Πώς λειτουργεί μια αντλία κενού;

Το κενό είναι ένας χώρος που στερείται της ύλης όπου η αέρια πίεση μέσα σε αυτόν τον όγκο είναι κάτω από την ατμοσφαιρική πίεση. Η κύρια λειτουργία της αντλίας κενού είναι να αλλάξει η πίεση σε ένα περιεχόμενο χώρος για να δημιουργηθεί ένα πλήρες ή μερικό κενό είτε μηχανικά είτε χημικά. Η πίεση θα προσπαθήσει πάντα να εξισορροπεί τις συνδεδεμένες περιοχές καθώς τα μόρια αερίου ρέουν από υψηλή σε χαμηλή για να γεμίσουν ολόκληρη την περιοχή αυτού του όγκου. Επομένως, εάν εισάγεται ένας νέος χώρος χαμηλής πίεσης, το φυσικό αέριο θα ρέει φυσικά από την περιοχή υψηλής πίεσης στη νέα περιοχή χαμηλής πίεσης έως ότου έχουν ίση πίεση. Παρατηρήστε ότι αυτή η διαδικασία κενού δημιουργείται όχι με [πιπίλισμα "αέρια αλλά πιέζοντας μόρια.
Βασικά στοιχεία της αντλίας κενού
Καθώς τα μόρια απομακρύνονται από το χώρο κενού, γίνεται πιο εκθετικά πιο δύσκολο να απομακρυνθούν επιπλέον, αυξάνοντας έτσι την απαιτούμενη ισχύ κενού. Οι σειρές πίεσης τοποθετούνται σε διάφορες ομάδες:
Τραχύ / χαμηλό κενό: 1000 έως 1 mbar / 760 έως 0.75 torr
Λεπτό / μεσαίο κενό: 1 έως 10-3 mbar / 0.75 έως 7.5-3 torr
Υψηλό κενό: 10-3 έως 10-7 mbar / 7.5-3 έως 7.5-7 torr
Υψηλό κενό: 10-7 έως 10-11 mbar / 7.5-7 έως 7.5-11 torr
Εξαιρετικό υψηλό κενό: <10-11 MBAR / <7,5-11 Torr
Οι αντλίες κενού ταξινομούνται από το εύρος πίεσης που μπορούν να επιτύχουν για να βοηθήσουν στη διάκριση των δυνατοτήτων τους. Αυτές οι ταξινομήσεις είναι:
Πρωτοβάθμια (υποστήριξη) αντλίες που χειρίζονται τραχιά και χαμηλές περιοχές πίεσης κενού.
Οι αντλίες αναμνηστικών χειρίζονται σειρές χαμηλής και μεσαίας πίεσης.
Οι δευτερεύουσες (υψηλές (υψηλό κενό) αντλίες χειρίζονται υψηλά, πολύ υψηλά και εξαιρετικά υψηλά σειρές πίεσης κενού.

Ανάλογα με τις απαιτήσεις πίεσης και την εφαρμογή λειτουργίας, οι τεχνολογίες αντλίας κενού θεωρούνται είτε υγρές είτε ξηροί. Οι υγρές αντλίες χρησιμοποιούν λάδι ή νερό για λίπανση και σφράγιση, ενώ οι ξηρά αντλίες δεν έχουν ρευστό στο χώρο μεταξύ των περιστρεφόμενων μηχανισμών ή στατικών τμημάτων που χρησιμοποιούνται για την απομόνωση και τη συμπίεση των μορίων αερίου. Χωρίς λίπανση, οι ξηρές αντλίες έχουν πολύ σφιχτά ανθεκτικότητα λειτουργούν αποτελεσματικά χωρίς φθορά. Ας δούμε μερικές από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται σε μια αντλία κενού.

