Diffusiepompen bestaan in principe uit (zie Afb. 2,44) van een pomplichaam (3) met een gekoelde wand (4) en een drie-, vier- of vijftraps sproeiersysteem (A – D). De olie die als pompvloeistof dient, bevindt zich in de ketel (2) en wordt van daaruit verdampt door elektrische verwarming (1). De pompvloeistofdamp stroomt door de stijgbuizen en komt met supersonische snelheid uit de ringvormige sproeiers (A – D). Daarna verbreedt de zo gevormde straal als een paraplu en bereikt hij de wand waar condensatie van de pompvloeistof optreedt. Het vloeibare condensaat stroomt als een dunne laag langs de wand naar beneden en keert uiteindelijk terug naar de ketel. Door deze verspreiding van de straal is de dampdichtheid relatief laag. De diffusie van lucht of verpompte gassen (of dampen) in de straal is zo snel dat de straal ondanks zijn hoge snelheid vrijwel volledig verzadigd raakt met het verpompte medium. Daarom hebben diffusiepompen over een breed drukbereik een hoge pompsnelheid. Dit is nagenoeg constant over het gehele werkbereik van de diffusiepomp (≤ 10 ^-3 mbar), omdat de lucht bij deze lage druk de straal niet kan beïnvloeden, zodat het straalverloop ongestoord blijft. Bij hogere inlaatdrukken verandert het straalverloop. Hierdoor neemt de pompsnelheid af totdat deze bij ongeveer 10-1 mbar onmetelijk laag wordt. 

De voorvacuümdruk beïnvloedt ook de stoomstraal en wordt schadelijk als de waarde ervan een bepaalde kritieke limiet overschrijdt. Deze limiet wordt de maximale hulpdruk of kritische voordruk genoemd. De capaciteit van de gekozen hulppomp moet zodanig zijn dat de hoeveelheid gas die uit de diffusiepomp wordt afgevoerd, wordt weggepompt zonder dat er een hulpdruk wordt opgebouwd die de maximale hulpdruk benadert of zelfs overschrijdt.

De haalbare einddruk hangt af van de bouw van de pomp, de dampdruk van de gebruikte pompvloeistof, de maximaal mogelijke condensatie van de pompvloeistof en de reinheid van het vat. Bovendien moet het terugstromen van de pompvloeistof in het vat zo veel mogelijk worden beperkt door geschikte baffles of koudevangers. 

In oliediffusiepompen moet de pompvloeistof worden ontgast voordat deze terugkeert naar de ketel. Bij het opwarmen van de pompolie kunnen ontledingsproducten in de pomp ontstaan. Verontreinigingen uit het vat kunnen in de pomp terechtkomen of zich in de eerste plaats in de pomp bevinden. Deze bestanddelen van de pompvloeistof kunnen de einddruk die door een diffusiepomp kan worden bereikt, aanzienlijk verslechteren als ze niet uit de buurt van het vat worden gehouden. Daarom moet de pompvloeistof vrij zijn van deze verontreinigingen en van geabsorbeerde gassen. 

Dit is de functie van de ontgassingssectie, waar de circulerende olie doorheen stroomt kort voordat deze weer in de ketel komt. In het ontgassingsgedeelte ontsnappen de meest vluchtige onzuiverheden. Ontgassing wordt bereikt door de zorgvuldig gecontroleerde temperatuurverdeling in de pomp. De gecondenseerde pompvloeistof, die als een dunne film langs de gekoelde wanden stroomt, wordt verhoogd tot een temperatuur van ongeveer 130 °C (266 °F) onder de laagste diffusiefase, zodat de vluchtige componenten kunnen verdampen en door de hulppomp kunnen worden verwijderd. Daarom bestaat de opnieuw verdampende pompvloeistof alleen uit de minder vluchtige componenten van de pompolie. 

