Hur fungerar en vakuumpump?

Vakuum är ett utrymme utan materia där gasformigt tryck inuti denna volym är under atmosfärstrycket. En vakuumpumps huvudfunktion är att ändra trycket i ett innehållande utrymme för att skapa ett fullständigt eller partiellt vakuum antingen mekaniskt eller kemiskt. Trycket kommer alltid att försöka utjämna över anslutna regioner när gasmolekyler flyter från högt till lågt för att fylla hela området i den volymen. Därför, om ett nytt lågtrycksutrymme införs, kommer gas naturligtvis att flyta från högtrycksområdet till det nya området med lågtryck tills de har lika tryck. Lägg märke till att denna vakuumprocess skapas inte av [sugande "gaser utan att trycka molekyler. Vakuumpumpar flyttar i huvudsak gasmolekyler från en region till nästa för att skapa ett vakuum genom att förändra höga och lågtryckstillstånd.
Vakuumpumpargrunder
När molekyler avlägsnas från vakuumutrymmet blir det exponentiellt svårare att ta bort ytterligare sådana och därmed öka den vakuumkraft som krävs. Tryckintervallen placeras i flera grupper:
Grovt / lågt vakuum: 1000 till 1 mbar / 760 till 0,75 torr
Fin / medium vakuum: 1 till 10-3 mbar / 0,75 till 7,5-3 torr
Högvakuum: 10-3 till 10-7 mbar / 7,5-3 till 7,5-7 Torr
Ultrahög vakuum: 10-7 till 10-11 Mbar / 7,5-7 till 7,5-11 Torr
Extremt högvakuum: <10-11 mbar / <7,5-11 Torr
Vakuumpumpar klassificeras av det tryckområde de kan uppnå för att hjälpa till att skilja deras kapacitet. Dessa klassificeringar är:
Primära (stöd) pumpar som hanterar grova och låga vakuumtrycket.
Boosterpumpar hanterar låga och medelstora tryckintervall.
Sekundära (högvakuum) pumpar hanterar höga, mycket höga och ultrahöga vakuumtrycket.

Beroende på tryckkrav och driftsapplikation anses vakuumpumpteknologier antingen våta eller torra. Våta pumpar använder olja eller vatten för smörjning och tätning, medan torra pumpar inte har någon vätska i utrymmet mellan de roterande mekanismerna eller statiska delar som används för att isolera och komprimera gasmolekyler. Utan smörjning har torra pumpar mycket snäva tolerancesto fungerar effektivt utan slitage. Låt oss titta på några av de metoder som används i en vakuumpump.

Fånga pumpar
Fångstpumpar, även kallad infångningspumpar, har inga rörliga delar och används för applikationer som kräver extremt högt vakuumtryck. Utan rörliga delar kan fångstpumpar skapa en vakuummiljö med två olika metoder.
Cryopump (torr, sekundär): Tryck 7,5 x 10-10 torr, pumphastighet 1200-4200 I/s
En av metoderna som används av fångstpumpar är genom att fånga gasmolekyler genom kryogenik för att fånga gasmolekyler. Kryopumpar använder kryogen teknik för att frysa eller fånga gasen till en mycket kall yta. Genom att använda extremt kalla temperaturer drar de effektivt molekyler inåt för att skapa ett vakuum.
Sputterjonpumpar (torr, sekundär): Tryck 7,5 x 10-12 Torr, pumphastighet 1 000 I/s
Sputterjonpumpar använder mycket magnetfält och jonisering av gasmolekyler för att göra dem elektriskt ledande som en metod för infångning. Magnetfältet skapar ett moln av elektropositiva joner som avsätts på en titankatod. I denna process kombineras de kemiskt aktiva materialen med gasmolekyler för att dra dem in och skapa ett vakuum.

Överföringspumpar
Överföringspumpar kan fungera med två typer av metoder; Kinetisk energi eller positiv förskjutning. Till skillnad från som fångstpumpar skjuter överföringspumpar gasmolekylerna ur utrymmet genom systemet. Vad de har gemensamt är att de alla använder en metod för att mekaniskt trycka gas och luft genom systemet med olika systemintervall. Det är vanligt att flera överföringspumpar används tillsammans parallellt för att ge högre vakuum och flödeshastighet. Det är också vanligt att använda flera överföringspumpar i ett system för att möjliggöra redundans vid ett pumpfel.
Kinetiska pumpar
Kinetiska pumpar använder principen om fart genom impeller (blad) eller introducerar ånga för att trycka gas mot utloppet.
Turbomolecular Pump (torr, sekundär): Tryck 7,5 x 10-11 Torr, pumphastighet 10-50 000 I/s.
Alla kinetiska pumpar är sekundära pumpar eftersom de används för högtrycksapplikationer. En torr metod är den turbomolekylära pumpen, som använder höghastighets roterande blad inuti kammaren som driver gasmolekylerna. Överföring av fart från de roterande bladen till gasmolekylerna ökar deras hastighet för att röra sig mot utloppet. Dessa pumpar ger låga tryck och har låga överföringshastigheter.
Ångdiffusionspump (våt, sekundär): Tryck 7,5 x 10-11 Torr, pumphastighet 10-50 000 I/s.
Ångdiffusionspump Använd hög hastighet uppvärmd olja ånga som använder kinetisk energi för att dra gasmolekyler från inloppet till utloppet. Det finns inga rörliga delar och det finns ett reducerat tryck vid inloppet.
Positiva förskjutningspumpar
Den andra formen av överföringstyp är positiv förskjutning. Den grundläggande principen för en positiv förskjutningspump är genom att utvidga den ursprungliga volymen till kammaren som de rör sig små, isolerade volymer av gas i olika stadier, komprimerar till en mindre volym och vid ett högre tryck utvisas till utsidan. Dessa pumpar arbetar vid lägre tryckområden och kategoriseras under primära eller boosterpumpar och innehåller våta eller torr teknik. Här är de olika typerna av positiva förflyttning av primär vakuumpumpar:
Oljetätad roterande skovelpump (våt, primär): Tryck 1 x 10-3 mbar, pumphastighet 0,7-275 m3/h (0,4-162 ft3/min)
Oljetätad roterande skovelpumpar komprimerar gaser med en excentriskt monterad rotor som gör en uppsättning skovlar. På grund av centrifugalkraft glider dessa skovlar ut och bildar kamrar mellan sig själva och huset. Det pumpade mediet fångas in i dessa kamrar. Under ytterligare rotation reduceras deras volym ständigt. Därmed komprimeras det pumpade mediet och transporteras till utloppet. Rotary Vane Vacuum Pumpar finns i versioner med enstaka och tvåstegs.