Αντλίες καταγραφής
Οι αντλίες λήψης, που αναφέρονται επίσης ως αντλίες παγίδευσης, δεν έχουν κινούμενα μέρη και χρησιμοποιούνται για εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετικά υψηλές πιέσεις κενού. Χωρίς κινούμενα μέρη, οι αντλίες λήψης μπορούν να δημιουργήσουν ένα περιβάλλον κενού χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές μεθόδους.
Cryopump (ξηρό, δευτερεύον): πίεση 7.5 x 10-10 torr, ταχύτητα άντλησης 1200-4200 I/s
Μία από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται από τις αντλίες σύλληψης, είναι η παγίδευση μορίων αερίου μέσω κρυογονικών για να παγιδεύουν μόρια αερίου. Οι cryopumps χρησιμοποιούν κρυογονική τεχνολογία για να παγώσουν ή να παγιδεύσουν το αέριο σε μια πολύ κρύα επιφάνεια. Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά κρύες θερμοκρασίες, αντλούν αποτελεσματικά τα μόρια προς τα μέσα για να δημιουργήσουν ένα κενό.
Αντλίες ιόντων ψεκασμού (ξηρό, δευτερεύον): πίεση 7.5 x 10-12 torr, ταχύτητα άντλησης 1.000 I/s
Οι αντλίες ιόντων ψεκασμού χρησιμοποιούν εξαιρετικά μαγνητικά πεδία και ιονισμό μορίων αερίου για να τα κάνουν ηλεκτρικά αγώγιμα ως μέθοδο παγίδευσης. Το μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ένα σύννεφο ηλεκτροθετικών ιόντων που εναποτίθενται σε κάθοδο τιτανίου. Σε αυτή τη διαδικασία, τα χημικά ενεργά υλικά συνδυάζονται με μόρια αερίου για να τα τραβήξουν και να δημιουργήσουν ένα κενό.

Αντλίες μεταφοράς
Οι αντλίες μεταφοράς μπορούν να λειτουργούν χρησιμοποιώντας δύο τύπους μεθόδων. Κινητική ενέργεια ή θετική μετατόπιση. Σε αντίθεση με τις αντλίες σύλληψης, οι αντλίες μεταφοράς πιέζουν τα μόρια αερίου από το χώρο μέσω του συστήματος. Αυτό που έχουν κοινό είναι ότι όλοι χρησιμοποιούν μια μέθοδο μηχανικής ώθησης αερίου και αέρα μέσω του συστήματος σε διαφορετικά διαστήματα συστήματος. Είναι κοινό ότι οι πολλαπλές αντλίες μεταφοράς χρησιμοποιούνται μαζί παράλληλα για να παρέχουν υψηλότερο ποσοστό κενού και ροής. Είναι επίσης κοινό να χρησιμοποιούμε πολλαπλές αντλίες μεταφοράς σε ένα σύστημα που επιτρέπει την απόλυση σε περίπτωση αποτυχίας της αντλίας.
Κινητικές αντλίες
Οι κινητικές αντλίες χρησιμοποιούν την αρχή της ορμής μέσω των πτερυγίων (λεπίδες) ή την εισαγωγή ατμών για να ωθήσουν το αέριο προς την έξοδο.
Turbomolecular αντλία (ξηρή, δευτερεύουσα): πίεση 7.5 x 10-11 torr, ταχύτητα άντλησης 10-50.000 I/s.
Όλες οι κινητικές αντλίες είναι δευτερεύουσες αντλίες καθώς χρησιμοποιούνται για εφαρμογές υψηλής πίεσης. Μία ξηρή μέθοδος είναι η στροβιλομοριακή αντλία, η οποία χρησιμοποιεί πτερύγια υψηλής ταχύτητας μέσα στο θάλαμο που προωθούν τα μόρια αερίου. Μεταφέροντας την ορμή από τις περιστρεφόμενες λεπίδες στα μόρια αερίου αυξάνοντας το ρυθμό μετακίνησης προς την έξοδο. Αυτές οι αντλίες παρέχουν χαμηλές πιέσεις και έχουν χαμηλές ταχύτητες μεταφοράς.
Αντλία διάχυσης ατμών (υγρό, δευτερεύον): πίεση 7.5 x 10-11 torr, ταχύτητα άντλησης 10-50.000 I/s.
Αντλία διάχυσης ατμών Χρησιμοποιήστε ατμό θερμαινόμενου λαδιού υψηλής ταχύτητας που χρησιμοποιεί κινητική ενέργεια για να σύρετε μόρια αερίου από την είσοδο στην έξοδο. Δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη και υπάρχει μειωμένη πίεση στην είσοδο.
Θετικές αντλίες μετατόπισης
Η άλλη μορφή τύπου μεταφοράς είναι θετική μετατόπιση. Η βασική αρχή μιας θετικής αντλίας μετατόπισης είναι η επέκταση του αρχικού όγκου στο θάλαμο που μετακινούν μικρούς, απομονωμένους όγκους αερίου σε διαφορετικά στάδια, συμπιέζοντας σε μικρότερο όγκο και σε υψηλότερη πίεση που εκδιώχθηκε προς τα έξω. Αυτές οι αντλίες λειτουργούν σε χαμηλότερες περιοχές πίεσης και κατηγοριοποιούνται κάτω από αντλίες πρωτογενούς ή αναμνηστικής και ενσωματώνουν υγρές ή ξηρές τεχνολογίες. Εδώ είναι οι διάφοροι τύποι αντλίας πρωτογενούς κενού θετικής μετατόπισης:
Σφραγισμένη με λάδι περιστροφική αντλία πτερυγίου (υγρό, πρωτεύον): πίεση 1 x 10-3 Mbar, ταχύτητα άντλησης 0,7-275 m3/h (0,4-162 ft3/min)
Σφραγισμένες με πετρέλαιο αντλιών περιστροφικών πτερυγίων συμπιέζει τα αέρια με έναν εκκεντρικά τοποθετημένο ρότορα που μετατρέπει ένα σύνολο πτερυγίων. Λόγω της φυγοκεντρικής δύναμης, αυτά τα πτερύγια γλιστρούν και σχηματίζουν θαλάμους μεταξύ τους και της κατοικίας. Το αντλημένο μέσο είναι παγιδευμένο μέσα σε αυτούς τους θαλάμους. Κατά τη διάρκεια της περαιτέρω περιστροφής, ο όγκος τους μειώνεται συνεχώς. Έτσι, το αντλημένο μέσο συμπιέζεται και μεταφέρεται στην έξοδο. Οι αντλίες κενού περιστροφικού πτερυγίου διατίθενται σε εκδόσεις ενός και δύο σταδίων.

