نحوه عملکرد و کارکرد پمپ وکیوم

پمپ وکیوم وسیله ای است که مولکول های گاز یا ذرات هوا را از یک حجم آب بندی شده برای رسیدن به اختلاف فشار ایجاد یک وکیوم part جزئی از بین می برد. پمپ های وکیوم بر اساس نیازهای فشار و کاربردی که در آن ارائه می شود در انواع فناوری ها طراحی شده اند. هنگام تنظیم سیستم پمپ وکیوم ، اندازه گیری پارامترهای صحیح برای دستیابی به بازده مطلوب بسیار مهم است.

پمپ وکیوم چگونه کار می کند؟

وکیوم فضایی خالی از ماده است که در آن فشار گاز در این حجم کمتر از فشار اتمسفر باشد. وظیفه اصلی پمپ وکیوم تغییر فشار در یک فضای محدود برای ایجاد خلا کامل یا جزئی از نظر مکانیکی یا شیمیایی است.
هنگامی که مولکول های گاز از بالا به پایین جریان می یابند و کل منطقه از آن حجم را پر می کنند ، فشار همیشه سعی می کند تا در مناطق متصل برابر شود. بنابراین ، اگر فضای کم فشار جدیدی معرفی شود ، گاز به طور طبیعی از منطقه فشار بالا به منطقه جدید کم فشار جریان می یابد تا زمانی که فشار یکسانی داشته باشند.
توجه داشته باشید که این فرآیند وکیوم نه با “مکش” گازها بلکه با فشار دادن مولکول ها ایجاد می شود. پمپ های وکیوم اساساً مولکول های گاز را از یک منطقه به منطقه دیگر منتقل می کنند تا با تغییر حالت های فشار زیاد و کم ، وکیوم ایجاد کنند.

مبانی پمپ وکیوم چیست؟

همانطور که مولکول ها از فضای خلا خارج می شوند ، حذف مولکول های اضافی به طور تصاعدی سخت تر می شود ، بنابراین قدرت وکیوم مورد نیاز افزایش می یابد. دامنه فشار در چندین گروه قرار می گیرد:
  • خلاough خشن / کم: 1000 تا 1 mbar / 760 تا 0.75 Torr
  • خلا V خوب / متوسط: 1 تا 10-3 mbar / 0.75 تا 7.5-3 Torr
  • خلا High زیاد: 10-3 تا 10-7 mbar / 7.5-3 تا 7.5-7 Torr
  • خلاra فوق العاده زیاد: 10-7 تا 10-11 mbar / 7.5-7 تا 7.5-11 Torr
  • خلا High شدید شدید: <10-11 mbar / <7.5-11 Torr

پمپ های وکیوم بر اساس محدوده فشاری که می توانند بدست آورند طبقه بندی می شوند تا به تشخیص توانایی های آنها کمک کنند. این طبقه بندی ها عبارتند از:

  • پمپ های اولیه (پشتیبان) که دامنه های فشار وکیوم خشن و کم را کنترل می کنند.
  • تقویت کننده پمپ ها دامنه فشار کم و متوسط ​​را کنترل می کنند.
  • پمپ های ثانویه (خلاء V زیاد) دامنه های فشار وکیوم بسیار زیاد ، بسیار زیاد و فوق العاده زیاد را کنترل می کنند.
بسته به نیاز فشار و کاربرد عملیاتی ، فناوری های پمپ وکیوم یا مرطوب یا خشک در نظر گرفته می شوند. پمپ های مرطوب از روغن یا آب برای روغن کاری و آب بندی استفاده می کنند ، در حالی که پمپ های خشک در فضای بین مکانیسم های چرخان یا قطعات استاتیک که برای جداسازی و فشرده سازی مولکول های گاز استفاده می شود ، هیچ مایعی ندارند. بدون روغن کاری ، پمپ های خشک تحمل بسیار سختی دارند تا بدون سایش به طور موثر کار کنند. اجازه دهید برخی از روشهای مورد استفاده در پمپ وکیوم را بررسی کنیم.

