вакуума.
Рисунок 1 – Типовая промышленная вакуумная система (иллюстрация предоставлена ​​Edwards)

Терминология

В вакуумных насосах используются две технологии: перенос газа и улавливание газа (рис. 2). Перекачивающие насосы
работают путем переноса молекул газа либо путем обмена импульсом (кинетическое действие), либо путем объемного вытеснения.Из насоса выбрасывается столько же молекул газа, сколько входит в него, и давление газа на выходе немного выше атмосферного. Отношение давления выхлопных газов (на выходе) к наименьшему полученному давлению (на входе) называется степенью сжатия.

Кинетические перекачивающие насосы работают по принципу передачи импульса, направляя газ к выпускному отверстию насоса, чтобы обеспечить повышенную вероятность движения молекулы к выпускному отверстию с помощью высокоскоростных лопастей или введенного пара.Кинетические насосы обычно не имеют герметичных объемов, но могут достигать высокой степени сжатия при низком давлении.

Объемные перекачивающие насосы работают путем механического улавливания объема газа и его перемещения через насос. Они часто проектируются в несколько ступеней на общем приводном валу. Изолированный объем сжимается до меньшего объема при более высоком давлении, и, наконец, сжатый газ выбрасывается в атмосферу (или к следующему насосу). Обычно два перекачивающих насоса используются последовательно для обеспечения более высокого вакуума и скорости потока.Например, турбомолекулярный (кинетический) насос можно приобрести вместе со спиральным насосом (объемного действия) в виде комплексной системы.

Рисунок 2 – Типы вакуумных насосов (иллюстрация предоставлена ​​Edwards)
Насосы захвата

работают путем захвата молекул газа на поверхностях внутри вакуумной системы. Улавливающие насосы работают с меньшим расходом, чем перекачивающие насосы, но могут обеспечивать сверхвысокий вакуум, вплоть до 10 -12 торр, и создавать безмасляный вакуум.Улавливающие насосы работают с использованием криогенной конденсации, ионной реакции или химической реакции и не имеют движущихся частей.

Типы насосов – обзор

Различные технологии насосов считаются насосами мокрого или сухого типа, в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе перекачки. В мокрых конструкциях насосов для смазки и/или уплотнения используется масло или вода, и эта жидкость может загрязнять вытесняемый (перекачиваемый) газ. Сухие насосы не имеют жидкости в прокачиваемом объеме и полагаются на плотные зазоры между вращающейся и неподвижной частями насоса, уплотнения из сухого полимера (ПТФЭ) или диафрагму для отделения насосного механизма от прокачиваемого газа.Хотя в сухих насосах может использоваться масло или смазка в шестернях и подшипниках насоса, они защищены от вытесняемого газа. Сухие насосы снижают риск загрязнения системы и удаления масла по сравнению с мокрыми насосами. Вакуумные системы нелегко преобразовать с мокрой на сухую, просто заменив насос с мокрой на сухую. Камера и трубопроводы могут быть загрязнены мокрым насосом и должны быть тщательно очищены или заменены, иначе они будут загрязнять газ во время дальнейшей эксплуатации.

Ниже приведены общие сведения о наиболее часто используемых типах вакуумных насосов по функциям.

ПЕРВИЧНЫЕ (ФОРМУЛЯЦИОННЫЕ) НАСОСЫ

Роторно-лопастной насос с масляным уплотнением (мокрый, объемный)

В пластинчато-роторном насосе газ поступает во впускное отверстие и улавливается эксцентрично установленным ротором, который сжимает газ и передает его к выпускному клапану (рис. 3). Клапан подпружинен и позволяет газу выходить при превышении атмосферного давления. Масло используется для герметизации и охлаждения лопастей. Давление, достигаемое роторным насосом, определяется количеством используемых ступеней и их допусками.Двухступенчатая конструкция может обеспечить давление 1×10 -3 мбар. Скорость откачки составляет от 0,7 до 275 м 3 /ч (от 0,4 до 162 футов 3 /мин).

Рис. 3. Поперечное сечение типичного мокрого насоса ( Иллюстрация  предоставлена ​​Edwards)

Жидкостно-кольцевой насос (мокрый, объемный)

Жидкостно-кольцевой насос (рис. 4) сжимает газ за счет вращения лопастного рабочего колеса, расположенного эксцентрично внутри корпуса насоса.Жидкость подается в насос и за счет центробежного ускорения образует движущееся цилиндрическое кольцо внутри корпуса. Это жидкостное кольцо создает ряд уплотнений в пространстве между лопатками рабочего колеса, которые образуют камеры сжатия. Эксцентриситет между осью вращения рабочего колеса и корпусом насоса приводит к циклическому изменению объема, ограниченного лопастями и кольцом, которое сжимает газ и выпускает его через отверстие в конце корпуса. Этот насос имеет простую и прочную конструкцию, так как вал и рабочее колесо являются единственными движущимися частями.Он очень устойчив к нарушениям процесса и имеет большой диапазон производительности. Он может обеспечить давление 30 мбар при использовании воды с температурой 15°C (59°F), а при использовании других жидкостей возможно более низкое давление. Диапазон скоростей откачки составляет от 25 до 30 000 м 3 /ч (от 15 до 17 700 футов 3 /мин).

Рис. 4. Поперечное сечение типичного кольцевого насоса ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards)

Мембранный насос (сухой, объемный)

Мембрана быстро изгибается под действием штока, находящегося на кулачке, вращаемом двигателем, что приводит к перемещению газа в один клапан и наружу из другого.Он компактен и не требует особого ухода. Срок службы диафрагм и клапанов обычно составляет более 10 000 часов работы. Мембранный насос (рис. 5) используется для резервирования небольших компаундных турбомолекулярных насосов в чистых системах с высоким вакуумом. Это насос малой производительности, широко используемый в научно-исследовательских лабораториях для пробоподготовки. Типичное предельное давление 5 x 10 -8 мбар может быть достигнуто при использовании диафрагменного насоса для поддержки составного турбомолекулярного насоса. Он имеет диапазон скорости откачки 0.от 6 до 10 м 3 /ч (от 0,35 до 5,9 футов 3 /мин).

Рис. 5. Поперечное сечение типичного мембранного насоса ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards)

Спиральный насос (сухой, объемный)

В спиральном насосе (рис. 6) используются две спирали, которые не вращаются, но одна из которых вращается по орбите и улавливает объем газа и сжимает его в постоянно уменьшающемся объеме; сжимая его до тех пор, пока он не достигнет минимального объема и максимального давления в центре спиралей, где находится выходное отверстие.Спиральное уплотнение наконечника из полимера (ПТФЭ) обеспечивает осевое уплотнение между двумя спирали без использования смазки в потоке вытесняемого газа. Может быть достигнуто типичное предельное давление 1 x 10 -2 мбар. Диапазон скоростей откачки составляет от 5,0 до 46 м 3 /ч (от 3,0 до 27 футов 3 /мин).

Рис. 6. Поперечное сечение типичного спирального насоса ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards)

НАСОСЫ БУСТЕРНЫЕ

Насос Рутса (сухой, объемный)

Насос Рутса (рис.7) в основном используется в качестве усилителя вакуума и предназначен для удаления больших объемов газа. Два лепестка зацепляются, не соприкасаясь, и вращаются в противоположных направлениях, непрерывно пропуская газ в одном направлении через насос. Он повышает производительность основного/форвакуумного насоса, увеличивая скорость откачки примерно на 7:1 и повышая предельное давление примерно на 10:1. Насосы Рутса могут иметь две или более лопастей. Может быть достигнуто типичное предельное давление < 10 -3 Торр (в сочетании с первичными насосами).Он может достигать скорости откачки порядка 100 000 м 3 /ч (58 860 футов 3 /мин).

