ポンプ速度に基づいてバッキングポンプを選択する方法

高真空ポンプを介して移送されるガスまたは蒸気の量も、バッキングポンプでも処理する必要があります。さらに、高真空ポンプ（拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ）の動作では、短い時間でも最大許容背圧を超えないようにしてください。高真空ポンプが入口圧力p_Aで有効ポンプ速度S_effで圧送する気体または蒸気の有効量をQとすると、このガス量はバックポンプが背圧pVでポンプ速度S_Vで確実に圧送する必要があります。実効処理量Qについては、連続式が適用されます。

（2.41）

バッキングポンプの必要なポンプ速度は、以下から計算されます。

（2.41a）

ポンプ速度の計算方法の例

拡散ポンプのポンプ速度が400 l/sの場合、シェル仕切を使用するときの有効なポンプ速度はカタログに記載されている値の50%です。最大許容背圧は2 · 10^-1　mbarです。バッキングポンプに最低限必要なポンプ速度は、式2.41aに従って吸気圧p_A依存します。

吸気圧p_A = 1 · 10^-2　mbarでは、カタログに記載されているように、高真空ポンプのポンプ速度は約100 l/sで、その後50 l/sです。したがって、バッキングポンプのポンプ速度は少なくとも

吸気圧p_A = 1 · 10^-3 mbarで、ポンプはすでに公称ポンプ速度400 l/sに達しています。有効なポンプ速度は現在S_eff = 200 l/sになっています。したがって、バッキングポンプに必要なポンプ速度は次のようになります

圧力範囲に基づいてバッキング真空ポンプを選択する方法

10^-3から10^-2 mbarの間の蒸気の移送に高真空ポンプを使用する場合は、公称ポンプ速度12 m³/hのバッキングポンプを使用する必要があります。いずれの場合もポンプ速度は9 m³/hで、圧力は2 · 10^-1 mbarである必要があります。蒸気を送り込む必要がない場合は、ほとんどの場合、ガスバラストなしで作動する1段圧縮ロータリーベーンポンプが作動します。（わずかでも）蒸気の成分も移送する場合は、2段ガスバラストポンプをバッキングポンプとして使用して、2 · 10^-1 mbarで必要なポンプ速度を実現する必要があります。

高真空ポンプを、10^-3 mbar未満の吸気圧でのみ使用する場合は、より小さいバッキングポンプで十分です。この例では、ポンプのポンプ速度が6 m³/hになります。たとえば、連続吸気圧が10^-4 mbar未満の場合、バッキングポンプに必要なポンプ速度は、2.41aから次のように計算できます。

理論的には、この場合、約1 m³/hのポンプ速度を持つ小型のバックポンプを使用することができます。しかし実際には、より大きなバッキングポンプを取り付ける必要があります。これは、特に真空システムの起動時に、短時間に大量のガスが発生する可能性があるためです。バッキングポンプによって大量のガスがすぐに排出されない場合、高真空ポンプの動作は危険にさらされます。非常に低い入口圧力で永続的に動作する場合、高真空ポンプとバッキングポンプの間にバラスト真空（バッキングライン容器またはサージ容器）を設置することをお勧めします。その後、バッキングポンプは短時間だけ作動する必要があります。ただし、最大許容背圧を超えないようにしてください。

バラスト容量のサイズは、単位時間あたりでポンプされるガスの合計量によって異なります。この速度が非常に低い場合、経験則では、0.5リットルのバラスト容量で、バッキングポンプを分離した状態で1分間のポンプ時間が可能になります。

最も適切なサイズのバッキングポンプを見つけるには、多くの場合、グラフィカルな方法を使用することができます。この場合、開始点はポンプのポンプ速度特性で、式2.41に従っています。

ポンプのポンプ速度特性は、6000 l/s拡散ポンプに示されているように、ポンプのポンプ速度（容積流量）特性の測定値から簡単に導き出すことができます（図2.76の曲線S参照）。処理量特性（図2.76の曲線Q）に到達するには、1つは、Sの各縦座標値に対応するpA値を掛け、この値に対してプロットする必要があります。拡散ポンプの入口圧力が10^-2 mbarを超えないと想定される場合、最大処理量は9.5 mbar · l/sになります

図2.76適切なバッキングポンプをグラフィカルに特定するための図。

a） 6000 l/s拡散ポンプのポンプ速度特性
b） 2段ロータリープランジャポンプの一連の処理量曲線（V.B. =臨界前真空圧）

そのため、バッキングポンプのサイズは、拡散ポンプの最大許容背圧と同じか、できればそれよりも低い（バッキングポンプの）吸入圧力で、この処理量をポンプで処理できるようにする必要があります。つまり、6000 l/s拡散ポンプでは4 · 10^-1 mbarです。

市販の2段ロータリープランジャポンプのポンプ速度特性を考慮した後、各ポンプの処理量特性は、図2.76 aに示す拡散ポンプのQ曲線を求めるのと同様の方法で計算されます。結果は、図2.76 bの1～4の番号が付いたQ曲線のグループで、4つの2段ロータリープランジャポンプが考慮され、公称速度はそれぞれ200、100、50、25 m³/hでした。6000 l/s拡散ポンプの臨界背圧は、V.Bとマークされます（p = 4 · 10^-1　mbar）。これで、最大処理量Q = 9.5 mbar · l/sが横線aとして表示されます。この線は、4つの処理量曲線と交差します。右から左に数えて、4 · 10^-1 mbarの臨界背圧より低い吸気圧に対応する最初の交点は、処理量特性2で求められます。これは、公称ポンプ速度100 m³/hの2段ロータリープランジャポンプに対応します。したがって、このポンプは、6000 l/s拡散ポンプの正しいバッキングポンプであり、前述の前提に基づいています。

ただし、ポンププロセスで最大処理量が9.5 mbar·l/sになる可能性が低い場合は、もちろん、より小さいバッキングポンプを使用できます。これは、図2.76 bの線bからも自明で、最大処理量はわずか2 mbar l/sです。この場合、25 m3/hの2段ロータリープランジャポンプで十分です。

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