Wie funktioniert eine Vakuumpumpe?

Das Vakuum ist ein Raum ohne Materie, bei dem der gasförmige Druck in diesem Volumen unter dem atmosphärischen Druck liegt. Die Hauptfunktion einer Vakuumpumpe besteht darin, den Druck in einem enthaltenen Raum zu ändern, um ein vollständiges oder teilweises Vakuum entweder mechanisch oder chemisch zu erzeugen. Der Druck wird immer versuchen, über verbundene Regionen zu gleichen, wenn Gasmoleküle von hoch nach niedrig fließen, um den gesamten Bereich dieses Volumens zu füllen. Wenn ein neuer Niederdruckraum eingeführt wird, fließt Gas natürlich von Hochdruckflächen bis zum neuen Bereich des niedrigen Drucks, bis sie gleicher Druck haben. Beachten Sie, dass dieser Vakuumprozess nicht durch [Saugen "Gase, sondern durch Schieben von Molekülen erzeugt wird. Vakuumpumpen bewegen Gasmoleküle im Wesentlichen von einem Bereich in das nächste, um ein Vakuum zu erzeugen, indem sie hohe und niedrige Druckzustände wechseln.
Grundlagen der Vakuumpumpe
Da Moleküle aus dem Vakuumraum entfernt werden, wird es exponentiell schwieriger, zusätzliche zu entfernen, wodurch die erforderliche Vakuumleistung erhöht wird. Die Druckbereiche werden in mehrere Gruppen gegeben:
Raues / niedriges Vakuum: 1000 bis 1 Mbar / 760 bis 0,75 Torr
Fein / mittelgroßes Vakuum: 1 bis 10-3 Mbar / 0,75 bis 7,5-3 Torr
Hoches Vakuum: 10-3 bis 10-7 Mbar / 7,5-3 bis 7,5-7 Torr
Ultra-hohes Vakuum: 10-7 bis 10-11 Mbar / 7,5-7 bis 7,5-11 Torr
Extrem hohe Vakuum: <10-11 Mbar / <7,5-11 Torr
Vakuumpumpen werden durch den Druckbereich klassifiziert, den sie erreichen können, um ihre Fähigkeiten zu unterscheiden. Diese Klassifikationen sind:
Primärpumpen (Rücken-) Pumpen, die raue und niedrige Vakuumdruckbereiche verarbeiten.
Verbrennungspumpen verarbeiten niedrige und mittlere Druckbereiche.
Sekundäre (hohe Vakuum-) Pumpen verhalten hoch, sehr hoch und ultrahohe Vakuumdruckbereiche.

Abhängig von den Druckanforderungen und der Betriebsanwendung gelten Vakuumpumpetechnologien entweder nass oder trocken. Nasspumpen verwenden Öl oder Wasser zur Schmierung und Versiegelung, während trockene Pumpen keine Flüssigkeit im Raum zwischen den rotierenden Mechanismen oder statischen Teilen haben, mit denen Gasmoleküle isolieren und komprimiert werden. Ohne Schmierung haben trockene Pumpen eine sehr enge Tolerancesto ohne Verschleiß effektiv. Schauen wir uns einige der in einer Vakuumpumpe verwendeten Methoden an.

Pumpen erfassen
Erfassungspumpen, die auch als Eintragspumpen bezeichnet werden, haben keine beweglichen Teile und werden für Anwendungen verwendet, die extrem hohe Vakuumdrücke erfordern. Ohne bewegliche Teile können Erfassungspumpen eine Vakuumumgebung mit zwei verschiedenen Methoden erstellen.
Kryopump (trocken, sekundär): Druck 7,5 x 10-10 Torr, Pumpgeschwindigkeit 1200-4200 I/s
Eine der Methoden, die durch Einfangpumpen verwendet werden, besteht darin, Gasmoleküle durch Kryogene zu fangen, um Gasmoleküle zu fangen. Kryopumps verwenden kryogene Technologie, um das Gas auf eine sehr kalte Oberfläche einzufrieren oder zu fangen. Durch die Verwendung extrem kalte Temperaturen ziehen sie Moleküle nach innen effektiv, um ein Vakuum zu erzeugen.
Sputter-Ionenpumpen (trocken, sekundär): Druck 7,5 x 10-12 Torr, Pumpgeschwindigkeit 1.000 I/s
Sputter -Ionenpumpen verwenden hochmagnetische Felder und die Ionisierung von Gasmolekülen, um sie als Eintragsmethode elektrisch leitend zu machen. Das Magnetfeld erzeugt eine Wolke von elektropositiven Ionen, die auf eine Titankathode abgelagert werden. In diesem Prozess verbinden sich die chemisch aktiven Materialien mit Gasmolekülen, um sie einzuziehen und ein Vakuum zu erzeugen.

