RODZAJE POMP PRÓŻNIOWYCH
Podstawowa zasada działaniaPompa próżniowa przemysłowa
Podstawowa zasada działania przemysłowej pompy próżniowej pozostaje taka sama niezależnie od rodzaju technologii.
Pompy próżniowe usuwają cząsteczki powietrza (i inne gazy) z komory próżniowej (lub strony wylotowej w przypadku pompy próżniowej o wyższej wydajności połączonej szeregowo). W miarę jak ciśnienie w komorze maleje, usuwanie dodatkowych cząsteczek staje się coraz trudniejsze. Dlatego przemysłowy system próżniowy musi być w stanie działać w części niezwykle dużego zakresu ciśnień, zwykle wahającego się od 1 do 10-6Torr / 1,3 do 13,3 mBar ciśnienia. W zastosowaniach badawczych i naukowych jest to rozszerzone do 10-9Torr lub niższy. Aby to osiągnąć, w standardowym systemie próżniowym stosuje się różne rodzaje pomp, z których każda obejmuje część zakresu ciśnienia i czasami działa szeregowo.
Zakresy ciśnieńPrzemysłowy system próżniowy
Systemy próżni przemysłowej można podzielić na następujące grupy zakresów ciśnienia:
Próżnia wstępna/niska: 1000 do 1 mbar / 760 do 0,75 Torr
Drobne/średnie podciśnienie: 1 do 10-3mbar / 0.75 do 7.5-3Torr
Wysoka próżnia: 10-3 do 10-7mbar / 7,5-3do 7,5-7Torr
Ultra wysoka próżnia: 10-7do 10-11mbar / 7,5-7 do 7,5-11Torr
Ekstremalnie wysoka próżnia: < 10-11mbar / < 7,5-11Torr
Różne rodzaje pomp dla tych zakresów próżni można podzielić na pompy pierwotne (wstępne), pompy wspomagające i pompy wtórne (wysokiej próżni): pompy o wysokim, bardzo wysokim i ultrawysokim ciśnieniu próżniowym.
Istnieją dwie podstawowe kategorie pomp próżniowych: pompy do transferu gazu oraz pompy wychwytujące.
Pompy do przesyłu gazu
Pompy transferowe przenoszą cząsteczki gazu albo poprzez wymianę pędu (działanie kinetyczne), albo poprzez wypieranie dodatnie. Taka sama liczba cząsteczek gazu jest wyrzucana z pompy, jak i do niej wlatuje, a gaz jest nieznacznie powyżej ciśnienia atmosferycznego po wyrzuceniu. Współczynnik sprężania to stosunek ciśnienia wydechowego (wylot) do najniższego uzyskanego ciśnienia (wlot).
Pompy transferowe kinetyczne
Pompy transferowe kinetyczne wykorzystują łopatki o dużej prędkości lub wprowadzaną parę do kierowania gazu w stronę wylotu, działając na zasadzie transferu pędu. Tego typu pompy mogą osiągać wysokie współczynniki sprężania przy niskich ciśnieniach, ale zazwyczaj nie mają zamkniętych objętości.
Pozytywne przemieszczenie
Pompy, które działają poprzez mechaniczne uwięzienie objętości gazu i przesunięcie go przez pompę, są znane jako pompy wyporowe. Często projektowane w wielu etapach na jednym wale napędowym, odizolowana objętość jest sprężana do mniejszej objętości przy wyższym ciśnieniu, a na końcu sprężony gaz jest wydalany do atmosfery lub następnej pompy. Aby zapewnić wyższą próżnię i natężenie przepływu, często stosuje się dwie pompy transferowe ustawione szeregowo.
Jak wspomniano wcześniej, pompy próżniowe wyporowe są używane do tworzenia niskich podciśnienia. Ten typ pompy próżniowej rozszerza komorę i pozwala gazom na wypływ z uszczelnionego środowiska lub komory. Następnie komora jest uszczelniana i powoduje, że jest ona odprowadzana do atmosfery. Zasada działania pompy próżniowej wyporowej polega na tworzeniu podciśnienia poprzez zwiększanie objętości pojemnika. Na przykład w ręcznej pompie wodnej mechanizm rozszerza małą uszczelnioną komorę, aby stworzyć głęboką próżnię. Ze względu na ciśnienie, część płynu z komory jest wpychana do małej komory pompy. Następnie komora pompy jest uszczelniana od komory, otwierana do atmosfery, a następnie ściskana z powrotem do niewielkich rozmiarów. Innym przykładem pomp próżniowych wyporowych jest to, że mięsień przepony rozszerza klatkę piersiową, powodując zwiększenie objętości płuc. To rozszerzenie powoduje utworzenie częściowej próżni i zmniejszenie ciśnienia, które jest następnie wypełniane powietrzem wtłaczanym przez ciśnienie atmosferyczne. Przykłady pomp próżniowych wyporowych topompy próżniowe pierścieniowe cieczowei dmuchawy Rootsa, które są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu do wytwarzania podciśnienia w przestrzeniach zamkniętych.
Pompy pułapkowe
Pompy, które wychwytują cząsteczki gazu na powierzchniach w układzie próżniowym, są nie bez powodu znane jako pompy wychwytujące lub pompy pułapkowe. Pompy te działają przy niższych natężeniach przepływu niż pompy próżniowe, takie jak pompy transferowe, jednak mogą zapewnić ekstremalnie wysokie podciśnienie, nawet do 10-12Torr. Pompy wychwytujące działają przy użyciu kriogenicznej kondensacji, reakcji jonowej lub reakcji chemicznej i nie mają ruchomych części, dzięki czemu tworzą próżnię bezolejową.
Pompy pułapkowe, które działają przy użyciu reakcji chemicznych, działają skuteczniej, ponieważ są zwykle umieszczane wewnątrz pojemnika, w którym wymagana jest próżnia. Cząsteczki powietrza tworzą cienką warstwę, która jest usuwana, gdy działanie pompy powoduje reakcję chemiczną na wewnętrznych powierzchniach pompy. Pompy pułapkowe są używane wraz z pompami próżniowymi wyporowymi i pompami próżniowymi z transferem pędu w celu wytworzenia ultrawysokiej próżni.