Αντλία υγρού δακτυλίου (υγρό, πρωτεύον): πίεση 30 mbar, ταχύτητα άντλησης 25 - 30.000 m3/h (15 - 17.700 ft3/min)
Οι αντλίες υγρού δακτυλίου έχουν μια πτερωτή εκτός κέντρου με πτερύγια λυγισμένα προς την περιστροφή που σχηματίζουν έναν κινούμενο κυλινδρικό δακτύλιο υγρού γύρω από το περίβλημα από φυγοκεντρική επιτάχυνση. Τα πτερύγια δημιουργούν χώρους σε σχήμα ημισελήνου διαφορετικών μεγεθών καθώς περιστρέφονται και σφραγίζονται από τον υγρό δακτύλιο. Κοντά στην αναρρόφηση ή την είσοδο, ο όγκος γίνεται μεγαλύτερος προκαλώντας την πίεση στον καθένα να πέσει και να τραβήξει με αέριο. Καθώς περιστρέφεται, οι όγκοι μεταξύ κάθε πτερυγίου μειώνονται λόγω του εκκεντρικού τοποθετημένου πτερωτή και του σχηματισμού υγρού δακτυλίου. Αυτό συμπιέζει το αέριο καθώς απορρίπτει, δημιουργώντας μια συνεχή ροή.

Αντλία διαφράγματος (ξηρό, πρωτεύον): πίεση 5 x 10-8 mbar, ταχύτητα άντλησης 0.6-10 m3/h (0.35-5.9 ft3/min)
Οι αντλίες διαφράγματος είναι ξηρή μέθοδος θετική αντλία κενού μετατόπισης. Ένα διάφραγμα βρίσκεται σε μια ράβδο συνδεδεμένη μέσω στροφαλοφόρου άξονα που μετακινεί το διάφραγμα κάθετα καθώς περιστρέφεται. Όταν το διάφραγμα βρίσκεται στη χαμηλή θέση, ο όγκος στον θάλαμο αυξάνεται, μειώνοντας την πίεση και τραβώντας τα μόρια αέρα μέσα. Καθώς το διάφραγμα κινείται προς τα πάνω, ο όγκος μειώνεται και τα μόρια αερίου συμπιέζονται κατά την ρέον στην έξοδο. Τόσο οι βαλβίδες εισόδου όσο και εξόδου φορτώνονται με ελατήριο για να αντιδράσουν στις αλλαγές πίεσης.
Αντλία κύλισης (ξηρό, πρωτεύον): πίεση 1 x 10-2 mbar, ταχύτητα άντλησης 5.0-46 m3/h (3.0-27 ft3/min)
Οι αντλίες κύλισης χρησιμοποιούν δύο μη περιστρεφόμενα κύλινδροι σε ένα σπειροειδές σχέδιο, όπου η εσωτερική τροχιά και παγιδεύει ένα αέριο στον εξωτερικό χώρο όγκου. Καθώς περιστρέφεται περιστρέφεται ο όγκος του αερίου μειώνεται μικρότερος και μικρότερος, συμπιέζει μέχρι να φτάσει στην ελάχιστη όγκο και η μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση και εκδιώκεται στην έξοδο που βρίσκεται στο κέντρο της σπείρας.
Αντλίες στυλ ρίζας (ξηρό, ενισχυτή): πίεση <10-3 torr, ταχύτητα άντλησης 100.000 m3/h (58.860ft3/min)
Οι αντλίες ρίζας πιέζουν το αέριο προς μία κατεύθυνση μέσω δύο λοβών που πλέκουν χωρίς να αγγίζουν καθώς περιστρέφονται ο μετρητής. Αυτός ο μετρητής περιστροφής δημιουργεί τη μέγιστη ταχύτητα ροής καθώς ο όγκος αυξάνεται στην είσοδο κατά την ταυτόχρονη μείωση της πρίζας που συμπιέζει την πίεση. Αυτές οι αντλίες έχουν σχεδιαστεί για εφαρμογές όπου απαιτείται αφαίρεση μεγάλων όγκων αερίου.
Αντλίες νυχιών (ξηρό, ενισχυτή): Πίεση 1 x 10-3 MBAR, ταχύτητα άντλησης 100-800 m3/h (59-472 ft3/min)
Οι αντλίες νυχιών έχουν δύο περιστροφικά νύχια που περιστρέφονται. Είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά, αξιόπιστα και χαμηλή συντήρηση και συχνά χρησιμοποιούνται σε σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα. Τα νύχια έρχονται μέσα σε 2/1000`` μεταξύ τους, αλλά ποτέ δεν αγγίζουν. Αυτή η ελάχιστη κάθαρση μεταξύ των νυχιών και του περιβλήματος του θαλάμου βελτιστοποιεί την εσωτερική σφραγίδα, εξαλείφοντας τη φθορά και την ανάγκη για λιπαντικά ή έλαια.