Pumpen übertragen
Transferpumpen können mit zwei Arten von Methoden arbeiten. Kinetische Energie oder positive Vertreibung. Im Gegensatz zu Einfangpumpen drücken Transferpumpen die Gasmoleküle durch das System aus dem Raum. Gemeinsam sind sie alle eine Methode zum mechanischen Drücken von Gas und Luft durch das System in verschiedenen Systemintervallen. Es ist häufig, dass mehrere Transferpumpen parallel zusammen verwendet werden, um ein höheres Vakuum und eine höhere Durchflussrate zu erzielen. Es ist auch üblich, mehrere Transferpumpen in einem System zu verwenden, um eine Redundanz bei einem Pumpenausfall zu ermöglichen.
Kinetische Pumpen
Kinetische Pumpen verwenden das Prinzip der Impuls durch Stoßer (Klingen) oder Dampf ein, um Gas in Richtung der Auslass zu drücken.
Turbomolekulare Pumpe (trocken, sekundär): Druck 7,5 x 10-11 Torr, Pumpgeschwindigkeit 10-50.000 I/s.
Alle kinetischen Pumpen sind Sekundärpumpen, da sie für Hochdruckanwendungen verwendet werden. Eine Trockenmethode ist die turbomolekulare Pumpe, die Hochgeschwindigkeitsdrehblätter in der Kammer verwendet, die die Gasmoleküle vorantreibt. Übertragen von Dynamik von den rotierenden Klingen auf die Gasmoleküle, die ihre Bewegung in Richtung Outlet erhöhen. Diese Pumpen liefern niedrige Drücke und haben niedrige Übertragungsraten.
Dampfdiffusionspumpe (nass, sekundär): Druck 7,5 x 10-11 Torr, Pumpgeschwindigkeit 10-50.000 I/s.
Die Dampfdiffusionspumpe verwendet hohe Geschwindigkeit erhitzte Öldampf, die kinetische Energie verwendet, um Gasmoleküle vom Einlass zum Auslass zu ziehen. Es gibt keine beweglichen Teile und am Einlass einen verringerten Druck.
Positive Verschiebungspumpen
Die andere Form des Transfertyps ist eine positive Vertreibung. Das Grundprinzip einer positiven Verschiebungspumpe besteht darin, das ursprüngliche Volumen in die Kammer auszudehnen, in der sie kleine, isolierte Gasvolumina in verschiedenen Stadien bewegen, auf ein kleineres Volumen und bei einem höheren nach außen ausgestrahlten höheren Druck komprimieren. Diese Pumpen arbeiten in niedrigeren Druckbereichen und werden unter Primär- oder Boosterpumpen kategorisiert und enthalten nasse oder trockene Technologien. Hier sind die verschiedenen Arten positiver Verschiebung primärer Vakuumpumpen:
Ölversiegelte Drehschaufelpumpe (nass, primär): Druck 1 x 10-3 mbar, Pumpgeschwindigkeit 0,7-275 m3/h (0,4-162 ft3/min)
Ölversiegelte Rotationsschaufelpumpen komprimieren Gase mit einem exzentrisch montierten Rotor, der einen Satz von Schatten dreht. Aufgrund der Zentrifugalkraft gleiten diese Flügel aus und bilden Kammern zwischen sich und dem Gehäuse. Das gepumpte Medium ist in diesen Kammern gefangen. Während der weiteren Rotation wird ihr Volumen ständig reduziert. Dadurch wird das gepumptete Medium komprimiert und zum Auslass transportiert. Vakuumpumpen von Rotary Vane sind in ein- und zweistufigen Versionen erhältlich.

Flüssigringpumpe (nass, primär): Druck von 30 mbar, Pumpgeschwindigkeit 25 - 30.000 m3/h (15 - 17.700 ft3/min)
Flüssigringpumpen haben einen Laufrad außerhalb der Mitte mit Schatten, die in Richtung Drehung gebogen sind und einen sich bewegenden zylindrischen Flüssigkeitsring um das Gehäuse aus der Zentrifugalbeschleunigung bilden. Die Flüche erzeugen beim Drehen von halbmondförmigen Räumen unterschiedliche Größen und werden durch den flüssigen Ring versiegelt. In der Nähe des Saugens oder des Einlasss wird das Volumen größer, wodurch der Druck in den einzelnen Absenkung und Zeichnen von Gas verursacht wird. Wenn es sich dreht, nimmt die Volumina zwischen den einzelnen Schaufeln aufgrund des exzentrischen leichten Laufrad- und Flüssigkeitsringbildung ab. Dies komprimiert das Gas, während es entlädt und einen kontinuierlichen Fluss erzeugt.