Рис. 7. Поперечное сечение типичного насоса Рутса ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards)

Кулачковый насос (сухой, объемный)

Кулачковый насос (рис. 8) оснащен двумя кулачками, вращающимися в противоположных направлениях, и работает аналогично насосу Рутса, за исключением того, что газ переносится в осевом направлении, а не сверху вниз.Он часто используется в сочетании с насосом Рутса, который представляет собой комбинацию основных насосов Рутса и кулачка, в которой на общем валу имеется ряд ступеней кулачка и кулачка. Он предназначен для суровых промышленных условий и обеспечивает высокую скорость потока. Может быть достигнуто типичное предельное давление 1 x 10 -3 мбар. Диапазон скоростей откачки составляет от 100 до 800 м 3 /ч (от 59 до 472 футов 3 /мин).

Рис. 8

Винтовой насос (сухой, объемный)

Винтовой насос (фиг.9) использует два вращающихся винта, один левый и один правый, которые зацепляются друг с другом, не соприкасаясь. Вращение переносит газ с одного конца на другой. Винты сконструированы таким образом, что пространство между ними уменьшается по мере прохождения газа, и он сжимается, вызывая пониженное давление на входном конце. Этот насос отличается высокой пропускной способностью, хорошей обработкой жидкостей, а также устойчивостью к пыли и агрессивным средам. Может быть достигнуто типичное предельное давление примерно 1 x 10 -2 торр.Диапазон скорости откачки составляет до 750 м 3 /ч (440 футов 3 /мин).

Рисунок 9 – Поперечное сечение типичного винтового насоса ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards )

ВТОРИЧНЫЕ НАСОСЫ

Турбомолекулярные насосы (сухой, кинетический перенос)

Турбомолекулярные насосы

(рис. 9) работают путем передачи кинетической энергии молекулам газа с помощью высокоскоростных вращающихся наклонных лопастей, которые продвигают газ с высокой скоростью: скорость кончика лопасти обычно составляет 250–300 м/с (670 миль/ч).) Передавая импульс от вращающихся лопастей газу, они обеспечивают большую вероятность движения молекул к выходному отверстию. Они обеспечивают низкое давление и имеют низкую скорость передачи. Может быть достигнуто типичное предельное давление менее 7,5 x 10 -11 торр. Диапазон скоростей откачки составляет 50 – 5000 л/с. Ступени лопастного откачивания часто сочетаются с ступенями торможения, которые позволяют турбомолекулярным насосам работать с более высоким давлением (> 1 Торр).

Рис. 9. Типичный турбомолекулярный насос в разрезе ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards)

Пародиффузионные насосы (мокрый, кинетический перенос)

Пародиффузионные насосы (рис.10) передача кинетической энергии молекулам газа с помощью высокоскоростного нагретого потока масла, который «тащит» газ от входа к выходу, обеспечивая пониженное давление на входе. Эти насосы основаны на более старой технологии, в значительной степени вытесненной сухими турбомолекулярными насосами. Они не имеют движущихся частей и обеспечивают высокую надежность при низкой стоимости. Может быть достигнуто типичное предельное давление менее 7,5 x 10 -11 торр. Он имеет диапазон скорости откачки от 10 до 50 000 л/с.

Рис. 10. Поперечное сечение типичного диффузионного насоса ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards)

Крионасос (сухой, с ловушкой)

Крионасос (рис.11) улавливает и хранит газы и пары, а не перекачивает их насосом. Они используют криогенную технологию для замораживания или улавливания газа на очень холодной поверхности (криоконденсация или криосорбция) при температуре от 10°К до 20°К (минус 260°С). Эти насосы очень эффективны, но имеют ограниченную емкость хранения газа. Собранные газы/пары необходимо периодически удалять из насоса, нагревая поверхность и откачивая ее другим вакуумным насосом (так называемая регенерация). Крионасосам требуется холодильный компрессор для охлаждения поверхностей.Эти насосы могут достигать давления 7,5 x 10 -10 Торр и имеют диапазон скоростей откачки от 1200 до 4200 л/с.

Рис. 11. Поперечное сечение типичного криогенного насоса ( Иллюстрация  Предоставлено Edwards)

Ионные насосы с распылением (сухие, улавливающие)

Ионный насос распыления (рис. 12) улавливает газы, используя принципы геттеризации (при котором химически активные материалы объединяются с газами для их удаления) и ионизации (молекулы газа становятся электропроводящими и захватываются).Сильное магнитное поле в сочетании с высоким напряжением (от 4 до 7 кВ) создает облако электронов с положительными ионами (плазму), которые осаждаются на титановом катоде, а иногда и на вторичном дополнительном катоде, состоящем из тантала. Катод улавливает газы, в результате чего образуется геттерная пленка. Это явление называется распылением. Катод необходимо периодически заменять. Эти насосы не имеют движущихся частей, требуют минимального обслуживания и могут достигать давления до 7,5 x 10 -12 торр. Они имеют максимальную откачку 1000 л/с.

Рис. 12 3 – Поперечное сечение типичного ионного насоса

Вкратце…

Здесь кратко описаны различные типы вакуумных насосов, но для полного понимания преимуществ и ограничений каждой технологии необходимо более подробное обсуждение каждого из них.

Вакуумные насосы являются одним из, если не самым важным набором компонентов, поставляемых с вакуумными печами.Процессы, которые мы запускаем, и качество, которого мы достигаем, зависят от того, как работают эти системы.

Ссылки

1. Херринг, Дэниел, Вакуумная термообработка, том I, BNP Media, 2012.
3. Филип Хоффман (www.philiphoffman.net).

Выбор между различными типами вакуумных насосов

Что нужно учитывать при выборе вакуумных насосов?

Любой, кто не имеет глубоких знаний о насосах, может подумать, что для создания вакуума достаточно просто «подключить насос», запустить его и дождаться, пока вакуум упадет до требуемого уровня.


Но реальность такова, что это гораздо больше.

Вакуумные насосы используются для удаления молекул воздуха или газа из герметичного объема, создавая таким образом вакуум. Уровень вакуума можно контролировать, например, с помощью технологического газа при определенном давлении.

Чтобы подобрать правильный вакуумный насос, требуется не только хорошее понимание необходимого уровня вакуума и области применения, но также необходимо понимание условий процесса, рабочего диапазона, а также преимуществ и ограничений каждого конкретного типа вакуумного насоса.

В этом блоге мы кратко расскажем о четырех факторах, которые следует учитывать при выборе между различными типами вакуумных насосов.

 

1. Вакуумный уровень

Выбор насоса сильно зависит от необходимого уровня вакуума. Обычно различные диапазоны давления в вакуумной технике определяются следующим образом:

В низком и среднем вакууме большинство молекул газа находится в объеме вакуумной камеры, тогда как в сверхвысоком вакууме (UHV) и сверхвысоком вакууме (XHV) большинство оставшихся молекул будет находиться на стенках камеры или внутри них соответственно.Таким образом, для различных диапазонов вакуумметрического давления потребуются различные насосные технологии.

 

Также важно учитывать, идет ли речь главным образом об откачивании до требуемого уровня давления или, например, о поддержании определенного уровня давления, пока в вакуумную систему подаются определенные газовые нагрузки (например, по технологическим причинам). В то время как некоторые вакуумные насосы оптимизированы для процессов откачки (но могут иметь проблемы с высокими нагрузками по технологическому газу), другие более способны справляться с большими нагрузками по газу.

 

В зависимости от целевого уровня вакуума может потребоваться сочетание различных технологий вакуумного насоса. Первичные вакуумные насосы, то есть те, которые работают в диапазонах грубого и среднего вакуума, выбрасывают воздух в атмосферу и могут работать изолированно. Высоковакуумные и сверхвысоковакуумные насосы, такие как турбонасосы и диффузионные насосы, должны откачивать воздух или работать с первичным насосом, чтобы создать уровень вакуума, с которым они могут работать. Ионные, неиспаряющиеся газопоглотители (NEG) и криогенные насосы нуждаются в начальной эвакуации, а затем в периодической поддержке основного насоса (например,г. во время этапов реактивации или регенерации).

 

2. Воздействие процесса на насос

Выбор насоса (насосов) зависит от области применения и перекачиваемой среды. Например, пластинчато-роторные насосы (RV) подходят для широкого спектра применений с низким и средним вакуумом, включая исследования и разработки, аналитические приборы, промышленные операции и работы по нанесению покрытий, сушку вымораживанием, разработку технологических процессов и многое другое.

