22.08.16
Вакуумные насосы для научных исследований - турбомолекулярные насосы и криогенные насосы
Основные типы вакуумных насосов для научно-исследовательской деятельности - турбомолекулярные насосы и криогенные вакуумные насосы, крионасосы.
Турбомолекулярные вакуумные насосы
Турбомолекулярный насос ТМН - такое сокращение принято для турбомолекулярных насосов в технических описаниях, эти изделия сочетают в себе работу компрессора и молекулярного увеличения, скорость вращения вала находится в пределах 10-16 тыс. об/мин, что напрямую зависит от габаритов насоса.
На цену турбомолекулярных насосов влияют опорные конструкции, которые могут быть на различных опорах: от магнитной и газовой подушки до классических подшипников качения.
Функциональные особенности
Действие турбомолекулярного насоса основано на передаче кинетической энергии направленного действия от быстро вращающегося ротора изделия молекулам откачиваемого газа. Допускается обратный незначительный пролёт молекул, отношение этого пролёта в прямом и обратном направлении - характеризует степень сжатия этого газа в изделии.
К основным характеристикам насосов ТМН относятся: производительность, limit остаточное и max выпускное давление. При значении давления 10-1-10-6 Па быстродействие изделия постоянная. Эти вакуумные системы считаются безмасляными, после запуска и выхода на расчётный режим ТМН становится весьма надёжной преградой для проникновения масла или его паров вовнутрь, отсутствует и обратный поток углеводородов.
Классическая схема турбомолекулярного насоса - горизонтальная, но на современном этапе развития технического потенциала стали разрабатываться схемы вертикального расположения ротора.
Вакуумные насосы этого класса отлично зарекомендовали себя в перекачке практически всех газов, но при давлении больше одного Паскаля они не могут откачивать H2 и резко снижается стабильность откачки по Ar.
Преимущества:
- готовность к работе на постоянном уровне;
- запуск и выход на расчётный режим не более 15 минут;
- нечувствительны к резким перепадам давления;
- весьма высокая степень сжатия для газов с молекулярной массой более 44 единиц;
- рабочее давление имеет внушительный диапазон: 10-7-10-1 Па.
Сферы использования:
- промышленные течеискатели;
- ускорители элементарных частиц;
- атомная и ракетно-космическая промышленность;
- фармацевтическое и пищевое производство;
- авиапромышленность;
- производство полупроводников и электровакуумных приборов.
Криогенные насосы - крионасосы
Вакуумные криогенные насосы - крионасосы - подразделяются на две классические группы: большие ВКН и малые, используемые в небольших системах объёмом до 1 м3. Все изделия этого класса довольно чувствительны к посторонним примесям.
Механизм работы
Крионасосы отличаются от других изделий тем, что замораживают газы до твёрдого состояния, при этом уменьшается давление до создания самого высокого вакуума. В изделиях криогенного класса применяются замкнутого цикла системы с гелием для заморозки. Хаотично передвигающиеся молекулы газа контактируют со специальными панелями и конденсируются на них.
Гелий нагнетается при помощи специального компрессора в крионасосе на охлаждённую головку поршня, газ расширяется и начинается охлаждение решёток до 80 К. Внешние решётки - до 15 К, они предназначены для взаимодействия с основной частью газов. Решётки сделаны из активированного угля.
ВКН состоит из 3 независимых насосов, каждый откачивает только определённый вид газов. Самую большую нагрузку испытывает внешняя решётка, удаляющая водяные пары, при этом она обеспечивает максимальную проводку газов к внутренним аналогичным устройствам. Скорость откачки ВКН превышает аналогичный параметр других вакуумных насосов в несколько раз.
Регенерация
Все насосы этого класса после работы требуют регенерации или простыми словами размораживания, как обычный домашний холодильник, чтобы освободить решётки от скопившегося замороженного газа. Регенерация может происходить автоматически и не влиять на производительность насоса.
Крионасосы отличаются тем, что не реагируют на перебои с подачей электропитания, они продолжают работать после отключения ещё в течение 10 минут. После возобновления подачи энергии - ВКН запускается автоматически и продолжает функционировать в прежнем режиме.
Преимущества:
- стабильность производительности по различным газам;
- ВКН считаются самыми чистыми по откачке в семействе вакуумных насосов;
- способность к самостоятельному запуску и производить дальнейшую откачку, делать регенерацию самостоятельно.
- Применение:
- ионная имплантация;
- нанесение сверхтонких покрытий на любую поверхность;
- различные виды испарения;
- промышленные камеры разгрузки.
- Мембранные (диафрагменные)
- Работа ВМН основана на специфическом движении эластичной диафрагмы.
Устройство и функционирование крионасоса
Криогенный вакуумный насос состоит из:
- корпуса;
- эластичной диафрагмы;
- рабочей камеры (РК);
- поршня;
- кривошипно-шатунного механизма;
- патрубков на входе и выходе;
- обратных клапанов.
Конструктивно криогенный насосы производятся однокамерными или двухкамерными, первый вид относится к классическому оборудованию, а второй - к более мощным системам различного назначения.
Работает такой безмасляный насос довольно просто: шток перемещается от РК, происходит увеличение объёма за диафрагмой и происходит всасывание, при обратном движении - диафрагма прижимается к внутренней стенке РК и происходит выталкивание газа в выхлопной патрубок.
В двухкамерных образцах диафрагмы расположены друг против друга, соединяются эксцентриком, перекачивание происходит попеременно. Работа этих изделий наиболее эффективна.
Все элементы ВМН изготавливаются из различных материалов, для работы с агрессивными средами они покрываются специальными защитными плёнками, мембрана изготавливается из особо прочной резины.
Достоинства:
- надёжность и долговечность;
- простая конструкция, не требующая постоянного ТО;
- нет смазки;
- возможна быстрая замена деталей;
- универсальность и экология;
- бесшумная работа без вибрации;
- удобство в эксплуатации.
Использование и эксплуатация:
- атомная промышленность;
- медицинские учреждения различного профиля;
- пищевая промышленность;
- вакуумные системы различного профиля;
- лакокрасочные заводы.
На правах рекламы.
Источник: Газета "Коммуна"
[Последние]
[Архив]
© Информсвязь, 2016