Membranpumpe (trocken, primär): Druck von 5 x 10-8 mbar, Pumpgeschwindigkeit 0,6-10 m3/h (0,35-5,9 ft3/min)
Zwerchfellpumpen sind trockene Methoden positive Verschiebungsvakuumpumpen. Ein Membran sitzt auf einer Stange, die über Kurbelwelle verbunden ist, die das Zwerchfell vertikal bewegt, während sie sich dreht. Wenn sich das Zwerchfell in der niedrigen Position befindet, nimmt das Volumen in der Kammer zu, senkt den Druck und das Ziehen der Luftmoleküle ein. Wenn sich das Zwerchfell nach oben bewegt, wird das Volumen verringert und Gasmoleküle werden beim Fließen zum Auslass komprimiert. Sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile sind federbelastet, um auf die Druckänderungen zu reagieren.
Scrollpumpe (trocken, primär): Druck von 1 x 10-2 Mbar, Pumpgeschwindigkeit 5,0-46 m3/h (3,0-27 ft3/min)
Scrollpumpen verwenden zwei nicht rotierende Schriftrollen in einem Spiraldesign, bei denen der innere einen umkreist und ein Gas im Außenvolumenraum fängt. Wenn es umkreist, wird das Gasvolumen abnehmend kleiner und kleiner und komprimiert es, bis es ein Mindestvolumen und den maximalen Druck ermöglicht und an der Auslass im Zentrum der Spirale ausgestoßen wird.
Pumpen im Roots-Stil (trocken, Booster): Druck <10-3 Torr, Pumpgeschwindigkeit 100.000 m3/h (58.860 Fuß/min)
Wurzelpumpen drücken Gas in eine Richtung durch zwei Lappen, die sich beim Drehen des Zählers verhalten, ohne zu berühren. Dieser Zähler rotiert erzeugt eine maximale Durchflussrate, wenn das Volumen am Einlass am Einlass zunimmt, die gleichzeitig am Auslass des Drucks abnimmt. Diese Pumpen sind für Anwendungen ausgelegt, bei denen große Gasvolumina erforderlich sind.
Klauenpumpen (trocken, Booster): Druck 1 x 10-3 Mbar, Pumpgeschwindigkeit 100-800 m3/h (59-472 ft3/min)
Klauenpumpen haben zwei Drehkrallen, die sich drehen. Sie sind äußerst effizient, zuverlässig und geringer Wartung und werden häufig in harten industriellen Umgebungen verwendet. Die Krallen kommen innerhalb von 2/1000`` voneinander, berühren aber nie. Dieser minimale Abstand zwischen den Krallen und dem Kammergehäuse optimiert die innere Dichtung und beseitigt den Verschleiß und die Notwendigkeit von Schmiermitteln oder Ölen.

Schraubenpumpen (trocken, Booster): Druck 1 x 10-2 Torr, Pumpgeschwindigkeit 750 m3/h (440 ft3/min)
Schraubenpumpen verwenden zwei rotierende Schrauben, die horizontal entlang der Innenseite einer Kammer platziert sind, eine linkshändige und eine rechtshändige, die auch ohne Kontakt greifen. Gasmoleküle, die an einem Ende eingeführt wurden, sind zwischen den beiden Schrauben eingeschlossen, und wenn sie sich in entgegengesetzte Richtungen drehen, wird Gas mit abnehmendem Volumen in den Raum gedrückt, wodurch es komprimiert wird, wenn es den Auslass erreicht und einen verringerten Druck durch den Einlass erzeugt.

Abschluss
Wie Sie sehen können, kann die Ermittlung der Vakuumpumpe, die Sie möglicherweise für Ihren Gasentfernungsprozess benötigen, so viele Faktoren variieren. Dazu gehören Pumpendruck- und Geschwindigkeitsbereiche, Durchflussrate, Gastyp -Anwendung, Volumengröße, Lebenserwartung und die Position Ihres Systems. Dies kann eine entmutigende Aufgabe sein, die zeitaufwändig und kostspielig sein kann, wenn sie nicht richtig ausgewählt wird. Der Anderson -Prozess kann diesen Auswahlprozess mit Expertenkenntnissen, einer Vielzahl von Pumpen und Geräteinventar sowie vollständigen Ingenieur- und Herstellungsanlagen vereinfachen, wenn Ihr System eine kundenspezifische Lösung benötigt.
Anderson Process ist ein autorisierter Anbieter einer einzigartigen Produktpalette, die die Nachfrage nach verschiedenen Anwendungen in jeder Branche befriedigen kann. Diese Pumpentypen sind Drehschaufel, Rotationslappen, Flüssigkeitsring, Scrollen, Trockenschrauben und Klauenpumpen mit vollständige Auswahl der Druckbereiche und Pumpengeschwindigkeiten, um die Durchflussraten zu verarbeiten, die für Ihre Vakuumanwendung erforderlich ist.
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