Использование масла в качестве герметика и охлаждающей жидкости обеспечивает очень хорошую производительность насоса и пригодность для многих применений, в том числе там, где может присутствовать грязь, пыль или конденсат.

Спиральные насосы

, с другой стороны, обеспечивают безуглеводородный вакуум за счет сжатия газов с помощью двух спиралей с уплотнением на концах, вращающихся эксцентрично относительно друг друга. Это приводит к низким затратам на эксплуатацию и техническое обслуживание. По сравнению с насосами RV применение спиральных насосов в основном ограничивается процессами без пыли или грязи, которые могут повредить уплотнения наконечников за короткий период времени.

Принимая это во внимание, необходимо тщательно оценить влияние применения на выбранную насосную технологию, а также потенциальное влияние:

  • Пыль или мусор от процесса
  • Агрессивные газы или смеси в присутствии водяного пара, такие как хлор
  • Высокая пропускная способность газа
  • Частые сбросы
  • Механические механизмы / амортизаторы
  • Вибрации
  • Тепловая нагрузка на насос (во время выпекания или через испарители)
  • Излучение (например, рентгеновское)
  • Магнитные поля

 

3.Воздействие насоса на приложение

Не менее важна оценка влияния вакуумного насоса на применение или процесс. Есть несколько переменных, которые могут повлиять на выбор между различными типами вакуумных насосов, включая, но не ограничиваясь:

  • Выбросы нефти или углеводородов
  • Вибрация, создаваемая насосом
  • Уровень шума
  • ЭМС-излучение
  • Магнитное поле, создаваемое насосом
  • Выброс частиц
  • Тепловое излучение
  • Потребление энергии

Возвращаясь к приведенным выше примерам продуктов, насосы RV находятся в невыгодном положении, поскольку они не могут создавать безуглеводородный вакуум из-за выбросов масла.С другой стороны, спиральная технология, хотя и способна создавать безуглеводородный вакуум, сопряжена с риском выброса частиц из-за износа уплотнения наконечника.

 

4. Инвестиции и обслуживание

Помимо рассмотрения того, что должно быть достигнуто, следует оценить первоначальные капитальные затраты, эксплуатационные расходы и потребности в техническом обслуживании.

Взяв в качестве примера две технологии высоковакуумных насосов, турбомолекулярные насосы (ТМН) и масляные диффузионные насосы, справедливо отметить, что первоначальные затраты на ТМН обычно будут значительно выше по сравнению с масляным диффузионным насосом.Однако, учитывая стоимость владения в течение пяти лет, масляные диффузионные насосы могут стоить дороже из-за более высоких затрат на электроэнергию и техническое обслуживание. Для некоторых продуктов экономические преимущества могут быть связаны с насосом определенного размера/класса производительности.

В этом видео д-р Эндрю Чу выделяет ключевые факторы, которые могут влиять на производительность вашего вакуумного насоса.

5. Какие существуют типы вакуумных насосов?

Существует две классификации вакуумных насосов.Первичные насосы откачивают воздух непосредственно до атмосферного давления (такие как пластинчато-роторные, спиральные, диафрагменные, винтовые и многоступенчатые насосы Рутса), а вторичные насосы требуют использования первичного насоса для постоянной поддержки их работы (турбомолекулярные насосы и диффузионные насосы) или для откачивают до давления, при котором могут начать работать ионно-геттерные, титаново-сублимационные, неиспаряющиеся геттерные и криогенные насосы). Бустерные насосы Рутса часто комбинируются с первичными насосами, образуя «первичную» пару насосов, но строго классифицируются как вторичные насосы.

Эффективное создание вакуума требует понимания потребностей и различных типов доступных вакуумных насосов. Выбор неправильного насоса может стать дорогостоящей ошибкой и потенциально нанести ущерб вашей работе, если он не будет работать должным образом.

Чтобы узнать больше о выборе подходящего вакуумного насоса для вашей операции, щелкните ссылку ниже, чтобы загрузить нашу бесплатную электронную книгу «Объяснение технологий вакуумных насосов» :

 

Как выбрать форвакуумный/форвакуумный насос для семейства турбо- и тормозных насосов

Фила Дэниелсона

Глоссарий

Процесс выбора подходящего высоковакуумного насоса для любого конкретного применения часто является трудоемким и трудоемким занятием с большим количеством сравнений продуктов и, как правило, рядом показателей производительности и производительности.экономия компромиссов. К тому времени, когда процесс выбора окончательно завершен, необходимость выбора форвакуумного/форвакуумного насоса часто рассматривается как разочаровывающая и второстепенная задача.

Это может быть ошибкой.

Использование неправильного форвакуумного/форвакуумного насоса может легко свести на нет всю тщательную работу по выбору высоковакуумного насоса, заставив его работать за пределами своего максимального рабочего диапазона. Сохраняющиеся трудности с выбором форвакуумного/форвакуумного насоса не помогают многим производителям высоковакуумных насосов, потому что в их литературе основное внимание уделяется их насосу, и часто мало внимания уделяется требуемым рабочим параметрам форвакуумного насоса.

Поскольку оба насоса должны работать вместе для обеспечения цикла откачки, соответствующего требованиям процесса, крайне важно, чтобы форвакуумный/форвакуумный насос подбирался к высоковакуумному насосу и процессу с осторожностью и усердием.

Термин форвакуумный/форвакуумный насос используется потому, что насос должен выполнять две достаточно разные операции. Насос должен, во-первых, грубо накачать камеру от атмосферного давления до достаточно низкого давления, чтобы обеспечить работу высоковакуумного насоса, а затем он должен вернуться во вторичное положение, где он поддерживает высоковакуумный насос, обеспечивая достаточно низкое давление. давление на выходе или выхлопе высоковакуумного насоса.

Вероятно, наиболее важным аспектом является его второстепенная роль. турбонасос, турбонагнетатель или тормозной насос будут работать только в определенном диапазоне давлений. Давление на входе в насос должно быть достаточно низким, чтобы насосные группы, будь то ротор/статор, как в турбонасосе, или барабан или диск, как в скребковом насосе, могли сообщать движение молекулам перекачиваемого газа. Затем эти молекулы должны быть сжаты с помощью насоса и выпущены при каком-то другом пониженном давлении, где форвакуумный насос удаляет их в атмосферу.Это давление выхлопа, обычно называемое форвакуумным давлением, должно быть достаточно низким, чтобы высоковакуумный насос мог сжимать газ, поступающий во впускное отверстие, до номинальной эффективности.

Параметры входного и выходного давления сильно различаются от типа к типу и от отдельных конструкций внутри данного типа. Это требует тщательной проверки рабочих параметров и требований, указанных в документации производителей. Это означает, что важным соображением является то, что форвакуумный насос должен поддерживать достаточно низкое форвакуумное давление во время откачки и выдерживать любую нагрузку технологического газа.

Черновая роль, пожалуй, самая простая и понятная. Термин «черновая» является историческим пережитком тех дней, когда практикующие вакуумщики говорили о «грубом» и «тонком» вакууме. Поскольку в то время также говорили об «идеальном» вакууме, легко понять, насколько стар этот термин.

Привод камеры к рабочему входу турбонасоса или скребкового насоса можно выполнить двумя способами. Форвакуумный насос может быть подключен к камере через отдельную насосную линию и клапан, и камера может быть откачана до заданного давления до того, как клапан будет закрыт, чтобы завершить форвакуумную часть процесса откачки.В это время открывается клапан на входе высоковакуумного насоса, а вход форвакуумного/форвакуумного насоса соединяется с линией на выходе высоковакуумного насоса. Это обеспечивает эффективный процесс черновой обработки, поскольку линия черновой обработки может быть оптимизирована, но имеет тот недостаток, что требуется сложный набор трубопроводов и клапанов.

Одним из преимуществ использования турбонасосов или буксируемых насосов является то, что их можно использовать как часть самой форвакуумной линии. То есть процесс черновой обработки может осуществляться непосредственно через высоковакуумный насос, и никаких клапанов не требуется.С сегодняшними конструкциями насосов это наиболее распространенный тип установки.

