Podstawowa wiedza o pompie próżniowej

Pompa próżniowa to urządzenie, które pobiera cząsteczki gazu z zamkniętej przestrzeni i utrzymuje częściową próżnię. Jej głównym zadaniem jest wytworzenie względnej próżni w danej objętości lub objętościach. Istnieje wiele rodzajów pomp próżniowych. W tym artykule opisano ich działanie, rodzaje i zastosowania.

Jak to działa

Pompa próżniowa to urządzenie mechaniczne, które usuwa gaz z układu poprzez zastosowanie ciśnienia wyższego niż ciśnienie otaczającej atmosfery. Zasada działania pompy próżniowej opiera się na zasadzie przenoszenia i zatrzymywania gazu. Pompy próżniowe można klasyfikować według poziomu próżni oraz liczby cząsteczek, które można usunąć na centymetr sześcienny przestrzeni. W próżni średniej i wysokiej przepływ lepki występuje, gdy cząsteczki gazu zderzają się ze sobą. Zwiększenie próżni powoduje przepływ cząsteczkowy lub przejściowy.
Pompa próżniowa składa się z kilku elementów, które czynią ją wszechstronnym narzędziem. Jednym z głównych elementów jest silnik, który składa się z wirnika i stojana. Wirnik i stojan zawierają cewki, które po wzbudzeniu generują pole magnetyczne. Obie części muszą być zamontowane na podstawie, która utrzyma ciężar pompy. Pompa posiada również spust oleju, który rozprowadza olej po całym układzie, zapewniając smarowanie i chłodzenie.
Innym rodzajem pompy próżniowej jest pompa próżniowa z pierścieniem cieczowym. Działa ona poprzez umieszczenie wirnika nad lub pod łopatkami. Pompy z pierścieniem cieczowym mogą również regulować prędkość wirnika. Jeśli jednak planujesz używać tego typu pompy, zaleca się konsultację ze specjalistą.
Pompy próżniowe działają poprzez przenoszenie cząsteczek gazu do obszarów o wyższym lub niższym ciśnieniu. Wraz ze spadkiem ciśnienia usuwanie cząsteczek staje się trudniejsze. Przemysłowe systemy próżniowe wymagają pomp zdolnych do pracy w zakresie ciśnień od 1 do 10-6 Torr.

Typ

Istnieją różne rodzaje pomp próżniowych. Znajdują one zastosowanie w wielu różnych zastosowaniach, takich jak laboratoria. Głównym celem tych pomp jest usuwanie cząsteczek powietrza lub gazu z komory próżniowej. Różne rodzaje pomp wykorzystują w tym celu różne techniki. Niektóre rodzaje pomp wykorzystują wyporność, inne zaś – technikę pierścienia cieczowego, transferu molekularnego i pułapkowania.
Niektóre z tych pomp są wykorzystywane w procesach przemysłowych, w tym w produkcji lamp próżniowych, kineskopów, oświetlenia elektrycznego i półprzewodników. Są również wykorzystywane w pojazdach mechanicznych do zasilania elementów hydraulicznych i samolotów. Żyroskop jest zazwyczaj sterowany przez te pompy. W niektórych przypadkach są one również wykorzystywane w placówkach medycznych.
Sposób działania pompy próżniowej zależy od rodzaju pompowanego gazu. Istnieją trzy główne typy: pompy wyporowe, pompy wyporowe ujemne i pompy z przeniesieniem pędu. W zależności od rodzaju smarowania, zasady działania tych pomp można dodatkowo podzielić na różne typy. Na przykład suche pompy próżniowe są mniej wrażliwe na gazy i opary.
Innym rodzajem pompy próżniowej jest pompa łopatkowa. Ten typ pompy składa się z dwóch głównych elementów: wirnika i komory próżniowej. Pompy te działają poprzez obracanie ruchomych części w kierunku obudowy pompy. Powierzchnie styku pomp rotacyjnych są zaprojektowane z bardzo małymi prześwitami, aby zapobiec wyciekaniu cieczy na stronę niskiego ciśnienia. Nadają się one do zastosowań próżniowych wymagających niskiej pulsacji i wysokiego, ciągłego przepływu. Nie nadają się jednak do stosowania z materiałami ściernymi.
Istnieje wiele rodzajów pomp próżniowych i ważne jest, aby wybrać odpowiednią do danego zastosowania. Rodzaj pompy zależy od potrzeb i przeznaczenia systemu. Większe pompy mogą pracować w trybie ciągłym, a mniejsze są bardziej odpowiednie do pracy przerywanej.

