پمپ های خلاء توربومولکولی

پمپ توربومولکولی چگونه کار می کند؟

پمپ های توربومولکولی (TMPs) پمپ های خلاء جنبشی هستند که با استفاده از روتور چرخان بسیار سریع (معمولاً بین 24000 تا 90000 دور در دقیقه می چرخند) کار می کنند. فشارهای عملیاتی معمولی آنها در محدوده فشار بالا تا فوق العاده بالا بین 10-3 و 10-11 میلی بار است که از سرعت پمپاژ بین 10 تا 4000 لیتر در ثانیه استفاده می کند.

پمپ‌های خلاء توربومولکولی بر این اصل کار می‌کنند که مولکول‌های گاز، هنگامی که با یک سطح جامد برخورد می‌کنند، در یک جهت خاص یا عمداً سوگیری حرکت می‌کنند. در این مورد، سطح جامد یک تیغه از نوع توربین است که در داخل یک محفظه می چرخد. قطعات کار بی شباهت به یک توربین چند پره، با پره هایی در تمام طول شفت نیستند.

رابطه بین مولکول های سطحی و پمپ های توربومولکولی را در سری Ask Dr Chew ما بررسی کنید.

برای اطلاع از محدودیت های دستیابی به محدوده فشار فوق العاده بالا با پمپ های توربومولکولی اینجا را کلیک کنید.

مکانیزم های پمپاژ

دو نوع عمده از TMP ها وجود دارد: “کلاسیک” که فقط شامل یک مرحله پمپاژ توربومولکولی است (شامل یک سری مراحل روتور و استاتور) و نسخه “محدوده وسیع” که شامل مرحله پمپاژ توربومولکولی و مرحله پمپاژ مرکب است. TMP “محدوده وسیع” می تواند فشار اگزوز را تا چند میلی بار افزایش دهد و بنابراین در ترکیب با پمپ های خلاء جلوی کوچکتر مانند پمپ های دیافراگمی استفاده شود. مزایای طراحی روتور “کلاسیک” این است که آن TMP می تواند توان گاز بالاتر را تحمل کند و می تواند شرایط سخت تر فرآیند (مانند ذرات یا گرد و غبار) را تحمل کند.

سه طرح مختلف از سازوکارهای صحنه مرکب وجود دارد که قابل ذکر است: طراحی صحنه هالوک، سیگبان و گید.

منبع تصویر: Leybold UK

نمودار بالا نحوه عملکرد هر مکانیزم را در رابطه با عملکرد پمپاژ آنها توضیح می دهد، که در درجه اول به پارامترهای طراحی خاص هر مفهوم، مانند تعداد مراحل، فاصله ها و غیره بستگی دارد. به طور کلی، مکانیسم Holweck کارآمدترین مکانیسم از نقطه عملکرد پمپاژ است. از نظر، در حالی که طراحی Gaede و Siegbahn جمع و جورتر است.

برای خواندن راهنمای جامع ما در مورد اصول علم خلاء اینجا را کلیک کنید.

حامل مفاهیم

پمپ‌های خلاء توربومولکولی با استفاده از تمام یاتاقان‌های روتور مکانیکی (معمولاً در یک طرح به اصطلاح کنسولی با یاتاقان‌ها در انتهای پایین شفت و در ناحیه مراحل پایین روتور) شروع به کار کردند. با این حال، اینها نیاز به روغن کاری دارند و طول عمر پمپ توسط عمر یاتاقان تعیین می شود، و از آنجایی که تعویض بلبرینگ یک کار تخصصی است، این کار باید خارج از محل انجام شود. علاوه بر این، یاتاقان های مکانیکی باعث پویایی روتور کمتری نسبت به سایر انواع بلبرینگ می شوند. با این حال، از جنبه مثبت، یاتاقان های مکانیکی TMP مقاومت بالایی در برابر ضربه های خارجی یا تهویه شوک دارند و علاوه بر این، دارای ردپای کوچکی هستند.