Непосредственная форвакуумная обработка через турбонасос или скребковый насос может быть простой с точки зрения аппаратной простоты, но также может создавать некоторые проблемы с производительностью.

Ни один из этих насосов не является открытым с точки зрения газопроводности. Внутренняя часть корпуса насоса буквально заполнена либо парами ротор/статор, либо тормозными решетками, что иногда сильно ограничивает поток газа. Это может привести к тому, что любое преимущество, ожидаемое от очень большого форвакуумного насоса с точки зрения обеспечения более быстрого форвакуумного цикла, может быть утеряно только из-за потерь ограничения.

Это может быть трудной проблемой проектирования/выбора, поскольку в литературе производителей эта проблема никогда не рассматривается путем предоставления параметра проводимости для черновой обработки. Это подтверждается общепринятым наблюдением в полевых условиях за форвакуумным насосом 17 CFM (объемом свободного воздуха), поддерживающим турбонасос, который имеет достаточную проводимость только для эффективной скорости откачки 5-7 CFM. Эта проблема ограничения иногда решается путем обеспечения вторичной линии и клапана, так что форвакуация может осуществляться как через турбонасос или скребковый насос, так и через вторичную линию одновременно в режиме байпаса.

Хотя клапаном вторичной линии можно управлять вручную, он обычно снабжен простым реле давления для закрытия электромагнитного или электропневматического клапана, когда давление достаточно низкое для работы турбонасоса или насоса. Если вторичная линия правильно спроектирована с точки зрения длины и диаметра, может быть достигнута полная скорость откачки форвакуумного насоса.

Производительность форсирования обычно гораздо важнее с точки зрения выбора правильного насоса, чем производительность форсажа.Когда форвакуумная часть откачки завершена, роль форвакуумного/форвакуумного насоса резко меняется. Поскольку теперь он работает позади турбонасоса, термин «подпор» очевиден. оба насоса теперь работают вместе последовательно, и хотя форвакуумный насос теперь занимает второстепенное положение, его производительность почти так же важна, как и у высоковакуумного насоса.

Неправильное использование термина «подпорка» привело к неправильному пониманию важности насоса. При применении улавливающих насосов, таких как ионно-распыляющие, геттерные и криогенные насосы, для которых требуется форвакуум камеры перед их использованием, форвакуумный насос часто ошибочно называют форвакуумным насосом.Это неправильное использование терминологии имеет тенденцию создавать ощущение, что форвакуумный насос, если этот термин используется правильно, имеет второстепенное значение.

Не так!

Форвакуумный насос должен обеспечивать достаточную скорость откачки и пропускную способность для поддержания необходимого давления в форвакуумной линии, чтобы гарантировать, что высоковакуумный насос соответствует требованиям к производительности. Любой из представленных на рынке турбо- или тормозных насосов имеет степень сжатия между впуском и выпуском, которая может быть достигнута только в том случае, если давление выхлопа поддерживается на уровне или ниже указанного давления для этого конкретного насоса.Это означает, что требуется тщательное изучение кривой зависимости давления форвакуумного насоса от скорости откачки.

В то время, когда единственными доступными форвакуумными насосами были механические насосы с масляным уплотнением, характеристики скорости откачки для их использования в качестве форвакуумных насосов были намного проще. Все, что требовалось, это посмотреть на спецификацию скорости откачки в техпаспорте. Поскольку это было дано для вытеснения свободного воздуха, это было относительно просто, поскольку все механические насосы с масляным уплотнением имели примерно одинаковые рабочие характеристики.

С распространением в последние годы различных типов безмасляных насосов выбор насоса с точки зрения скорости откачки стал более сложным. Поскольку у всех форвакуумных/форвакуумных насосов скорость откачки падает по мере падения давления, становится важной фактическая форма кривой зависимости давления от скорости откачки. Каждый тип насоса обычно имеет свою кривую, даже если вытеснение свободного воздуха может быть одинаковым. Важным фактором является обеспечение достаточной скорости откачки и пропускной способности при указанном давлении выхлопа для поддержания этого давления.

Обратная сторона этого наблюдения также играет роль в том, что, хотя крошечный диафрагменный насос вполне может иметь достаточную скорость, чтобы поддерживать необходимое давление для подпора, когда газовая нагрузка из камеры с высоким вакуумом поступает к нему из выхлопа высоковакуумного насоса. , у него может не хватить скорости откачки под высоким давлением, чтобы выполнить черновую обработку той же камеры за приемлемое время. Это означает, что при выборе необходимо учитывать всю кривую.

Выбор с масляным уплотнением или без масла также является важным фактором.Механические насосы с масляным уплотнением успешно используются в качестве форвакуумной/форсирующей работы турбонасосов и гидронасосов. Они надежны и, как правило, дешевле безмасляных насосов, но являются потенциальным источником загрязнения углеводородами. Масло для механических насосов, вытекающее обратно из насоса в рабочую камеру, может стать причиной отказа во многих жестких условиях. В таких случаях предусмотрительность часто диктует полное исключение масла, даже несмотря на то, что существуют методы, помогающие избежать нефтяного загрязнения.Например, система, которая, как может показаться, требует турбонаддува на магнитной подвеске, чтобы избежать возможного попадания масла из подшипников турбокомпрессора с масляной смазкой, вероятно, исключит использование форвакуумного насоса с масляным уплотнением, когда будут указаны первоначальные требования.

Очевидно, что в таких случаях безмасляный форвакуумный/форвакуумный насос был бы лучшим выбором. Процесс выбора сразу становится более сложным из-за большого количества типов безмасляных насосов, имеющихся в настоящее время на рынке. Фактический выбор типа насоса не так важен, как соответствие производительности путем тщательного изучения зависимости давления насоса от давления.кривые скорости откачки. Пока доступна достаточная скорость и пропускная способность, тип насоса не так важен, как его производительность. Другие соображения, такие как цена, надежность и общее признание на рынке, важны, но их следует рассматривать в другом контексте, чем обсуждаемые здесь требования к производительности.

Еще одно соображение, которое иногда обсуждается в литературе производителей, — это воздействие водяного пара и способы борьбы с ним. Любой вакуумный насос также является компрессором, и сжатие газов, содержащих конденсирующиеся газы, такие как водяной пар, вызывает конденсацию этих газов внутри насоса.Поскольку окружающий воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара, форвакуумный/форвакуумный насос будет конденсировать в нем определенное количество водяного пара или других конденсируемых газов по мере того, как перекачиваемые газы проходят через него и сжимаются. эффект присутствия этих сконденсированных газов часто проявляется как повышение или предел давления на входе насоса из-за повторного испарения из-за тепла от механического воздействия насоса. Это может привести к слишком высокому давлению для выхлопа турбонасоса или тормозного насоса, чтобы обеспечить полную производительность.

Если форвакуумный насос имеет скорость откачки, достаточную для поддержки турбонасоса или насоса, он не сможет поддерживать его, когда к смеси добавляется дополнительное давление от конденсированного водяного пара. Это может быть особенно верно, когда система подвергается короткому времени цикла, как это может быть видно с блокировкой нагрузки, когда будет выполняться большое количество циклов откачки, и водяной пар от каждой откачки будет увеличивать нагрузку на насос. Форвакуумный/форвакуумный насос должен либо иметь резервуар с низкой скоростью откачки, либо газовый балласт для отвода водяного пара из насоса.топ

Основа: Опора Роль насоса, используемого для поддержания заданного давления на выходе высоковакуумного насоса с передачей импульса.
Степень сжатия: Способность высоковакуумного насоса с передачей импульса сжимать газ, что часто указывается как давление на выходе/давление на входе.
Давление на выхлопе: Давление на выпускном патрубке высоковакуумного насоса с передачей импульса.
Форвакуум: Трубка между выпускным патрубком высоковакуумного насоса с передачей импульса и поддерживающим его форвакуумным насосом.
Свободное вытеснение воздуха: Объем воздуха в единицу времени, проходящий через насос с входом и выходом при атмосферном давлении.
Газовый балласт: Небольшое количество газа, подаваемое непосредственно в насос для удаления конденсированных газов, таких как вода или летучие растворители.
Давление на входе: Давление на входе в штуцер амоментной передачи высоковакуумного насоса.
Насос для передачи импульса: Насос, который сжимает газы, сообщая движение молекулам перекачиваемого газа, ударяя по ним движущимся предметом, например, вращающейся лопастью или поверхностью.
Черновая обработка: Первая часть откачки от атмосферного давления, предназначенная для создания только «грубого» вакуума.

