Belangrijkste werkingsprincipes van grove vacuümpompen 11 februari 2021
Grofvacuümpompen (ook wel voorvacuüm of voorvacuüm genoemd) worden gedefinieerd als pompen die afvoeren tot atmosferische druk. Ze zijn ook nodig om secundaire pompen te ondersteunen of om de initiële voorwaarden voor hun werking te bereiken. Er zijn twee soorten grove vacuümpompen:
Drooglopende hulppompen zoals scroll-, schroef- en membraanpompen.
Oliegesmeerde pompen zoals draaischuifpompen.
In deze blogpost onderzoeken we de belangrijkste werkingsprincipes van veelvoorkomende grove vacuümpompen.
Membraanpompen
Membraanpompen werken in het lage vacuümbereik en bereiken geen hoge compressieverhoudingen met één trap. Ze kunnen een standaard werkbereik produceren van atmosfeer tot het lage mbar-bereik.
Deze grofvacuümpompen gebruiken een membraan dat door een stang heen en weer wordt bewogen. Deze oscillerende beweging drukt het verpompte medium samen en activeert de kleppen. Het gas stroomt vervolgens naar binnen via een inlaatklep en wanneer het membraan terugbeweegt, wordt de klep gesloten en wordt het gas onder druk gezet voordat het via de uitlaatklep wordt afgevoerd.
Het membraan en de kleppen zijn meestal gemaakt van polytetrafluorethyleen (PTFE), waardoor ze bestand zijn tegen corrosieve stoffen en minder gevoelig zijn voor dampschade. Aangezien membraanpompen 'droog' zijn ontworpen, leveren ze een koolwaterstofvrij vacuüm. Membraanpompen zijn eenvoudig te onderhouden en geschikt voor het verpompen van veel gassen en laboratoriumchemicaliën. Ze gebruiken ook geen olie, waardoor hun bedrijfs- en onderhoudskosten (membraanvervangingen) relatief laag zijn.
Meertraps stuwpompen
Meertraps stuwpompen zijn droge vacuümpompen die worden gebruikt in laag-, midden-, hoog- en ultrahoogvacuümsystemen om 'droge' omstandigheden te produceren. Ze combineren een reeks stuwpompfasen om de drukverschilbeperkingen van een enkele stuwpompfase te overwinnen.
Ze kunnen de atmosferische druk tot in het lage bereik van 10 -2 mbar comprimeren en zijn een droogpompend alternatief voor scrollpompen (waar deeltjesvrij pompen vereist is).
Een meertraps stuwpomp kan uit maximaal acht trappen bestaan en meerdere sets rotoren gebruiken (op een gedeelde as). De geometrie van de rotoren zorgt voor compressie, waardoor elke trap geleidelijk een hogere druk produceert. Op die manier is het product van een lagere trap het 'voedingsgas' voor de daaropvolgende hogere trap (maar zonder tussenliggende kleppen). Ze zijn compact en slijten nauwelijks of helemaal niet, omdat er geen contactonderdelen zijn. Dat gezegd hebbende, is de montagetijd meestal langer en kunnen leveranciers hogere servicekosten in rekening brengen.
De gecreëerde ionen bombarderen vervolgens de titaniumkathodeplaat en het verpompen van moleculaire/gasionen kan plaatsvinden door implantatie (fysisorption). De bombardementen veroorzaken het sputteren van titaniumatomen uit het kathoderaster, wat resulteert in afzettingen op omliggende oppervlakken van gesputterde film. Deze film produceert pompen via gettering (d.w.z. chemisorptie van gasmoleculen).
Scrollpompen
Scrollpompen zijn een van de weinige pompen die traditioneel worden gebruikt in lage (d.w.z. 1000 mbar tot 1 mbar) en middelhoge (d.w.z. 1 mbar tot 10 -3 mbar) systemen, maar worden nu ook vaak gebruikt als voorpompen in hoog- en ultrahoogvacuümsystemen (d.w.z. 10 -3 tot 10 -12 mbar).