De grootte van de specifieke pompsnelheid S van een diffusiepomp – d.w.z. de pompsnelheid per oppervlakte-eenheid van het werkelijke inlaatoppervlak – hangt af van verschillende parameters, waaronder de positie en afmetingen van de hoogvacuümfase, de snelheid van de pompvloeistofdamp en de gemiddelde moleculaire snelheid c- van het verpompte gas (zie vergelijking 1,17). Met behulp van de kinetische theorie van gassen wordt de maximaal haalbare specifieke pompsnelheid bij kamertemperatuur op verpompte lucht berekend op S _max = 11,6 l · s ^-1 · cm ^-2. Dit is de specifieke (moleculaire) stromingsgeleiding van het inlaatgebied van de pomp, die lijkt op een opening van hetzelfde oppervlak (zie vergelijking 1,30 Quite), pompen hebben over het algemeen een hogere snelheid voor lichtere gassen in vergelijking met lichtere gassen.

Om de effectiviteit van een diffusiepomp te karakteriseren, wordt de zogenaamde HO-factor gedefinieerd. Dit is de verhouding tussen de daadwerkelijk verkregen specifieke pompsnelheid en de theoretisch maximaal mogelijke specifieke pompsnelheid. Bij diffusiepompen van Leybold worden optimale waarden bereikt (van 0,3 voor de kleinste en tot 0,55 voor de grotere pompen). 

De verschillende oliediffusiepompen van Leybold verschillen in de volgende ontwerpkenmerken (zie Afb. 2,45).

In deze pompen wordt een verdampingsproces voor de pompvloeistof bereikt dat vrijwel barstvrij is dankzij het uitzonderlijke ontwerp van de verwarmer, wat resulteert in een zeer constante pompsnelheid na verloop van tijd. De verwarming is van het interne type en bestaat uit verwarmingspatronen waarin buizen met gesoldeerde warmtegeleidingspanelen worden ingebracht. De roestvrijstalen buizen zijn horizontaal in het pomphuis gelast en bevinden zich boven het oliepeil. De warmtegeleidingspanelen van koper zijn slechts gedeeltelijk ondergedompeld in de pompvloeistof. Deze delen van de warmtegeleidingspanelen zijn zo geclassificeerd dat de pompvloeistof intensief kan verdampen, maar zonder enige vertraging van het koken. De delen van de warmtegeleidingspanelen boven het oliepeil leveren extra energie aan de stoom. Door het speciale ontwerp van het verwarmingssysteem kunnen de verwarmingspatronen ook worden vervangen als de pomp nog heet is. 
De DIP-pompen zijn uitgerust met een straalstapel in een viertraps mondstukontwerp en zijn geschikt voor het pompen in een drukbereik van 10 ^-2 tot 10 ^-8 mbar.

De DIJ-serie heeft een verder verbeterd ontwerp voor toepassingen waarbij een hoge pompsnelheid in combinatie met hoge gasdoorvoersnelheden in een drukbereik van 5x10 ^-1 tot 10 ^-7 mbar nodig is. Het ontwerp van de verwarming met geleidbaarheidspanelen is overgenomen uit de DIP-serie, maar verder verbeterd. In plaats van een buisontwerp, waarbij verwarmingspatronen in roestvrijstalen buizen worden ingebracht, wordt een flensontwerp geleverd met DIJ-pompen. De verwarmingspatronen zijn stevig en lekdicht gemonteerd in het verwarmingsvat en direct ondergedompeld in de pompvloeistof. Dit ontwerp zorgt voor een nog betere opwarming van de pompvloeistof en vereenvoudigt het onderhoud. De jet stack bevat een extra ejectortrap, wat leidt tot een hogere voorvacuümdrukstabiliteit en een hogere gasdoorvoer. Aangezien het diffusiepompprincipe gebaseerd is op stookolie, hebben deze pompen één groot probleem. Ongeveer 80% van de energie die de pomp inbrengt, wordt afgegeven aan het milieu. De DIJ-serie is uitgerust met een isolatiemantel rond het verwarmingsvat, die het isoleert van de omgeving en leidt tot een verbeterde opwarmtijd en energieverbruik.