Перепечатано с разрешения R&D Magazine, , все права защищены. Copyright 2001. Деловая информация Cahners.

Более короткая версия опубликована в R&D Magazine, , апрель 2001 г.

Вакуумные насосы – обзор

4.3.3 Наиболее часто используемые комбинации вакуумных насосов для сублимационной сушки

Различные типы вакуумных насосов имеют разные диапазоны рабочего давления. Вакуумные насосы (или комплект насосов), используемые в устройствах для сушки вымораживанием, требуют, чтобы давление всасывания составляло 1–10 Па, а давление на выходе — лат (около 10 5 Па).Доступные вакуумные насосы показаны в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Доступные вакуумные насосы и их диапазоны давления для лиофильного сушки

298 9 10 4 -10 5 1 1 9 1-10 4 4 9 10-10 5 1 8 9 10-10 5 9 10 2 -10 5 1
тип лучший диапазон приложений (PA) 2 9999 10 2 -10 5 10 2 -105 2 -105
насос для воды (2 × 10 2 ) — (2 × 10 5 ) 103-105 103-105
Вода насос эжектора (3 × 10 3 ) — (2 × 10 5 )
многоступенчатый паровой насос 0 10 — 1 _10 5 1-10 5
10 — 1 -10 5 0 5 0 9 1-10 4
(3 × 10) — ( 2 × 10 5 ) 1—10 4
Roots Pum 1 — 1 -10 — 1 -10 5
Сухой нистонский насос (5 × 10 2 ) — (2 × 10 5 )
Claw TVPE насос (5 × 10) — (2 × 10 5 )
Насос прокрутки 5 × 10 2 ) — (2 × 10 5 )
винтовой насос 10-10 5 0 9 10-10 5

Для небольших или экспериментальных устройств сублимационной сушки используется только один вакуумный насос, такой как пластинчато-роторный масляный насос, водокольцевой насос или спиральный насос и т. д., который закачивает газ прямо в атмосферу. Для улучшения вакуума можно использовать «двухступенчатый насос» (две ступени последовательно); главный насос подключен к вакуумному пространству, которое непосредственно перекачивает газ сосуда для достижения необходимого вакуума.

Для средних и крупных сублимационных сушилок обычно используется насосный агрегат, обеспечивающий высокую скорость откачки. В этом насосном агрегате используется ступенчатый или двухступенчатый насос в качестве «форвакуумного насоса» на стороне высокого давления и насос Рутса в качестве основного насоса, также называемого бустерным насосом, на стороне низкого давления.В этой комбинации давление выхлопа насоса Рутса намного ниже, чем лат, а скорость его откачки ( S Рутса ) намного выше, чем у форвакуумного насоса ( S Рутса ). Следующий диапазон может быть выбран в дизайне.

(4.1)Sbacking=13−18SRoots

Насос Рутса состоит из двух двухлопастных («8-дюймовых») рабочих колес, закрепленных на паре параллельных валов. Они вращаются с помощью шестерен в противоположных направлениях внутри корпуса насоса.За счет вращения крыльчаток перекачиваемый газ может втягиваться в пространство между крыльчатками и корпусом насоса, а затем выбрасываться через выхлоп. Поскольку объем этого пространства не изменится, газ в корпусе насоса не сжимается. Когда пространство соединено с выпускной стороной, возникает обратный поток газа из выпускной зоны в пространство, так что давление газа повышается, но газ все еще вынужден выбрасываться из-за вращения крыльчаток. Между рабочими колесами и внутренней стенкой корпуса насоса имеется небольшой зазор, что делает возможным вращение с высокой скоростью.

Насос Рутса характеризуется высокой скоростью откачки и может поддерживать скорость в широком диапазоне давлений. Даже если в газе есть немного пара, пыли и т. д., они не окажут существенного влияния на работу насоса Рутса. Однако степень сжатия насоса Рута довольно низкая, поэтому необходим другой тип вакуумного насоса в качестве его «форвакуумного насоса», когда насос Рута используется в качестве основного насоса.

Предельный вакуум насоса Рутса зависит не только от самой конструкции и точности изготовления, но и от предельного вакуума его форвакуумного насоса.Чтобы улучшить предельный вакуум насосной установки, можно использовать два последовательно соединенных насоса Рутса. Для оборудования для сублимационной сушки среднего или крупного масштаба обычно можно применять водокольцевой вакуумный насос или механический насос с масляным уплотнением и «газовым балластом». Водокольцевые насосы могут удалять много пара, но его предельный вакуум ограничен давлением насыщенного пара, поэтому он не может быть очень высоким. Механический насос с масляным уплотнением и «газовым балластом» может создавать более высокий предельный вакуум, но его способность удалять пар ограничена.Следовательно, может быть изготовлен такой насосный агрегат, в котором в качестве основного насоса используется одноступенчатый или двухступенчатый насос Рутса, а в качестве форвакуумного насоса используется комбинация насосов. Форвакуумный насос состоит из параллельно подключенных водокольцевого насоса и механического насоса с масляным уплотнением и «газовым балластом». На ранних стадиях сушки водокольцевой насос используется для удаления большого количества газа, содержащего пар. Затем механический насос с масляным уплотнением используется вместо водяного кольцевого насоса в следующем длительном процессе сушки для достижения высокого вакуума.

Компания Курта Дж. Лескера | Классификация насосов Технические примечания

Классификация насосов

Пластинчатые насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум или грубый вакуум (в зависимости от конструкции)
Метод удаления газа: Перекачка газа
Конструкция насоса: С масляным уплотнением (мокрый)

Существует два разных типа пластинчато-роторных насосов — для грубого вакуума и для грубого вакуума.Основные различия между роторно-пластинчатым механизмом для насосов грубой очистки и насосов грубой очистки заключаются в количестве лопастей, их допусках и улавливании паров выхлопного масла.

Во всех пластинчато-роторных насосах газ из камеры поступает во впускное отверстие и задерживается между лопастями ротора и корпусом насоса. Эксцентрично установленный ротор сжимает газ и направляет его к выпускному отверстию. Когда давление газа превышает атмосферное, открывается выпускной клапан и газ выбрасывается.Масло используется в качестве смазки, охлаждающей жидкости и газового герметика для лопаток. Одноступенчатые пластинчато-роторные насосы имеют предельное давление около 10 -2 Торр, а двухступенчатые лопастные насосы достигают 10 -3 Торр. Скорость откачки варьируется от 1 до 650 кубических футов в минуту, в зависимости от того, является ли насос лопастным или грубым лопастным насосом.

Насосы с лопастными лопастями используются в основном в качестве форвакуумных насосов для корней или высоковакуумных насосов для перекачки газа, таких как турбомолекулярные и диффузионные, во всех вакуумных приложениях.Насосы с лопастями грубой очистки используются для сушки вымораживанием, вакуумной фильтрации, вакуумной пропитки, обработки материалов, упаковки мяса и «домашних» вакуумных систем.




Мембранные насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Гибкая металлическая или полимерная диафрагма герметизирует небольшой объем с одного конца.На другом конце находятся два подпружиненных клапана, один из которых открывается, когда объемное давление падает ниже «внешнего» давления, а другой открывается, когда объемное давление превышает «внешнее» давление. Кулачок на валу двигателя быстро изгибает диафрагму, вызывая перенос газа в один клапан и наружу из другого.