جایگزینی برای یاتاقان‌های مکانیکی، یاتاقان‌های مغناطیسی فعال پنج محوره (جهت 2x، 2y و z) (واقع در دو انتهای شفت روتور) با سنسورهای موقعیت و کنترل میدان مغناطیسی متغیر است. این پمپ ها در مقایسه با یاتاقان های مکانیکی نیازی به روغن کاری ندارند، عملیات بدون هیدروکربن را ارائه می دهند، طول عمر پمپ به سایش یاتاقان محدود نمی شود و ارتعاش انتقال بسیار پایین وجود دارد. به دلیل عدم وجود یاتاقان های مکانیکی، این TMP قادر به پمپاژ گازهای خورنده است که معمولاً یاتاقان های روغن کاری شده را در مدت زمان کوتاهی از بین می برد. این واحدها در مقایسه با یاتاقان های مکانیکی TMP تحمل کمتری در برابر ضربه های خارجی دارند.

یاتاقان هیبریدی برای TMP ها از یک یاتاقان مکانیکی استفاده می کند که در انتهای “پایین” شفت روتور با یک جفت یاتاقان مغناطیسی غیرفعال واقع در انتهای “بالایی” شفت قرار دارد. بر خلاف سیستم دوتایی مکانیکی، طول عمر واحد عمدتاً با عمر یک یاتاقان مکانیکی محدود می شود، همچنین ارتعاشات منتقل شده به دلیل عدم وجود یاتاقان مکانیکی دوم کمتر است. طرح‌های بلبرینگ هیبریدی از دینامیک روتور مطلوب بهره می‌برند که امکان تبادل یاتاقان در محل را در میدان نیز فراهم می‌کند. مشابه TMP شناور کاملا مغناطیسی، TMP های بلبرینگ هیبریدی نیز تحمل کمتری در برابر ضربه های خارجی و ردپای کمی بزرگتر در مقابل طرح های یاتاقان های مکانیکی نشان می دهند.

آیا می خواهید در مورد پمپ های توربومولکولی بیشتر بدانید؟ برگه اطلاعات رایگان ما را بررسی کنید.

مزایای پمپ های توربومولکولی

عملکرد پمپ های توربومولکولی بسیار آسان است و نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند. آنها عملکردی بدون ارتعاش و بدون هیدروکربن ارائه می دهند که نیازی به بازسازی ندارد. آنها سرعت پمپاژ ثابت تا 4000 لیتر در ثانیه را در محدوده خلاء زیاد، فوق العاده بالا و خلاء بسیار زیاد ارائه می دهند . پمپ های توربومولکولی بسیار فشرده هستند و هنگامی که با یک پمپ اولیه خشک ترکیب می شوند، روغن را به سیستم خلاء منتقل نمی کنند. چنین شرایطی برای ایجاد بالاترین شرایط پاکیزگی ضروری است. این ویژگی ها به این معنی است که پمپ های توربومولکولی برای طیف وسیعی از کاربردها از میکروسکوپ الکترونی تا پردازش نیمه هادی مناسب هستند.

کاربردها: پمپ های توربومولکولی برای چه مواردی استفاده می شوند؟

پمپ‌های توربومولکولی در طیف گسترده‌ای از کاربردهای خلاء بالا و فوق‌العاده استفاده می‌شوند که هم کاربردهای تمیز (مثلاً در ابزارهای تحلیلی یا تحقیق و توسعه) و هم کاربردهای بسیار سخت در صنعت نیمه‌رسانا را پوشش می‌دهند که در آن پمپ‌ها باید گازهای خورنده یا شرایط فرآیند بحرانی را کنترل کنند. انتخاب مناسب ترین طراحی TMP باید بر اساس الزامات هر برنامه باشد. مهم است که در نظر داشته باشید که هر طرح (مکانیسم های پمپاژ مختلف، طرح های بلبرینگ و غیره) دارای مزایا و معایب خاصی است که مناسب بودن آن را برای یک کاربرد خاص تعیین می کند.