De geschikte pompvloeistoffen voor oliediffusiepompen zijn minerale oliën en siliconenolie. Aan dergelijke oliën worden hoge eisen gesteld, waaraan alleen speciale vloeistoffen voldoen. De eigenschappen ervan, zoals dampdruk, thermische en chemische weerstand, met name tegen lucht, bepalen de keuze van de olie die in een bepaald type pomp moet worden gebruikt of om een bepaald eindvacuüm te bereiken. De dampdruk van de in damppompen gebruikte oliën is lager dan die van kwik. Organische pompvloeistoffen zijn tijdens bedrijf gevoeliger dan kwik, omdat de oliën kunnen worden afgebroken door langdurige toediening van lucht. Siliconenoliën zijn echter bestand tegen langdurige, frequente toediening van lucht in de bedrijfspomp. 

De typische minerale olie die Leybold aanbiedt voor diffusiepompen is LVO500. Deze minerale olie bevat fracties van een hoogwaardig basisproduct (zie onze catalogus ) die met bijzondere zorg zijn gedestilleerd. LVO 500 is onze standaard diffusiepompolie voor toepassingen in hoogvacuüm met een goede thermische stabiliteit.

Voor optimale prestaties biedt Leybold de LVO521 (zie onze catalogus ), een zeer zuivere siliconenolieoplossing die een speciale silicone bevat om u te helpen de maximale prestaties van uw pomp te behalen in hoog- en ultrahoogvacuümtoepassingen. Het heeft een hoge thermische stabiliteit en is zeer bestendig tegen oxidatie en ontleding. 

Voor oliedampstraalpompen biedt Leybold de LVO540 (zie onze catalogus ), een speciale koolwaterstofolie. Het heeft een langere levensduur van de olie en een verbeterde temperatuurstabiliteit, is thermisch en chemisch zeer bestendig en onderscheidt zich door een hoge mate van oxidatiebestendigheid. Hij levert de essentiële hoge pompsnelheid van dampstraalpompen in het middenvacuümbereik.

Het verwarmingsvermogen dat continu wordt geleverd voor het verdampen van de pompvloeistof in vloeistofaandrijvende pompen moet worden afgevoerd door efficiënte koeling. De energie die nodig is om de gassen en dampen te verpompen is minimaal. De buitenwanden van de behuizing van diffusiepompen worden gekoeld, meestal met water. Kleinere oliediffusiepompen kunnen echter ook worden gekoeld met een luchtstroom, omdat een lage wandtemperatuur niet zo doorslaggevend is voor het rendement als bij kwikdiffusiepompen. Oliediffusiepompen kunnen goed werken met wandtemperaturen van 86 °F (30 °C), terwijl de wanden van kwikdiffusiepompen moeten worden gekoeld tot 15 °C (59 °F). Om de pompen te beschermen tegen het gevaar van uitval van het koelwater – voor zover de koelwaterspoel niet wordt geregeld door thermisch bediende veiligheidsschakelaars – moet een watercirculatiebewaking in het koelwatercircuit worden geïnstalleerd; zo wordt verdamping van de pompvloeistof uit de pompwanden vermeden. 

Kwik kan worden gebruikt als pompvloeistof. Het is een chemisch element dat tijdens verdamping niet afbreekt of sterk oxideert wanneer er lucht wordt toegelaten. Bij kamertemperatuur heeft het echter een relatief hoge dampdruk van 10-3 mbar. Als lagere totale einddrukken moeten worden bereikt, zijn koudevangers met vloeibare stikstof nodig. Met hun hulp kunnen einddrukken van 10-10 mbar worden bereikt met kwikdiffusiepompen. Omdat kwik, zoals eerder vermeld, giftig is en gevaarlijk is voor het milieu, wordt het tegenwoordig nauwelijks gebruikt als pompvloeistof.