پمپ های کپچر:

که به آنها پمپ های دامگیر نیز گفته می شود ، هیچ قسمت متحرکی ندارند و برای کاربردهایی که به فشار خلاء بسیار زیاد نیاز دارند ، استفاده می شود. بدون حرکت قطعات ، پمپ های گیرنده می توانند با استفاده از دو روش مختلف ، فضای وکیوم ایجاد کنند.
Cryopump (خشک ، ثانویه): فشار 7.5 10 10-10 Torr ، سرعت پمپاژ 1200 – 4200 I / s
یکی از روشهای استفاده شده توسط پمپهای ضبط ، به دام انداختن مولکولهای گاز از طریق برودتی برای به دام انداختن مولکولهای گاز است. کرایوپمپ ها از فن آوری برودتی برای یخ زدگی یا به دام انداختن گاز در یک سطح بسیار سرد استفاده می کنند. با استفاده از دمای بسیار سرد ، آنها به طور موثر مولکول ها را به سمت داخل می کشند تا خلا ایجاد کنند.
پمپ های یون Sputter (خشک ، ثانویه): فشار 7.5 10-1 10-12 Torr ، سرعت پمپ 1.000 I / s
پمپ های یون Sputter از میدان های بسیار مغناطیسی و یونیزاسیون مولکول های گاز برای هدایت الکتریکی آنها به عنوان روش گیر انداختن استفاده می کنند.
میدان مغناطیسی ابری از یونهای الکتریکی مثبت ایجاد می کند که بر روی کاتد تیتانیوم رسوب می کنند. در این فرآیند ، مواد فعال شیمیایی با مولکول های گاز ترکیب شده و آنها را جذب کرده و خلا ایجاد می کنند.

انتقال پمپ ها:

پمپ های انتقال می توانند با استفاده از دو نوع روش کار کنند. انرژی جنبشی یا جابجایی مثبت. برخلاف مانند پمپ های ضبط ، پمپ های انتقال مولکول های گاز را از طریق سیستم به خارج از فضا هل می دهند.
وجه مشترک آنها این است که همه آنها از روشی برای فشار مکانیکی گاز و هوا از طریق سیستم در فواصل مختلف سیستم استفاده می کنند.
معمول آن است که پمپ های انتقال چندگانه به طور موازی با هم استفاده می شوند تا خلا و دبی بالاتر را فراهم کنند. همچنین استفاده از پمپ های انتقال چندگانه در سیستم معمول است که در صورت خرابی پمپ امکان تعدیل نیرو را فراهم می کند.

پمپ های حرکتی:

پمپ های جنبشی از اصل حرکت در پروانه ها (پره ها) یا وارد کردن بخار برای فشار دادن گاز به سمت خروجی استفاده می کنند.

پمپ توربومولکولی (خشک ، ثانویه): فشار 7.5 10-1 10-11 Torr ، سرعت پمپاژ 10 – 50،000 I / s.
همه پمپ های سینتیک پمپ های ثانویه هستند زیرا برای کاربردهای فشار بالا استفاده می شوند. یک روش خشک پمپ توربومولکولی است که از تیغه های چرخان با سرعت بالا در داخل محفظه استفاده می کند که مولکول های گاز را تحریک می کند. انتقال حرکت از پره های چرخان به مولکول های گاز باعث افزایش سرعت حرکت آنها به سمت خروجی می شود. این پمپ ها فشار کم و سرعت انتقال کمی دارند.
پمپ انتشار بخار (مرطوب ، ثانویه): فشار 7.5 10-1 10-11 Torr ، سرعت پمپاژ 10 – 50،000 I / s.
پمپ انتشار بخار از بخار روغن گرم شده با سرعت بالا استفاده می کند که از انرژی جنبشی برای کشیدن مولکول های گاز از ورودی به خروجی استفاده می کند. هیچ قسمت متحرکی وجود ندارد و فشار کمتری در ورودی وجود دارد.

