Вакуумные насосы
Получили широкое распространение в самых различных отраслях науки и промышленности. Основное применение вакуумных насосов - это удаление воздуха или газа из герметично замкнутого объема илт создания в нем разряжения . Мы рассмотрим наиболее распространенные характеристики и типы, принцип их работы, а также основные применения.
Классифицируются по диапазону рабочих давлений на:
- первичные (форвакуумные);
- дожимные;
- вторичные.
В каждом диапазоне давлений применяются различные виды вакуумных насосов, отличающихся по конструкции. Каждый из этих типов имеет свое преимущество по одному из следующих пунктов: возможный диапазон давления, цена, производительность и периодичность и простота технического обслуживания.
Независимо от конструкции, принцип работы один и тот же. Вакуумный насос удаляет молекулы воздуха и других газов из камеры (или из выходного патрубка вакуумного насоса более высокого давления, при последовательном подключении).
При снижении давления в камере, последующее удаление дополнительных молекул становится экспоненциально сложнее. Поэтому промышленные вакуумные системы должный охватывать большой диапазон давлений от 1 до Торр. В научной сфере данный показатель достигает Торр или ниже.
Выделяют следующие диапазоны давления:
- Низкий вакуум:> от атмосферного давления до 1 Торр
- Средний вакуум: от 1 Торр до 10-3 Торр
- Высокий вакуум: 10-3 Торр до 10-7 Торр
- Сверхглубокий вакуум: от 10-7 Торр до 10-11 Торр
- Экстремальный высокий вакуум: < 10-11 Торр
Соответствие вакуумных насосов диапазонам давления:
- Первичные (форвакуумные) - низкий вакуум.
- Дожимные (бустерные) — низкий вакуум.
- Вторичные (высоковакуумные): Высокий, сверхглубокий и экстремально высокий вакуум.
Выделяют 2 основные технологии работы с газом:
- Перекачка газа
- Улавливание газа
Насосы, работающие по технологии перекачки газа подразделяются на объемного вытеснения и кинетические.
Кинетические работают по принципу передачи импульса молекулам газа от высокоскоростных лопастей для обеспечения постоянного перемещения газа от входного патрубка насоса к выходному. Кинетические обычно не имеют герметичных вакуумных камер, но могут достигать высоких коэффициентов сжатия при низких давлениях.
Насосы объемного вытеснения работают путем механического улавливания объема газа и дальнейшего перемещения его через систему. В герметичной камере газ сжимается до меньшего объема при более высоком давлении и далее, сжатый газ вытесняется в атмосферу (или в следующий насос).
Обычно объемные и кинетические работают последовательно для обеспечения более высокого вакуума и расхода. Например, очень часто турбомолекулярный (кинетический) насос поставляется собранным последовательно с винтовым (объемным) насосом в единую установку.
Насосы, работающие по технологии улавливания газа, захватывают молекулы газа на поверхности в вакуумной системе. Данные насосы работают при меньших расходах, чем перекачивающие насосы, но могут создавать сверхвысокий до Торр и безмасляный вакуум. Улавливающие насосы работают с использованием криогенной конденсации, ионной реакции или химической реакции и не имеют движущихся частей.
Типы вакуумных насосов в зависимости от конструкции:
В зависимости от конструкции их можно разделить на масляные (мокрые) и сухие (безмасляные), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию воды или масла в процессе перекачки.
В конструкции мокрого используется масло или вода для смазки и / или герметизации. Данная жидкость может загрязнять перекачиваемый газ. Сухие насосы не имеют жидкости в проточной части и зависят от уплотненных зазоров между статическими и вращающимися частями. В качестве уплотнения чаще всего используют полимер (PTFE) или диафрагму для отделения механизма от перекачиваемого газа. Сухие насосы уменьшают риск загрязнения системы масла по сравнению с мокрыми.