Мембранные насосы часто имеют две последовательные ступени — для создания более низкого вакуума или параллельные, чтобы обеспечить более высокую скорость откачки. Как правило, диафрагменные насосы имеют низкую скорость откачки (<10 куб. футов в минуту) и создают низкий предельный вакуум (от 1 Торр до 10 Торр).Однако они выбрасывают воздух в атмосферу, а их низкая стоимость делает их привлекательными форвакуумными насосами. В частности, гибридные насосы были разработаны для работы с мембранными насосами низкого давления на форвакуумной линии. Мембранные насосы также используются для простой вакуумной фильтрации, тонкопленочного испарения, дистилляции, сушки геля, а также для перемещения проб в газоанализаторах, мембранной фильтрации и экстракции проб.




Криосорбционные насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Криосорбционные насосы представляют собой трубки с закрытыми концами, заполненные гранулами молекулярных сит.Трубы часто имеют внутреннее оребрение или повторно входящие для облегчения теплопередачи. Насосное действие создается путем охлаждения молекулярного сита с LN 2 в окружающем сосуде Дьюара. Криосорбционный насос правильного размера откачивает камеру из атмосферы примерно до 10 -4 торр за несколько минут. Но это разовая операция, и насос нуждается в регенерации перед дальнейшим использованием. Для достижения самых низких давлений последовательно работают два или более криосорбционных насоса.Они недорогие, безотказные и абсолютно сухие. До появления сухих механических насосов они часто использовались для начальной предварительной очистки систем сверхвысокого вакуума с ионными насосами, которые редко вентилировались. Их простые продувочные резиновые запорные клапаны делают первую часть регенерации автоматической. Более эффективная регенерация требует нагрева одного насоса, пока его качает другой.




Поршневые поршневые насосы

Поршневые поршневые насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Механизм, запатентованный CSIRO Australia, перемещает возвратно-поступательный поршень в металлическом цилиндре, покрытом стенкой из композитного ПТФЭ, отшлифованной до 3-микронного покрытия.Комбинация тарельчатых и золотниковых клапанов, аналогичная по концепции 4-тактным и 2-тактным двигателям внутреннего сгорания, направляет поток газа в цилиндр и из него. Насосы имеют до 4 ступеней, часто соединенных параллельно или последовательно для достижения предельного вакуума 2 x 10 -2 торр или скорости откачки от 6 до 32 кубических футов в минуту при откачке при атмосферном давлении. Они используются в чистых, сухих помещениях, не содержащих агрессивных газов, водяного пара или пыли.Типичным применением является блокировка черновой нагрузки в системах обработки MBE и UHV.




Спиральные насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Две открытые спиральные металлические полоски вложены друг в друга. Одна спираль неподвижна, а другая «вращается» — ее центральная точка описывает небольшой круг, но спираль не вращается.Когда движущаяся спираль движется по орбите, она касается неподвижной спирали в постоянно меняющихся положениях. Форма спиралей означает, что в одной точке орбиты имеется открытый (в форме полумесяца) объем, соединенный с входным отверстием. Чуть позже на орбите соединение с входным отверстием закрывается, задерживая объем газа. Продолжение движения по орбите приводит к уменьшению этого объема, сжатию газа до тех пор, пока он не достигнет минимального объема и максимального давления в центре спиралей, где находится выходное отверстие.В этом орбитальном положении вход снова соединен с большим открытым объемом. Обычно две такие вложенные друг в друга спиральные ступени устанавливаются последовательно, создавая предельный вакуум в диапазоне 10 -2 торр и скорость откачки примерно 12–25 кубических футов в минуту при откачке при атмосферном давлении. Спиральные насосы используются в чистых, сухих процессах и в качестве сухих форвакуумных насосов для высоковакуумных насосов. Они не должны использоваться вне диапазона температур окружающей среды 5–40º C.




Винтовые насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Два вращающихся в противоположных направлениях левого и правого «винта» зацепляются друг с другом, но не соприкасаются.Когда винты вращаются с небольшой скоростью (3600 об/мин), газ переносится с одного конца конструкции на другой. Механизм создает предельное давление в диапазоне 10 -3 торр, но может работать с входом при атмосферном давлении. Доступны скорости откачки от 30 до 318 кубических футов в минуту. Конструкционные материалы выбраны таким образом, чтобы винтовой насос мог работать в агрессивных средах с агрессивными газами и твердыми частицами, присутствующими в процессах травления полупроводников и CVD.Они также используются для предварительной сухой, высоковакуумной перекачки насосов или начальной откачки улавливающих насосов.




Крючковые и кулачковые насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Две вращающиеся в противоположных направлениях крыльчатки, которые в поперечном сечении выглядят как когти, входят в зацепление по своей длине, не соприкасаясь.Вращательное действие мало чем отличается от кулачкового насоса, но впускное и выпускное отверстия кулачкового насоса находятся в торцевой стенке корпуса и закрыты или открыты концом вала рабочего колеса. Одним из преимуществ этого насоса является его способность работать с высокотемпературными газами, что обеспечивает хорошие характеристики откачки водяного пара. Конструктивные особенности, такие как подача сжатого воздуха в подшипники, обеспечивают защиту от твердых частиц или агрессивного газа. Кулачковые насосы имеют предельное давление чуть ниже 10 -1 торр и скорость откачки от 50 до 250 кубических футов в минуту при выпуске до атмосферного давления.Кулачковые насосы используются в суровых промышленных условиях, особенно при обработке полупроводников для кулачковых насосов и там, где высокое содержание водяного пара.




Роторно-поршневые насосы

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: с масляным уплотнением (мокрый)

Этот механизм лучше всего подходит для перекачивания больших объемов газа при давлении ниже 0.1 торр. Механизм сложный, но прочный и выдерживает большие нагрузки. Газ из камеры поступает в корпус насоса через золотниковый клапан. Цилиндр, установленный эксцентрично, качается (вращается) внутри корпуса насоса, не вращаясь. Он сжимает газ через выпускной клапан в атмосферу. Вращающиеся поршни широко используются для поддержки больших насосов Рутса и / или диффузионных насосов, прикрепленных к промышленным вакуумным печам.




Насосы Roots (роторные)

Уровень вакуума: Грубый вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: с масляным уплотнением (мокрый)

Действие корней (или вращающихся лепестков) отлично подходит для перемещения огромных количеств газа при давлении от 0,01 до 10 торр. В поперечном сечении два лепестка представляют собой восьмерки, которые входят в зацепление, не касаясь друг друга, и вращаются в противоположных направлениях для непрерывной передачи газа в одном направлении через насос.Степень сжатия (давление на выходе, деленное на давление на входе) составляет от 10 до 100, а одноступенчатые лопастные насосы должны поддерживаться пластинчато-роторными или поршневыми насосами. Степень сжатия также зависит от молекулярной массы газа, более высокие скорости легких газов позволяют им легче возвращаться в камеру. Предельное давление насоса обычно составляет 10 -4 Торр, когда насос поддерживает давление 10 -3 Торр. Насосы Рутса справляются с очень высокими нагрузками по газу и быстро задействуют большие камеры периодического процесса.Им отдают предпочтение в процессах с высокой пропускной способностью, таких как диффузионное соединение, дистилляционные колонны и линии изготовления интегральных схем.

Насосы Рутса и насосы высокого давления

Диапазон давления Рутса составляет от ~20 Торр до ~10 -4 Торр. Откачка камеры из атмосферы приводит к двум неочевидным проблемам:

  • Эксплуатация Roots на полной скорости приводит к выделению тепла (за счет сжатия газа) и требует уровня мощности, при котором двигатель повреждается.
  • Отключение насоса приводит к значительным потерям проводимости.

Производители корней противодействуют этим проблемам тремя способами.

  1. Двигатель с переменной скоростью контролируется, а контур обратной связи поддерживает его мощность на приемлемом уровне во избежание перегрева. По мере снижения давления та же мощность вращает роторы быстрее. При ~ 20 Торр роторы работают на полной скорости.
  2. Насос работает на полной скорости.Однако (автоматический) «обратный» перепускной клапан соединяет стороны ниже и выше по потоку. Если давление на выходе слишком высокое, клапан открывается, и газ течет обратно на сторону вверх по потоку, эффективно уравновешивая давление. При ~ 20 Торр давление на выходе уже недостаточно велико, чтобы заставить клапан открыться.
  3. Двигатель работает на полной скорости, но его и роторы соединяет гидропривод. При высоком давлении роторы не могут вращаться со скоростью двигателя, и в гидравлическом приводе возникает проскальзывание.При ~ 20 Торр роторы работают на полной скорости.


