Vakuumske pumpe neophodni su uređaji u brojnim industrijama, od znanstvenog istraživanja do proizvodnje, pa čak i u svakodnevnim uređajima. Njihova temeljna svrha je uklanjanje molekula plina iz zatvorenog volumena, čime se stvara vakuum. Iako je krajnji cilj isti, metode koje se koriste da bi se to postiglo značajno se razlikuju, što dovodi do klasifikacijevakuumske pumpeu tri osnovne vrste na temelju njihovih načela rada. Razumijevanje ovih razlika ključno je za odabir prave pumpe za određenu primjenu.
Tip 1: Pumpe s pozitivnim pomakom
Pumpe s pozitivnim pomakom su možda najintuitivniji tip vakuumskih pumpi, karakteriziran njihovim mehaničkim djelovanjem na hvatanje i izbacivanje plina.
Princip rada
Mehaničko zarobljavanje i izbacivanje
Ove pumpe rade mehaničkim hvatanjem fiksnog volumena plina iz ulaza, komprimiranjem i zatim izbacivanjem kroz izlaz. Ovaj proces je ciklički, sa svakim potezom ili rotacijom koja pokreće diskretnu količinu plina. Uobičajeni mehanizmi uključuju klipove, rotirajuće lopatice ili dijafragme.
Prikladno za grubi do srednji vakuum
Pumpe s pozitivnim pomakomvrlo su učinkoviti u rasponu od atmosferskog tlaka do srednje razine vakuuma. Često se koriste kao primarne pumpe za smanjenje tlaka prije nego što druge vrste pumpi preuzmu rad za više razine vakuuma.
Tipični primjeri i primjene
Uobičajeni tipovi: rotacijske lopatice, dijafragma, klipne pumpe
Primjeri uključuju pumpe s rotirajućim lopaticama, koje koriste rotirajući ekscentrični rotor s lopaticama za izbacivanje plina imembranske pumpe, koji koriste fleksibilnu dijafragmu za stvaranje usisavanja i kompresije. Klipne pumpe također spadaju u ovu kategoriju.
PinMotorove mikro zračne pumpe
U sektoru mikro-pumpi, PinMotormikro zračne pumpe, uključujućimikro vakuumske pumpe, vrhunski su primjeri tehnologije pozitivnog pomaka. Ove kompaktne i učinkovite pumpe naširoko se koriste u medicinskim uređajima, analitičkim instrumentima i opremi za nadzor okoliša, gdje osiguravaju precizan negativni tlak ili olakšavaju prijenos plina u minijaturnim sustavima.
Tip 2: Pumpe za prijenos momenta
Pumpe za prijenos momenta rade na drugačijem principu, oslanjajući se na kinetičku energiju struje velike-brzine za pomicanje molekula plina.
Princip rada
Molekularni-sudari velike brzine
Ove pumpe rade uvođenjem velike-brzine struje tekućine (često uljne pare ili brzo rotirajućih lopatica) u vakuumsku komoru. Molekule plina koje ulaze u pumpu sudaraju se s tim -mlazom velike brzine, dobivaju zamah i tako se usmjeravaju prema ispuhu pumpe, dalje od vakuumske komore.
Prikladno za visoki do ultra{0}}visoki vakuum
Pumpe za prijenos momenta najučinkovitije su pri nižim tlakovima i obično se koriste za postizanje visokih do ultra{0}}visokih razina vakuuma. Obično zahtijevaju aprednja-pumpa(pumpa s pozitivnim pomakom) kako biste prvo smanjili tlak na razinu na kojoj pumpa za prijenos momenta može učinkovito raditi.
Tipični primjeri i primjene
Uobičajene vrste: turbomolekularne pumpe, difuzijske pumpe
Turbomolekularne pumpe koriste lopatice rotora koje se brzo okreću da daju zamah molekulama plina, dok difuzijske pumpe koriste parne mlaznice velike-brzine za povlačenje molekula plina. Oboje je ključno za postizanje vrlo niskih tlakova.
Područja primjene
Ove su pumpe nezamjenjive u područjima koja zahtijevaju ekstremne vakuumske uvjete, kao što su znanstvena istraživanja (npr. akceleratori čestica, elektronski mikroskopi), proizvodnja poluvodiča i analiza površina.
Tip 3: Zahvatne/zahvatne pumpe
Pumpe za hvatanje ili zarobljavanje rade fizičkim uklanjanjem molekula plina iz vakuumske komore putem adsorpcije, kondenzacije ili kemijskih reakcija.
Princip rada
Fizička adsorpcija ili kemijska reakcija
Za razliku od druge dvije vrste koje fizički pokreću plin, pumpe za zarobljavanjehvatanjemolekule plina na površini unutar pumpe. To se može dogoditi kroz različite mehanizme:kriopumpehlade površine na ekstremno niske temperature, uzrokujući kondenzaciju i smrzavanje molekula plina;ionske pumpeionizirati molekule plina i ubrzati ih u getter materijal; igetterske pumpekoristiti kemijski reaktivne materijale za apsorpciju molekula plina.
Prikladno za ultra-visoki vakuum
Ove su pumpe posebno učinkovite u postizanju i održavanju ultra-visokog vakuuma (UHV) i ekstremno ultra-visokog vakuuma (XUHV) jer ne uvode nikakve pokretne dijelove ili radne tekućine u vakuumsko okruženje.
Tipični primjeri i primjene
Uobičajene vrste: kriopumpe, ionske pumpe, getter pumpe
Kriopumpe se naširoko koriste u komorama za obradu poluvodiča i svemirske simulacije. Ionske pumpe omiljene su zbog svog čistog rada-bez vibracija u aplikacijama kao što su akceleratori čestica i površinska znanost. Getter pumpe se često koriste kao dodatne pumpe za održavanje razine vakuuma.
Područja primjene
Njihove primarne primjene su u vrlo osjetljivim okruženjima gdje su potrebni najniži mogući pritisci i najčišći vakuum, kao što su napredna istraživanja materijala, taloženje tankog-sloja i eksperimenti s energijom fuzije.
Zaključak: Odabir prave vakuumske tehnologije
Odabir odgovarajuće vakuumske pumpe ključna je odluka koja ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući željenu razinu vakuuma, brzinu pumpanja, vrstu plina koji se ispušta, troškove i specifično okruženje primjene. Svaka vrsta vakuumske pumpe-pozitivnog pomaka, prijenosa zamaha i hvatanja-izvrsna je u različitim rasponima i primjenama vakuuma.