Αντλίες βιδών (ξηρό, ενισχυτή): πίεση 1 x 10-2 torr, ταχύτητα άντλησης 750 m3/h (440 ft3/min)
Οι αντλίες βιδών χρησιμοποιούν δύο περιστρεφόμενες βίδες οριζόντια τοποθετημένες κατά μήκος του εσωτερικού ενός θαλάμου, ένα αριστερό και ένα δεξί χέρι, που επίσης πλέκω χωρίς επαφή. Τα μόρια αερίου που εισάγονται στο ένα άκρο παγιδεύονται μεταξύ των δύο βιδών και καθώς γυρίζουν σε αντίθετες κατευθύνσεις το αέριο ωθείται στο διάστημα με μειωμένο όγκο, συμπιέζοντας το καθώς φτάνει στην έξοδο και δημιουργεί μειωμένη πίεση από την είσοδο.

συμπέρασμα
Όπως μπορείτε να δείτε, ο καθορισμός της αντλίας κενού μπορεί να χρειαστείτε για τη διαδικασία απομάκρυνσης του αερίου σας μπορεί να διαφέρει σε τόσους πολλούς παράγοντες. Αυτά περιλαμβάνουν την πίεση άντλησης και τις κλίμακες ταχύτητας, τον ρυθμό ροής, την εφαρμογή τύπου αερίου, το μέγεθος του όγκου, το προσδόκιμο ζωής και τη θέση του συστήματός σας. Αυτό μπορεί να είναι μια αποθαρρυντική εργασία που μπορεί να είναι χρονοβόρα και δαπανηρή, αν δεν επιλεγεί σωστά. Η διαδικασία του Anderson μπορεί να κάνει αυτή τη διαδικασία επιλογής απλή με γνώσεις εμπειρογνωμόνων, μια τεράστια σειρά από αντλίες και αποθέματα εξοπλισμού και πλήρους μηχανικής και κατασκευής, εάν το σύστημά σας απαιτεί μια προσαρμοσμένη λύση.
Η διαδικασία Anderson είναι ένας εξουσιοδοτημένος πάροχος ενός μοναδικού φάσματος προϊόντων που μπορούν να ανταποκριθούν στη ζήτηση για διαφορετικές εφαρμογές σε κάθε κλάδο. Αυτοί οι τύποι αντλίας είναι περιστροφικό πτερύγιο, περιστροφικός λοβός, υγρός δακτύλιος, κύλιση, ξηρή βίδα και αντλίες νύχι με πλήρη επιλογή των περιοχών πίεσης και ταχύτητες άντλησης για να χειριστούν τους ρυθμούς ροής που απαιτεί η εφαρμογή κενού που απαιτείται.
Ετικέτες: αντλία ενισχυτή, αντλίες λήψης, αντλία νύχι, αντλίες αερίου, κινητικές αντλίες, αντλία υγρού δακτυλίου, αντλίες θετικής μετατόπισης, πρωτογενή αντλία, αντλία περιστροφικού πτερυγίου, δευτερεύουσα αντλία, αντλίες μεταφοράς, αντλία κενού.