پمپ های وکیوم جابجایی مثبت:

شکل دیگر نوع انتقال جابجایی مثبت است. اصل اساسی پمپ جابجایی مثبت با گسترش حجم اصلی درون محفظه است که آنها حجم کمی از گاز جدا شده را در مراحل مختلف منتقل می کنند ، به حجم کمتری فشرده می شوند و با فشار بالاتر به خارج خارج می شوند. این پمپ ها در محدوده فشار کمتری کار می کنند و در زیر پمپ های اصلی یا تقویت کننده دسته بندی می شوند و از فناوری های مرطوب یا خشک استفاده می کنند. در اینجا انواع مختلف پمپ های وکیوم جابجایی مثبت وجود دارد:

پمپ پره روتاری مهر و موم شده روغن (مرطوب ، اولیه): فشار 1 10 10-3 mbar ، سرعت پمپ 0.7 – 275 m3 / h (0.4 – 162 ft3 / min)
پمپ های روغنی (Rotary Vane) گازهای فشرده را با یک روتور نصب شده در مرکز خارج از مرکز که مجموعه ای از پره ها را چرخانده است.
به دلیل نیروی گریز از مرکز ، این پره ها به بیرون میلغزند و محفظه هایی را بین خود و محفظه تشکیل می دهند. محیط پمپ شده درون این محفظه ها گیر افتاده است. در طول چرخش بیشتر ، حجم آنها دائما کاهش می یابد. بدین ترتیب ، محیط پمپ شده فشرده شده و به خروجی منتقل می شود. پمپ های وکیوم روتاری در نسخه های یک مرحله ای و دو مرحله ای موجود است.
پمپ حلقه مایع (مرطوب ، اولیه): فشار 30 mbar ، سرعت پمپاژ 25 – 30،000 m3 / h (15 – 17،700 ft3 / min)
پمپ های حلقه مایع یا رینگ مایع دارای یک پروانه خارج از مرکز هستند که پره هایی به سمت چرخش خم شده اند و از شتاب گریز از مرکز یک حلقه استوانه ای متحرک در اطراف محفظه تشکیل می دهند. پره ها هنگام چرخش و مهر و موم شدن توسط حلقه مایع ، فضاهای هلالی را در اندازه های مختلف ایجاد می کنند.
نزدیک مکش یا ورودی ، حجم بیشتر می شود و باعث می شود فشار در هر یک کاهش یابد و گاز وارد شود. هنگام چرخش ، حجم بین هر پره به دلیل وجود پروانه قرار گرفته در حالت خارج از مرکز و تشکیل حلقه مایع کاهش می یابد. این گاز هنگام تخلیه فشرده می شود و جریان مداوم ایجاد می کند.
پمپ دیافراگمی (خشک ، اولیه): فشار 5 10 10-8 mbar ، سرعت پمپاژ 0.6 – 10 متر مکعب در ساعت (0.35 – 5.9 فوت 3 در دقیقه)
پمپ های دیافراگمی پمپ های وکیوم جابجایی مثبت به روش خشک هستند. پمپ دیافراگمی روی میله ای که از طریق میل لنگ متصل است نشسته و هنگام چرخش دیافراگم را به صورت عمودی حرکت می دهد. وقتی پمپ دیافراگمی در موقعیت کم باشد ، حجم در محفظه افزایش می یابد ، فشار را کاهش می دهد و مولکول های هوا را به داخل می کشد. هرچه دیافراگم به سمت بالا حرکت می کند ، حجم کاهش می یابد و مولکول های گاز هنگام جریان به سمت خروجی فشرده می شوند. دریچه های ورودی و خروجی هر دو به فنر بارگیری می شوند تا به تغییرات فشار واکنش نشان دهند.
پمپ اسکرول (خشک ، اولیه): فشار 1 10 10-2 مگابایت ، سرعت پمپاژ 5.0 – 46 متر مکعب در ساعت (3.0 – 27 فوت 3 در دقیقه)
پمپ های اسکرول یا  پیمایشی از دو پیمایش غیر چرخان در یک طرح مارپیچی استفاده می کنند ، جایی که یکی در داخل می چرخد ​​و یک گاز را در فضای حجم بیرونی به دام می اندازد. همانطور که حجم گاز به طور روزافزونی کوچکتر و کوچکتر می شود ، آن را فشرده می کنید تا به حداقل حجم و حداکثر فشار مجاز برسد و در خروجی واقع در مرکز مارپیچ خارج شود.
پمپ های سبک ریشه (خشک ، تقویت کننده): فشار <10-3 Torr ، سرعت پمپاژ 100000 m3 / h (58،860ft3 / min)
پمپ های ریشه ای گاز را در یک جهت از طریق دو لوب فشار می دهند که بدون چرخاندن شمارنده لمس نمی شوند. این شمارنده چرخشی حداکثر سرعت جریان را ایجاد می کند زیرا حجم در ورودی با کاهش همزمان در خروجی فشرده سازی فشار افزایش می یابد. این پمپ ها برای کاربردهایی طراحی شده اند که حذف حجم زیادی از گاز مورد نیاز است.
پمپ های پنجه ای (خشک ، تقویت کننده): فشار 1 x 10-3 mbar ، سرعت پمپاژ 100 – 800 m3 / h (59 – 472 ft3 / min)
پمپ های پنجه ای دارای دو چنگال چرخشی هستند که شمارنده می چرخد. آنها بسیار کارآمد ، قابل اطمینان و نگهداری کم هستند و اغلب در محیط های سخت صنعتی استفاده می شوند.
در فاصله 2/1000 ”از یکدیگر هستند ، اما در واقع هرگز لمس نمی شوند. این حداقل فاصله بین پنجه ها و محفظه محفظه ، مهر و موم داخلی را بهینه می کند ، ساییدگی و نیاز به روغن و روغن را از بین می برد.
پمپ های پیچ دار اسکرو (خشک ، تقویت کننده): فشار 1 10 10-2 Torr ، سرعت پمپاژ 750 متر مکعب در ساعت (440 فوت 3 در دقیقه)
پمپ های اسکرو از دو پیچ دوار استفاده می کنند که به صورت افقی در امتداد داخل محفظه قرار گرفته اند ، یکی چپ دست و دیگری راست دست ، که بدون تماس نیز مشبک می شوند.
مولکول های گازی که از یک انتهای آن وارد شده اند بین دو پیچ گیر می افتند و هنگامی که در جهت مخالف می چرخند ، گاز با کاهش حجم به فضا رانده می شود و با رسیدن به خروجی ، فشرده می شود و از طرف ورودی فشار کمتری ایجاد می کند.

