+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Выбор вакуумного насоса

В настоящее время для первичной откачки (разрежения) вакуумного сосуда используются разные механические насосы. Наиболее распространенными являются пластинчато-роторные и поршневые насосы объемного действия, в которых узкие пространства между движущимися и неподвижными частями герметизируют маслом. Присутствие герметизирующего и смазочного масел уменьшает внутренние перетечки с выпускной стороны насоса. Масло также заполняет так называемое мертвое пространство под выпускным клапаном. Это позволяет достигать в таких насосах высоких степеней сжатия. Они создают впускные значения давления, равные 10-2 Торр при одной ступени и 10-4 Торр при наличии двух ступеней. Когда присутствие масла нежелательно, могут использоваться разнообразные безмасляные насосы. Они обычно ограничиваются самым низким впускным давлением, равным приблизительно 10-2 Торр. Такими насосами могут быть многоступенчатые поршневые и вращательные роторные насосы (или другие насосы вращательного типа), спиральные насосы или винтовые насосы.

диапазоны рабочих давлений для вакуумных насосов

Рис. 3.2. Диапазоны рабочих давлений в миллиметрах рт. ст. для современных вакуумных насосов различных типов.

В настоящее время для достижения высокого вакуума после первоначального разрежения используются четыре различных типа насосов: геттеро-ионные (ионно-испарительные) насосы, крионасосы, масляные пароструйные насосы (или диффузионные насосы) и турбомолекулярные насосы различных конструкций.

  1. Гетерно-ионные насосы функционируют, обеспечивая химическую реакцию молекул газа с испаряющимися или предварительными напыленными металлическими пленками (обычно титановыми геттерами), а также их ионизацию и последующую хемосорбцию поверхностями электродов. Они больше всего подходят к системам, которые редко имеют выход в атмосферу. Поскольку это газопоглощающие насосы, они не могут использоваться при большом газовыделении. Эти насосы в основном применяют для откачивания вакуумных трубопроводов и проведения долгосрочных экспериментов. В них не используются смазочные масла.
  2. Крионасосы, как свидетельствует название, замораживают газ на холодных поверхностях путем конденсации и криосорбции. Крионасосы свободны от масла и имеют высокую быстроту действия, в частности для водяного пара. Они являются газопоглощающими насосами и, следовательно, требуют частой регенерации для сброса захваченных газов. Это может представлять собой проблему при откачке опасных газов, поскольку со значительным количеством взрывоопасного или токсичного газа трудно обращаться в условиях аварийного отключения.
  3. Пароструйные насосы функционируют за счет перемещения молекул газа, которые увлекаются высокоскоростным потоком пара (обычно используют вещества с низким давлением паров, подобные маслам). Преимущество пароструйного насоса заключается в том, что он может откачивать широкий спектр разнообразных газов, включая редкие газы, такие как гелий, которые трудно удалить с помощью крионасосов или обычных турбомолекулярных насосов. Пароструйные насосы позволяют получить очень высокую быстроту действия. Основной недостаток заключается в том, что в случае неправильной эксплуатации пары масел могут поступать обратным потоком в систему.

Для предотвращения такой миграции используются холодные ловушки, которые увеличивают быстроту откачки водяных паров.

  1. Насосы турбомолекулярного типа обеспечивают откачивающее действие путем столкновений молекул газа с твердой поверхностью, движущейся с высокой скоростью (лопастями роторов или простых дисков или цилиндров). В этих насосах, как правило, не используются масла, они обеспечивают высокую быстроту действия для большинства газов. В силу точности своей конструкции эти насосы особенно подвержены загрязнению частицами. Турбомолекулярный насос может запускаться и выключаться быстрее крионасоса и диффузионного насоса, поэтому его использование имеет смысл при откачке систем, чувствительных к отказам насосов.

На рис. 6 показан приблизительный диапазон значений впускного давления, где такие насосы могут использоваться для непрерывной эксплуатации.

сравнение областей перегрузки у вакуумных насосов

Рис. 6. Сравнение областей перегрузки у различных насосов. Заштрихованные участки на кривых для ионных и криогенных насосов отражают колебания массового потока.

В целях откачки без масла обычно используются крионасосы или турбомолекулярные насосы или насосы с магнитным уплотнителем, поддерживаемые сухими низковакуумными насосами.

Выбор высоковакуумных насосов не является таким же простым, как выбор механических насосов. Конструктивных решений для достижения данного давления за короткое время может оказаться недостаточно, поскольку система может не справиться с постоянным газовыде- лением, о чем свидетельствуют кривые откачки высоковакуумных насосов. Часто скорость газовыделения остается неизвестной, поэтому выбор высоковакуумного насоса должен быть основан на экспериментальных данных.

Поставщики вакуумного оборудования, как правило, предлагают спецификации, основанные на характеристиках откачки пустой камеры. Это может дезориентировать потребителя, если эти характеристики истолковываются как мера эффективности откачки при условиях полной нагрузки. Проектировщики вакуумного оборудования должны соотносить эффективность работы с набором условий, которые известны и могут быть определены и дублированы. Однако эти данные дезориентировали некоторых потребителей, которые истолковывали время откачки как истинный показатель длительности процесса.

Выбор высоковакуумных насосов должен учитывать все факторы, влияющие на работу системы. Эти факторы обычно включают в себя: быстроту действия, допустимое давление предварительного разрежения, скорости обратного потока, давление, при котором достигается максимальная быстрота действия, защитные устройства, простоту технического обслуживания вакуумных систем, простоту эксплуатации, время предварительного разрежения, предельное остаточное давление низковакуумного насоса, используемые перегородки или холодные ловушки, время запуска и т. д. Если эти факторы не будут тщательно взвешены при рассмотрении конструкции системы, ее работа и производительность окажется неудовлетворительной.

Из предыдущего изложения становится очевидным, что нельзя допускать перегрузки насоса при эксплуатации системы. Как правило, высоковакуумные насосы не должны использоваться при значениях впускного давления выше предусмотренного спецификациями максимального значения в течение продолжительных периодов времени. В правильно сконструированной системе с обычной последовательностью низковакуумного и высоковакуумного клапана период эксплуатации свыше этой величины должен измеряться в секундах. В качестве приблизительного ориентира можно пользоваться следующим правилом: если этот период превышает полминуты, насос подвергается перегрузке.

Тогда становится ясно, что в случаях, когда необходимо технологическое давление 10-4 Торр, период работы механического насоса по предварительному разрежению обычно значительно больше откачки высоковакуумным насосом, или, по крайней мере, он должен быть больше по экономическим соображениям.

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.