Диффузионные насосы

Уровень вакуума: Высокий вакуум
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: с масляным уплотнением (мокрый)

Диффузионные насосы были первыми работающими высоковакуумными насосами. Диффузионные насосы работают путем кипячения высокомолекулярной нереакционноспособной жидкости с низким давлением пара и нагнетания плотного потока пара вверх по центральной колонне и наружу в виде конической паровой завесы через струи, направленные под углом вниз.Молекулы газа из камеры случайным образом попадают в завесу и толкаются к котлу за счет передачи импульса от молекул жидкости. Когда паровая завеса достигает холодной стены, изменение температуры примерно на 200–250°С немедленно возвращает ее в жидкую форму при низком давлении пара. Насосы малого (1 дюйм) и большого (36 дюймов) диаметров обеспечивают максимальный вакуум в диапазоне 10 -4 Торр. Насосы среднего размера с ловушкой LN 2 достигают диапазона 10 -7 Торр.Скорость откачки варьируется от 30 л/с до 50 000 л/с.

Диффузионные насосы выдерживают условия эксплуатации (например, избыток частиц или реактивных газов), которые могут вывести из строя другие высоковакуумные насосы. Они имеют высокую скорость откачки при относительно низкой стоимости, не имеют вибрации и шума. К сожалению, они постоянно возвращают масляные пары и мгновенно превращают простую ошибку в серьезную системную аварию с маслом повсюду. По этой причине популярность диффузионных насосов снизилась, но они по-прежнему используются в приложениях, требующих огромных скоростей откачки, таких как системы молекулярных пучков, крупномасштабная обработка в вакуумных печах и камеры моделирования космического пространства.




Турбомолекулярные насосы

Уровень вакуума : Высокий вакуум и сверхвысокий вакуум (зависит от конструкции)
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Турбонасосы, как их обычно называют, напоминают реактивные двигатели. Набор роторов, каждый из которых имеет несколько наклонных лопастей, вращается с очень высокой скоростью между пакетом статоров.Молекулы газа, случайным образом попадающие в механизм и сталкивающиеся с нижней стороной вращающейся лопасти ротора, получают импульс к выхлопу насоса. Степень сжатия для N 2 по насосу может превышать 10 8 . То есть, если парциальное давление в передней линии 10 -4 Торр, то парциальное давление в камере может быть в 10 -12 Торр, в 10 8 раз ниже. (Фактическое парциальное давление зависит от многих факторов, не связанных со степенью сжатия.) Степень сжатия для H 2 и He намного ниже, иногда меньше, чем 10 3 , что предполагает, что турбомеханизм сам по себе не подходит для создания низкого давления в камере, когда присутствуют H 2 или He.

Предельный вакуум большинства турбокомпрессоров находится между 10 -7 Торр и 10 -10 Торр. Однако сверхвысокое давление достигается за счет поддержки большого турбокомпрессора небольшим турбокомпрессором (который, в свою очередь, поддерживается механическим насосом).Скорость турбонасоса варьируется от 50 л/с до 3500 л/с для обычных коммерческих насосов. При правильной эксплуатации и вентиляции турбомеханизм предотвращает обратный поток паров от смазанных подшипников ротора. Для действительно сухих камер используется турбонагнетатель с подшипниками на магнитной подвеске, поддерживаемый сухим механическим насосом. При надлежащей вентиляции турбомеханизм останавливается менее чем за минуту, что может означать, что вентиляция камеры выполняется без необходимости в клапане, разделяющем насос и камеру.Кроме того, отдельная линия черновой обработки обычно не требуется, потому что камера может быть черновой через стационарную или ускоряющую турбину.

Турбонасосы используются во всех вакуумных приложениях от 10 -4 до 10 -10 Торр и заменяют диффузионные насосы в качестве обычных рабочих лошадок. Турбонасосы не используются в пыльных процессах или в процессах, для которых небольшая высокочастотная вибрация может быть проблемой. Однако некоторые турбонасосы сконструированы так, чтобы противостоять коррозии от реактивных газов.




Молекулярные насосы

Уровень вакуума : Высокий вакуум и сверхвысокий вакуум (зависит от конструкции)
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Насос скребкового типа имеет гладкий высокоскоростной трубчатый ротор, закрытый на верхнем конце и вращающийся между близко расположенными цилиндрическими стенками, одной снаружи и одной внутри ротора.Неподвижные стенки имеют винтовые канавки на поверхности, обращенной к ротору. Ротор приводится в движение с тангенциальными скоростями, приближающимися к средней скорости молекул газа. Насосное действие вызвано передачей импульса от ротора к молекулам газа со спиральными канавками, обеспечивающими предпочтительное направление потока к выпускному отверстию. Его степени сжатия обычно составляют 10 9 для N 2 , 10 3 для He и 10 3 для H 2 .Но низкая скорость откачки механизма (менее 10 л/с) означает, что предельный вакуум может составлять всего 10 -6 торр. Максимальное постоянное давление на входе составляет 0,1 торр, но давление на выходе может достигать от 10 до 40 торр. То есть диафрагменный насос является адекватным форвакуумным насосом. Скребковые насосы используются там, где требуются относительно низкая стоимость, низкая скорость откачки и умеренный предельный вакуум.




Гибридные насосы Turbo-Drag

Уровень вакуума : Высокий вакуум и сверхвысокий вакуум (зависит от конструкции)
Метод удаления газа: Перенос газа
Конструкция насоса: Сухой

Гибридный насос (также называемый комбинированным насосом или иногда просто турбонасосом) объединяет входную ступень стандартного турбонасоса с выходной ступенью скребкового насоса.Полученный гибрид имеет гораздо более высокую скорость откачки, чем молекулярный насос, но работает при высоком форвакуумном давлении, часто требуя только диафрагменного насоса. Степень сжатия для гибридных насосов может достигать 10 10 для N 2 и более 10 4 для H 2 . Их предельное давление составляет 10 -11 торр при поддержке насоса, обеспечивающего низкое форвакуумное давление, а скорость откачки колеблется от 50 л/с до 3200 л/с.

Гибридный насос, по-видимому, быстро заменяет обычный турбонагнетатель во всех приложениях для исследований и разработок, требующих 10 -9 Торр, и криогенный насос в технологических приложениях, для которых время регенерации крионасоса неприемлемо.Гибридные насосы с магнитно-левитирующими подшипниками действительно сухие, а отсутствие в них смазанных «физических» опорных поверхностей позволяет им адаптироваться к довольно агрессивным средам.




Криогенные насосы

Криогенные насосы

Уровень вакуума : Высокий вакуум и сверхвысокий вакуум (зависит от конструкции)
Метод удаления газа: Улавливание газа
Конструкция насоса: Сухой

Криогенные насосы (обычно называемые крионасосами) в принципе аналогичны криосорбционным насосам, за исключением того, что они работают при более низких температурах.По сути, это три поверхности. Внешняя поверхность, выдерживающая температуру 80 К и имеющая оптически непрозрачную шевронную перегородку, перекачивает в основном водяной пар. Он окружает (и теплоизолирует) внутреннюю поверхность в форме перевернутой чаши с температурой от 15 до 20 К, которая улавливает обычные атмосферные газы. Нижняя сторона чашки покрыта активированным углем и обеспечивает откачку водорода. Все поверхности охлаждаются гелиевым криокомпрессором замкнутого цикла, соединенным с насосом изолированными трубками.Крионасосы особенно подходят для перекачки атмосферных газов и паров с высокой температурой плавления (H 2 O) в диапазоне от 10 -6 до 10 -9 Торр. Основными недостатками являются плохая прокачка гелия и вибрация, передающаяся от компрессора.

