پمپ های وکیوم چگونه کار می کنند؟
پمپ وکیوم وسیله‌ای است که مولکول‌های گاز یا ذرات هوا را از یک حجم مهر و موم شده حذف میکند تا به اختلاف فشار و ایجاد خلاء جزئی دست یابد. پمپ های وکیوم بر اساس نیازهای فشار و کاربرد آن در انواع فناوری ها طراحی می شوند. هنگام راه اندازی یک سیستم پمپ وکیوم قیمت کالا صنعتی، اندازه گیری پارامترهای صحیح برای دستیابی به راندمان بهینه بسیار مهم است.
پمپ وکیوم چگونه کار می کند؟
خلاء فضای خالی از ماده است که در آن فشار گاز داخل این حجم کمتر از فشار اتمسفر است. وظیفه اصلی پمپ وکیوم تغییر فشار در یک فضای محصور برای ایجاد خلاء کامل یا جزئی از نظر مکانیکی یا شیمیایی است. فشار همیشه سعی می کند تا در مناطق متصل به هم برابر شود زیرا مولکول های گاز از بالا به پایین جریان می یابند تا کل ناحیه آن حجم را پر کنند.
بنابراین، اگر یک فضای کم فشار جدید معرفی شود، گاز به طور طبیعی از منطقه پرفشار به منطقه جدید کم فشار جریان می یابد تا زمانی که فشار یکسانی داشته باشند. توجه داشته باشید که این فرآیند خلاء نه با "مکیدن" گازها، بلکه با فشار دادن مولکول ها ایجاد می شود.
پمپ‌های خلاء اساساً مولکول‌های گاز را از یک منطقه به منطقه دیگر حرکت می‌دهند تا با تغییر حالت‌های فشار بالا و پایین، خلاء ایجاد کنند.
اصول پمپ وکیوم
همانطور که مولکول ها از فضای خلاء حذف می شوند، حذف مولکول های اضافی به طور تصاعدی سخت تر می شود، بنابراین قدرت خلاء مورد نیاز افزایش می یابد. محدوده فشار به چند گروه تقسیم می شود:
- خلاء خشن/کم: 1000 تا 1 میلی بار / 760 تا 0.75 تور
- خلاء خوب/متوسط: 1 تا 10-3 میلی بار / 0.75 تا 7.5-3 Torr
- خلاء بالا: 10-3 تا 10-7 mbar / 7.5-3 تا 7.5-7 Torr
- خلاء فوق العاده بالا: 10-7 تا 10-11 mbar / 7.5-7 تا 7.5-11 Torr
- خلاء بسیار زیاد: < 10-11 mbar / < 7.5-11 Torr
پمپ های خلاء بر اساس محدوده فشاری که می توانند به آن دست یابند طبقه بندی می شوند تا به تشخیص قابلیت هایشان کمک کنند. این طبقه بندی ها عبارتند از:
- پمپ های اولیه (پشتیبان) که محدوده فشار خلاء خشن و کم را کنترل می کنند.
- بوستر پمپ ها محدوده فشار کم و متوسط را کنترل می کنند.
- پمپ های ثانویه (با خلاء بالا) محدوده فشار خلاء بالا، بسیار بالا و فوق العاده بالا را کنترل می کنند.
بسته به نیاز فشار و کاربرد عملیاتی، فناوری‌های پمپ ویکوم مرطوب یا خشک در نظر گرفته می‌شوند. پمپ‌های مرطوب از روغن یا آب برای روانکاری و آب‌بندی استفاده می‌کنند، در حالی که پمپ‌های خشک هیچ سیالی در فضای بین مکانیسم‌های دوار یا قطعات ساکن برای جداسازی و فشرده‌سازی مولکول‌های گاز ندارند. بدون روانکاری، پمپ های خشک تحمل بسیار تنگی دارند تا بدون سایش به طور موثر کار کنند. اجازه دهید برخی از روش های مورد استفاده در پمپ وکیوم را بررسی کنیم.
پمپ های وکیوم جذب
پمپ‌های کپچر که به آنها پمپ‌های محبوس نیز گفته می‌شود، فاقد قطعات متحرک هستند و برای کاربردهایی که نیاز به فشار خلاء بسیار بالا دارند استفاده می‌شوند. بدون قطعات متحرک، پمپ های کپچر می توانند با استفاده از دو روش مختلف یک محیط خلاء ایجاد کنند.
Cryopump (خشک، ثانویه): فشار 7.5 x 10-10 Torr، سرعت پمپاژ 1200 - 4200 I/s
یکی از روش‌هایی که توسط پمپ‌های جذب استفاده می‌شود، به دام انداختن مولکول‌های گاز از طریق کرایوژنیک برای به دام انداختن مولکول‌های گاز است. کرایوپمپ ها از فناوری برودتی برای منجمد کردن یا به دام انداختن گاز در سطح بسیار سرد استفاده می کنند. آنها با استفاده از دماهای بسیار سرد، مولکول ها را به سمت داخل می کشند تا خلاء ایجاد کنند.
پمپ های یون پراکنده (خشک، ثانویه): فشار 7.5 x 10-12 Torr، سرعت پمپاژ 1000 I/s
پمپ های Sputter Ion از میدان های مغناطیسی بسیار بالا و یونیزاسیون مولکول های گاز برای رسانایی الکتریکی آنها به عنوان روشی برای به دام انداختن استفاده می کنند. میدان مغناطیسی ابری از یون های الکترومثبت ایجاد می کند که بر روی کاتد تیتانیوم رسوب می کنند. در این فرآیند، مواد فعال شیمیایی با مولکول‌های گاز ترکیب می‌شوند تا آنها را به داخل بکشند و خلاء ایجاد کنند.
پمپ های انتقال
پمپ های انتقال می توانند با استفاده از دو روش کار کنند. انرژی جنبشی یا جابجایی مثبت. برخلاف پمپ‌های کپچر، پمپ‌های انتقالی مولکول‌های گاز را از طریق سیستم به خارج از فضا می‌برند. وجه مشترک آنها این است که همه آنها از روشی برای فشار مکانیکی گاز و هوا در سیستم در فواصل مختلف سیستم استفاده می کنند. رایج است که پمپ های انتقال چندگانه با هم به صورت موازی برای ایجاد خلاء و سرعت جریان بالاتر استفاده می شوند. همچنین استفاده از پمپ های انتقال چندگانه در یک سیستم برای ایجاد افزونگی در صورت خرابی پمپ، رایج است.
پمپ های جنبشی
پمپ های جنبشی از اصل تکانه از طریق 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 x 10-11 Torr، سرعت پمپاژ 10 – 50000 I/s.
تمام پمپ های سینتیک پمپ های ثانویه هستند زیرا برای کاربردهای فشار بالا استفاده می شوند. یکی از روش‌های خشک، پمپ توربومولکولی است که از پره‌های دوار با سرعت بالا در داخل محفظه استفاده میکند که مولکول‌های گاز را به حرکت در می‌آورد. انتقال تکانه از پره های دوار به مولکول های گاز باعث افزایش سرعت حرکت آنها به سمت خروجی می شود. این پمپ ها فشار کم و سرعت انتقال پایینی دارند.
پمپ انتشار بخار (تر، ثانویه): فشار 7.5 x 10-11 Torr، سرعت پمپاژ 1