Scrollpompen bestaan uit twee samengewikkelde spiraalvormige scrolls in een vacuümbehuizing, met een uitlaatklep in het midden van de scrollconstructie. De ene spiraal is vastgezet terwijl de andere (de 'orbiter') excentrisch tegen de andere beweegt, zonder te draaien. Gas komt het (buitenste) open uiteinde van de spiralen binnen en wordt, terwijl een van de spiralen ronddraait, tussen de spiralen opgesloten. Het gas wordt vervolgens naar het midden verplaatst terwijl de holte die door het gas wordt ingenomen, tussen de twee spiralen wordt 'gecomprimeerd en getransporteerd'.
Wanneer dit eindige gas naar het midden beweegt, neemt het volume dat het inneemt af en wordt het gevangen gas continu gecomprimeerd totdat het onder druk wordt uitgestoten via een terugslagklep in het midden van de behuizing. Hoewel geen van de bewegende onderdelen in de kamer gesmeerd hoeft te worden, zijn de PTFE-tipafdichtingen onderhevig aan slijtage en moeten ze periodiek worden vervangen.
Draaischuifpompen
Roterende schottenpompen zijn natte verdringerpompen, waarbij de term 'nat' betekent dat de pomp olie gebruikt voor afdichting en smering.
Aangezien deze pompen werken binnen een drukbereik van atmosferische druk tot ongeveer 10-4 mbar, worden ze beschouwd als ideale hulppompen voor alle soorten midden- en hoogvacuümpompen. Terwijl de werking met olieafdichting een nadeel is voor sommige toepassingen, maakt het gebruik van olie hogere compressieverhoudingen mogelijk, een beter intern koelgedrag en zorgt het ervoor dat de pomp bestand is tegen vuil, stof en condensaat.
In een oliegesmeerde draaischuifpomp (of droogschoepenmechanisme) schuift een offsetrotor met schoepen in en uit de behuizing (d.w.z. in contact) in een statorkamer. De schoepen draaien en vangen een hoeveelheid gas op dat via de inlaatpoort van de pomp binnenkomt, waardoor het volume tussen de rotor en de stator afneemt. Het resulterende gecomprimeerde gas komt uit de uitlaatpoort naar de atmosfeer.
Schroefpompen
Schroefpompen zijn geschikt voor een breed scala aan industriële toepassingen die aanzienlijke hoeveelheden stof en condensaat produceren. Ze gebruiken tegengesteld draaiende schroefrotoren om gas op te vangen in het volume tussen de schroeven van hun rotoren. Deze holte neemt af naarmate de schroeven draaien, waardoor het gas wordt samengedrukt en naar de uitlaatpoort wordt verplaatst. Ze worden ook vaak gebruikt als voorvacuümpompen voor stuwpompen.
Schroefpompen hebben talrijke belangrijke facetten: ondanks de microruimte tussen de twee draaiende schroeven zijn er geen contactonderdelen en is er geen smering nodig. Hierdoor is er geen verontreiniging van het verpompte medium. Bovendien is de roterende slijtage minimaal, hebben ze een hoge tolerantie tegen deeltjes en maken ze gebruik van hoge pompsnelheden en lage einddrukken.
Ze zijn echter minder geschikt voor het verpompen van lichte gassen en kunnen niet worden gereduceerd tot lage pompsnelheden. Ook de bedrijfskosten en onderhoudsvereisten zijn relatief laag.
De juiste grofvacuümpomp voor uw toepassing kiezen
In dit artikel hebben we enkele van de fundamentele principes van veelvoorkomende grove vacuümpompen onderzocht. Maar we hebben nog maar net het oppervlak bekrast. Er is een schat aan informatie die we hier gewoon niet konden bespreken, zoals het selecteren van de juiste pomp voor uw specifieke vereisten.
Gerelateerde artikelen