Stosować

Pompy próżniowe są wykorzystywane w wielu procesach przemysłowych i naukowych. Na przykład, są wykorzystywane w produkcji lamp próżniowych, kineskopów (CRT) i lamp elektrycznych. Znajdują również zastosowanie w przetwórstwie półprzewodników. Pompy próżniowe służą również jako podpory mechaniczne dla innych urządzeń. Na przykład, w silniku pojazdu silnikowego może znajdować się wiele pomp próżniowych, które zasilają układy hydrauliczne samolotu. Ponadto, są one często wykorzystywane w badaniach nad fuzją jądrową.
Najpopularniejszym rodzajem pompy próżniowej używanej w laboratorium jest pompa łopatkowa. Działa ona poprzez kierowanie strumienia powietrza przez szereg obracających się łopatek w okrągłej obudowie. Gdy łopatki przechodzą przez obudowę, usuwają gaz z komory i wytwarzają próżnię. Pompy rotacyjne są zazwyczaj jedno- lub dwustopniowe i mogą pracować przy ciśnieniach od 10 do 6 barów. Charakteryzują się również dużą prędkością pompowania.
Pompy próżniowe są również wykorzystywane do wytwarzania ogniw słonecznych na płytkach. Obejmuje to szereg procesów, takich jak domieszkowanie, dyfuzja, trawienie na sucho, osadzanie chemiczne z fazy gazowej wspomagane plazmą oraz wytwarzanie proszku w dużych ilościach. Zastosowania te zależą od rodzaju pompy próżniowej używanej w procesie, a wybrana pompa próżniowa powinna być zaprojektowana z uwzględnieniem warunków środowiskowych.
Chociaż dostępnych jest kilka rodzajów pomp próżniowych, ich podstawowe zasady działania pozostają takie same. Każda z nich ma inne funkcje i wydajność, w zależności od rodzaju próżni. Ogólnie dzieli się je na pompy wyporowe, pompy łopatkowe, pompy z pierścieniem cieczowym i pompy molekularne.

Konserwacja

Za ogólną konserwację i naprawy odpowiada Główny Badacz (PI). Instrukcje Agknx muszą być przestrzegane i zatwierdzone przez Głównego Badacza i innych odpowiednich pracowników laboratorium. Instrukcje Agknx zawierają wytyczne dotyczące rutynowej konserwacji pomp próżniowych. Instrukcje Agknx nie zastępują szczegółowych, rutynowych przeglądów pomp próżniowych, które powinny być przeprowadzane przez certyfikowany/wykwalifikowany personel serwisowy. W przypadku awarii urządzenia użytkownik powinien skontaktować się z Głównym Badaczem lub RP w celu uzyskania pomocy.
Najpierw sprawdź pompę próżniową pod kątem luźnych części. Upewnij się, że manometry wlotowe i wylotowe są otwarte. Gdy ciśnienie w pompie próżniowej będzie prawidłowe, otwórz zasuwę. Sprawdź również wysokość podnoszenia i przepływ pompy próżniowej. Przepływ i wysokość podnoszenia powinny mieścić się w zakresie wskazanym na etykiecie. Temperatura łożysk powinna mieścić się w zakresie 35°F (1°C), a maksymalna temperatura nie powinna przekraczać 80°F (27°C). Tuleję pompy próżniowej należy wymienić, gdy jest mocno zużyta.
Jeśli pompa próżniowa doświadczyła kilku nietypowych warunków pracy, należy przeprowadzić test wydajności. Wyniki należy porównać z wartościami odniesienia w celu identyfikacji nieprawidłowości. Aby uniknąć przedwczesnej awarii pompy, niezbędne jest systematyczne podejście do konserwacji predykcyjnej. Jest to stosunkowo nowy obszar w branży półprzewodników, ale wiodące firmy produkujące półprzewodniki i duzi dostawcy pomp próżniowych nie wypracowali jeszcze spójnego podejścia.
Zaproponowano uproszczoną metodę testu pompowania w celu oceny wydajności pomp próżniowych. Metoda obejmuje symulowane testy napowietrzania w terenie oraz cztery wskaźniki wydajności pomp. Parametry wydajności oceniane są w warunkach testowych z obciążeniem gazowym, bezczynności i w warunkach zależnych od obciążenia gazowego.

Koszt

Całkowity koszt pompy próżniowej składa się z dwóch głównych elementów: początkowej inwestycji i bieżących kosztów konserwacji. Ten ostatni jest najdroższy, ponieważ pochłania około cztery do pięciu razy więcej energii niż początkowa inwestycja. Dlatego wybór bardziej energooszczędnego modelu to dobry sposób na obniżenie całkowitego kosztu systemu i skrócenie okresu zwrotu z inwestycji.
Początkowy koszt pompy próżniowej wynosi około $786. Najtańsze są pompy łopatkowe smarowane olejem, natomiast pompy łopatkowe bezolejowe są nieco droższe. Pompy bezkontaktowe również są nieco droższe. Koszt pompy próżniowej nie jest wysoki, ale jest to czynnik, który należy dokładnie rozważyć.
Wybierając pompę próżniową, należy wziąć pod uwagę rodzaj tłoczonego gazu. Niektóre pompy nadają się tylko do pompowania powietrza, podczas gdy inne są przeznaczone do pompowania helu. Powietrze bezolejowe charakteryzuje się inną wydajnością niż powietrze. Dlatego należy wziąć pod uwagę właściwości medium, aby upewnić się, że pompa spełnia Państwa wymagania. Koszt pompy próżniowej może być znacznie wyższy niż cena zakupu, ponieważ codzienne koszty eksploatacji i konserwacji mogą być znacznie wyższe.
Smarowane pompy próżniowe są zazwyczaj trwalsze i tańsze, ale mogą wymagać większej konserwacji. Koszty konserwacji zależą od rodzaju tłoczonego gazu. Lżejsze gazy należy pompować wolniej, a cięższe szybciej. Poziom konserwacji pompy próżniowej zależy również od częstotliwości jej smarowania.
Pompy próżniowe membranowe wymagają regularnej konserwacji i wymiany oleju. Olej w pompie membranowej należy wymieniać co 3000 godzin pracy. Pompa jest również odporna na działanie chemikaliów i korozję. Dzięki temu może być stosowana w produktach kwaśnych i lepkich.

redaktor przez Dream 2024-05-07