Flytande ringpump (våt, primär): Tryck på 30 mbar, pumphastighet 25 - 30 000 m3/h (15 - 17 700 ft3/min)
Flytande ringpumpar har ett off-center-pumphjul med skovlarna böjda mot rotation som bildar en rörlig cylindrisk vätskring runt höljet från centrifugalacceleration. Skovlarna skapar halvmåneformade utrymmen i olika storlekar när de roterar och förseglas av vätskringen. Nära sugen eller inloppet blir volymen större och orsakar trycket i var och en att släppa och rita in gas. När den roterar minskar volymerna mellan varje skovel på grund av det excentriska placerade pumphjulet och flytande ringbildning. Detta komprimerar gasen när den släpps ut och skapar ett kontinuerligt flöde.

Membranpump (torr, primär): Tryck på 5 x 10-8 mbar, pumphastighet 0,6-10 m3/h (0,35-5,9 ft3/min)
Membranpumpar är torrmetod Positiva förskjutningsvakuumpumpar. Ett membran sitter på en stång ansluten via vevaxeln som rör membranet vertikalt när den roterar. När membranet är i det låga läget ökar volymen i kammaren, sänker trycket och drar luftmolekylerna i. När membranet rör sig upp minskas volymen och gasmolekyler komprimeras medan de flyter till utloppet. Både inlopps- och utloppsventilerna är fjäderbelastade för att reagera på tryckförändringarna.
Rullpump (torr, primär): Tryck på 1 x 10-2 mbar, pumphastighet 5,0-46 m3/h (3,0-27 ft3/min)
Rullpumpar använder två icke-roterande rullar i en spiraldesign, där den inre kretsar och fångar en gas i det yttre volymutrymmet. När den kretsar blir gasvolymen minskat mindre och mindre, komprimerar den tills den når minsta volym och maximalt tryck tillåtet och förvisas vid utloppet som ligger i centrum av spiral.
Roots Style Pumps (Dry, Booster): Tryck <10-3 torr, pumphastighet 100 000 m3/h (58 860ft3/min)
Rotpumpar skjuter gas i en riktning genom två lober som mesh utan att röra när räknaren roterar. Denna motroterande skapar maximal flödeshastighet när volymen ökar vid inloppet vid samtidigt som minskar vid utloppet som komprimerar trycket. Dessa pumpar är designade för applikationer där borttagning av stora volymer gas krävs.
Clawums (torr, booster): Tryck 1 x 10-3 mbar, pumphastighet 100-800 m3/h (59-472 ft3/min)
Clawums har två roterande klor som räknar roterar. De är extremt effektiva, pålitliga och lågt underhåll och används ofta i hårda industriella miljöer. Klorna kommer inom 2/1000 "av varandra, men berör aldrig. Denna minimala clearance mellan klorna och kammarhuset optimerar den inre tätningen och eliminerar slitage och behovet av smörjmedel eller oljor.

Skruvpumpar (torr, booster): Tryck 1 x 10-2 torr, pumphastighet 750 m3/h (440 ft3/min)
Skruvpumpar använder två roterande skruvar horisontellt placerade längs insidan av en kammare, en vänsterhänt och en högerhänt, som också mesh utan kontakt. Gasmolekyler som introduceras i ena änden fångas mellan de två skruvarna, och när de vänder i motsatta riktningar skjuts gas ut i rymden med minskande volym, komprimerar den när den når utloppet och skapar ett reducerat tryck av inloppet.

Slutsats
Som ni ser kan det att bestämma vilken vakuumpump du kan behöva för din gasborttagningsprocess variera på så många faktorer. Dessa inkluderar pumpningstryck och hastighetsområden, flödeshastighet, gastypsapplikation, volymstorlek, livslängd och platsen för ditt system. Detta kan vara en skrämmande uppgift som kan vara tidskrävande och kostsam om den inte väljs rätt. Anderson -processen kan göra denna urvalsprocess enkel med expertkunskap, ett stort antal pumpar och utrustningsinventar och fullteknik och tillverkningsanläggningar om ditt system kräver en anpassad tillverkad lösning.
Anderson Process är en auktoriserad leverantör av ett unikt utbud av produkter som kan möta efterfrågan på olika applikationer i varje bransch. Dessa pumptyper är roterande skovel, roterande lob, vätskring, rullning, torr skruv och klopumpar med fullt urval av tryckintervall och pumphastigheter för att hantera flödeshastigheterna som din vakuumapplikation kräver.
Taggar: Boosterpump, fångstpumpar, klättpump, gaspumpar, kinetiska pumpar, flytande ringpump, positiva förskjutningspumpar, primärpump, roterande skovelpump, sekundärpump, överföringspumpar, vakuumpump.