نتیجه:

تعیین اینکه برای فرآیند حذف گاز ممکن است به چه پمپ وکیوم نیاز داشته باشید ، می تواند در فاکتورهای مختلف متفاوت باشد. اینها شامل دامنه های فشار و سرعت پمپاژ ، میزان دبی ، کاربرد نوع گاز ، اندازه حجم ، امید به زندگی و موقعیت سیستم شما هستند.

این می تواند یک کار اضطراب آور باشد که اگر درست انتخاب نشود ، وقت گیر و پرهزینه است. اگر سیستم شما به راه حل تولید شده سفارشی احتیاج داشته باشد ، اندرسون فرایند می تواند این فرآیند انتخاب را با دانش متخصص ، مجموعه گسترده ای از پمپ ها و موجودی تجهیزات و امکانات کامل مهندسی و ساخت ، ساده کند. Anderson Process ارائه دهنده مجاز پمپ ها و سیستم های وکیوم است. راه حل های خلاء طیف منحصر به فردی از محصولات را ارائه می دهد که می تواند تقاضای کاربردهای متنوع را در هر صنعت برآورده کند.
این نوع پمپ ها پمپ های Rotary Vane ، Rotary Lobe ، Liquid Ring ، Scroll ، Dry Screw و Claw با انتخاب کامل دامنه فشار و سرعت پمپاژ برای کنترل میزان دبی است که برنامه وکیوم شما نیاز دارد.
صنایع وکیوم پمپ آسیا