Этот механизм менее подвержен эксплуатационным ошибкам, чем другие высоковакуумные насосы. При воздействии на камеру, когда количество газа (давление x объем) превышает рекомендуемое производителем число, насос просто нагревается, временно теряя способность перекачивать.После снижения газовой нагрузки и охлаждения насоса он снова готов к работе. Количество газа, откачиваемого до необходимости регенерации, варьируется от нескольких сотен атм. литров для Ar до нескольких атм. литров для H 2 .

Крионасосы нашли большой успех в неагрессивных полупроводниковых процессах, где необходимы безмасляная работа и высокая скорость откачки.




Ионные насосы

Уровень вакуума: Сверхвысокий вакуум
Метод удаления газа: Улавливание газа
Конструкция насоса: Сухой

Ионные насосы являются основным выбором для всех камер сверхвысокого вакуума.Они чистые, пригодны для нагрева, не подвержены вибрации, работают от 10 -6 Торр до 10 -11 Торр с низким энергопотреблением и имеют длительный срок службы. Все ионные насосы имеют одни и те же основные компоненты: параллельный ряд коротких трубок из нержавеющей стали, две пластины (Ti или Ta), расположенные на небольшом расстоянии от открытых концов трубок, и сильное магнитное поле, параллельное осям трубок.

Электроны с (катодных) пластин движутся по тесным винтовым траекториям в магнитном поле через (анодные) трубки.Когда молекула газа ионизируется электроном в трубке, она сильно притягивается к катоду, который ударяется с силой, достаточной для распыления титана. Напыленный Ti покрывает все: трубы, пластины и корпус насоса. Возможны несколько механизмов откачки, включая химическую реакцию (геттерное действие), ионное захоронение и нейтральное захоронение (последние два объясняют способность насоса перекачивать инертные газы).

Характеристики ионного насоса определяются материалом пластины, ее физической формой и подаваемым напряжением.В «диодном» насосе титановые пластины заземлены, а трубки имеют высокое положительное напряжение.
Диод имеет высокую скорость откачки для H 2 , O 2 , N 2 , CO 2 , CO и других газообразующих газов. Насос с «благородным диодом» имеет то же электропитание, что и диод, но одна титановая пластина заменена на Та. Это снижает скорость откачки насоса H 2 , но обеспечивает более высокую скорость откачки и большую стабильность для Ar и He.В «триодном» насосе пластины каким-либо образом имеют прорези или отверстия и подключены к высокому отрицательному напряжению. И трубки, и корпус насоса (выступающий в качестве третьего электрода) заземлены. Напылением пластин с прорезями Ti осаждается не только на трубках и пластинах, но и на корпусе насоса. Инертные газы и метан, залегающие на корпусе, менее подвержены последующей ионной бомбардировке даже при высоких давлениях, когда пластины сильно бомбардируются.




Титановые сублимационные насосы

Уровень вакуума: Сверхвысокий вакуум
Метод удаления газа: Улавливание газа
Конструкция насоса: Сухой

Титановые сублимационные насосы (сокращенно Ti Sub Pumps) представляют собой испаряемые геттерные насосы.Термин геттер применяется к любому активному металлу, который химически реагирует с газами с образованием стабильного нелетучего продукта. Существует два типа геттеров: испаряющиеся и неиспаряющиеся. Оба используются в качестве устройств для увеличения вакуума — они поддерживают или улучшают уровень вакуума, достигаемый каким-либо другим насосным механизмом высокого вакуума или сверхвысокого вакуума.

Титановые сублимационные насосы используют несколько тонкопленочных испарений, чтобы поддерживать активность поверхности. Скорость их откачки зависит от площади поверхности геттерной пленки.Титановые насосы H 2 , O 2 , N 2 и H 2 O хорошо работают, но не действуют на инертные газы или метан. Он используется от 10 -6 Торр до сверхвысокого вакуума для удаления остаточного газа H 2 , часто в качестве дополнения к ионному насосу. Неблагоприятное воздействие пленки Ti на любой электрический изолятор является серьезным недостатком. Здесь используются неиспаряющиеся геттерные насосы, такие как геттерные пленки из Zr-Al-Fe.

Купить вакуумные продукты и многое другое в Интернете

ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ ИМПУЛЬС

В импульсных насосах энергия передается жидкости, часто с помощью рабочего колеса, что увеличивает скорость жидкости.Поэтому за счет увеличения энергии происходит увеличение давления на выходе из насоса. В зависимости от конкретных условий, которым подвергается насос, таких как комнатное давление и температура, различное давление вакуума. возможны.

Насосы Momentum можно разделить на турбо- или регенеративные. Оба считаются центробежными вакуумными насосами, потому что изогнутые лопасти на рабочем колесе постоянно выталкивают жидкость наружу, от центра. Турбонасосы имеют один или несколько роторов, к каждому из которых прикреплены одинаково расположенные под углом лопасти.Когда ротор вращается, молекулы газа входят и сталкиваются с лопастями, направляя их к выхлопу. Турбокомпрессоры делятся на три категории: радиальные, осевые и смешанные. Радиальные турбонасосы имеют выход, направленный перпендикулярно входу. Выход осевого насоса параллелен входу, и жидкость течет в осевом направлении через насос, что обеспечивает более низкое давление и более высокий расход. Смешанный насос имеет выпускное отверстие в направлении между осевым и радиальным насосами.

Рабочее колесо регенеративного насоса имеет другую конструкцию, которая меняет поведение жидкости вокруг него.На каждой стороне обода расположены ряды лопаток, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Уникальная конструкция позволяет жидкости циркулировать между лопастями, что увеличивает энергию жидкости. Жидкость в регенеративном насосе проходит через лопасти несколько раз, в отличие от стандартного центробежного насоса. Регенеративные насосы могут использоваться как для создания вакуума, так и для сжатия и полезны для приложений с высоким давлением и низким расходом. Их можно использовать с жидкостью с концентрацией газа до 40 процентов, что делает их хорошим выбором там, где существует проблема кавитации.

ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ ОБЪЕМНОГО ОБЪЕМА

Из-за движения объемного насоса на входе создается всасывание. Всасывание заставляет жидкость поступать в насос. Затем жидкость перекачивается через насос и выходит из выпускного отверстия, где объем остается постоянным в течение всего процесса.

Насосы прямого вытеснения

сгруппированы по вращательному или колебательному входному движению. Некоторые типы роторных насосов включают жидкостно-кольцевые, роторно-лопастные, шестеренчатые, винтовые и роторные насосы.Все эти насосы имеют вращающийся компонент, который способствует перемещению жидкости по насосу. В шестеренчатых насосах используются шестерни, которые зацепляются друг с другом, что полезно для жидкостей с высокой вязкостью. В типах Roots используются лепестки, которые сцепляются друг с другом, и обычно используются для наддува двигателей Отто. Ротационно-пластинчатые насосы имеют вращающийся ротор с прикрепленными к нему лопастями фиксированной или переменной длины. Лопасти обеспечивают уплотнение между собой и корпусом, что обеспечивает перемещение жидкости. По этой причине роторные насосы используются как для высокого, так и для низкого давления.Жидкостно-кольцевые насосы демонстрируют вращательное движение, которое заставляет жидкость насоса, часто масло, принимать форму кольца из-за центробежной силы внутри насоса. Около центра образуется полость, куда может поступать перекачиваемая жидкость, часто газ. Жидкостно-кольцевые насосы полезны как для вакуумных, так и для компрессионных ситуаций.

Другой тип объемного насоса включает в себя колебательное движение. Некоторые типы включают поршневые, плунжерные и диафрагменные насосы. Движение вперед и назад создает всасывание, чтобы втянуть жидкость в необходимые трубы.В поршневых насосах используется поршень с прочным уплотнением для эффективного перемещения газа или жидкости. Мембранные насосы имеют гибкую диафрагму, которая изгибается для создания давления всасывания и нагнетания. Плунжерные насосы имеют стационарное уплотнение, в которое входит и выходит цилиндрический плунжер, создавая перепад давления, значительно больший, чем у поршневого насоса.

ГДЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ?

Вакуумные насосы

имеют широкий спектр применения и используются во многих отраслях промышленности.Они часто используются для перемещения жидкости, жидкости или газа из одного места в другое.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *