Een hulppomp kiezen op basis van de pompsnelheid
De hoeveelheid gas of damp die door een hoogvacuümpomp wordt getransporteerd, moet ook door de hulppomp worden verwerkt. Bovendien mag bij het gebruik van de hoogvacuümpomp ( diffusiepomp, turbomoleculaire pomp ) de maximaal toelaatbare tegendruk nooit, zelfs niet kortstondig, worden overschreden. Als Q de effectieve hoeveelheid gas of damp is die door de hoogvacuümpomp wordt verpompt met een effectieve pompsnelheid S eff bij een inlaatdruk pA, moet deze hoeveelheid gas zeker door de hulppomp worden gepompt met een pompsnelheid van SV bij de hulpdruk pV. Voor de effectieve doorvoer Q geldt de continuïteitsvergelijking:
(2,41)
De vereiste pompsnelheid van de hulppomp wordt berekend op basis van:
(2.41a)
Voorbeeld van het berekenen van de pompsnelheid
In het geval van een diffusiepomp met een pompsnelheid van 400 l/s is de effectieve pompsnelheid 50% van de in de catalogus vermelde waarde bij gebruik van een schotbaffle. Maximumuren toegestane tegendruk is 2 · 10 -1 mbar. De minimaal vereiste pompsnelheid voor de hulppomp hangt af van de inlaatdruk pA volgens vergelijking 2.41a.
Bij een inlaatdruk van pA = 1 · 10 -2 mbar bedraagt de pompsnelheid voor de hoogvacuümpomp zoals vermeld in de catalogus ongeveer 100 l/s, waarna 50% hiervan 50 l/s bedraagt. Daarom moet de pompsnelheid van de hulppomp minstens
Bij een inlaatdruk van pA = 1 · 10 -3 mbar heeft de pomp al zijn nominale pompsnelheid van 400 l/s bereikt; de effectieve pompsnelheid is nu S eff = 200 l/s; de vereiste pompsnelheid voor de hulppomp bedraagt dus
Een hulpvacuümpomp kiezen op basis van drukbereiken
Als de hoogvacuümpomp moet worden gebruikt voor het verpompen van dampen tussen 10 -3 en 10 -2 mbar, moet een hulppomp met een nominale pompsnelheid van 12 m3 /h worden gebruikt, die in ieder geval een pompsnelheid van 9 m3 /h moet hebben bij een druk van 2 · 10 -1 mbar. Als er geen dampen moeten worden verpompt, is een eentraps draaischuifpomp die zonder gasballast werkt in de meeste gevallen voldoende. Als er ook (zelfs kleine) dampbestanddelen moeten worden verpompt, moet in elk geval een tweetraps gasballastpomp worden gebruikt als hulppomp die – ook met gasballast – de vereiste pompsnelheid van 2 · 10 -1 mbar biedt.
Als de hoogvacuümpomp alleen wordt gebruikt bij inlaatdrukken onder 10 -3 mbar, zal een kleinere hulppomp het doen; in het gegeven voorbeeld is dit een pomp met een pompsnelheid van 6 m3 /h. Als de continue inlaatdrukken nog lager zijn, bijvoorbeeld onder 10 -4 mbar, kan de vereiste pompsnelheid voor de hulppomp worden berekend uit vergelijking 2.41a als:
In theorie kan in dit geval een kleinere hulppomp met een pompsnelheid van ongeveer 1 m3/uur worden gebruikt. In de praktijk moet echter een grotere hulppomp worden geïnstalleerd, omdat er vooral bij het opstarten van een vacuümsysteem gedurende korte periodes grote hoeveelheden gas kunnen optreden. De werking van de hoogvacuümpomp is in gevaar als de hoeveelheden gas niet onmiddellijk door de hulppomp kunnen worden weggepompt. Als u permanent werkt bij zeer lage inlaatdrukken, wordt aanbevolen om een ballastvolume (vat met hulpleiding of drukvat) te installeren tussen de hoogvacuümpomp en de hulppomp. De hulppomp mag dan slechts korte tijd worden gebruikt. De maximaal toelaatbare tegendruk mag echter nooit worden overschreden.
De grootte van het ballastvolume hangt af van de totale hoeveelheid gas die per tijdseenheid moet worden verpompt. Als dit debiet zeer laag is, geeft de vuistregel aan dat 0,5 l ballastvolume 1 minuut pomptijd toelaat met de hulppomp geïsoleerd.
In veel gevallen kan een grafische methode worden gebruikt om de meest geschikte grootte van de hulppomp te vinden. In dit geval is het uitgangspunt de pompsnelheidskarakteristiek van de pompen volgens vergelijking 2,41.
De pompsnelheidskarakteristiek van een pomp kan eenvoudig worden afgeleid van de gemeten pompsnelheid (volumestroomsnelheid) van de pomp, zoals weergegeven voor een diffusiepomp van 6000 l/s (zie curve S in Afb. 2,76). Om de doorvoerkarakteristiek te bereiken (curve Q in Fig. 2,76), moet men elke ordinate waarde van S vermenigvuldigen met de overeenkomstige pA-waarde en uitzetten tegen deze waarde. Als wordt aangenomen dat de inlaatdruk van de diffusiepomp niet hoger is dan 10 -2 mbar, is de maximale doorvoer 9,5 mbar · l/s
a) Pompsnelheidskarakteristiek van een diffusiepomp van 6000 l/s
b) Reeks debietcurven voor tweetraps roterende plunjerpompen (V.B. = kritieke voorvacuümdruk)
Daarom moet de grootte van de hulppomp zodanig zijn dat deze doorvoer door de pomp kan worden verwerkt bij een inlaatdruk (van de hulppomp) die gelijk is aan of bij voorkeur lager is dan de maximaal toegestane hulpdruk van de diffusiepomp, d.w.z. 4 · 10 -1 mbar voor de diffusiepomp van 6000 l/s.
Na rekening te hebben gehouden met de pompsnelheidskarakteristieken van in de handel verkrijgbare tweetraps roterende plunjerpompen, wordt de debietkarakteristiek voor elke pomp berekend op een manier die vergelijkbaar is met die gebruikt om de Q-curve voor de diffusiepomp te vinden in Fig. 2,76 a. Het resultaat is de groep Q-curven genummerd 1 – 4 in Afb. 2,76 b, waarbij 4 tweetraps roterende plunjerpompen in aanmerking werden genomen, waarvan de nominale snelheden respectievelijk 200, 100, 50 en 25 m3 /h bedroegen. De kritieke tegendruk van de diffusiepomp van 6000 l/s is gemarkeerd als V.B. (p = 4 · 10 -1 mbar). Nu wordt het maximale debiet Q = 9,5 mbar · l/s weergegeven als horizontale lijn a. Deze lijn snijdt de vier debietcurven. Van rechts naar links wordt het eerste snijpunt dat overeenkomt met een inlaatdruk onder de kritische tegendruk van 4 · 10 -1 mbar gemaakt met debietkarakteristiek 2. Dit komt overeen met de tweetraps roterende plunjerpomp met een nominale pompsnelheid van 100 m3 /h. Daarom is deze pomp de juiste hulppomp voor de diffusiepomp van 6000 l/s onder de voorgaande veronderstelling.
Als het pompproces echter zodanig is dat een maximale doorvoer van 9,5 mbar · l/s onwaarschijnlijk is, kan uiteraard een kleinere hulppomp worden gebruikt. Dit is vanzelfsprekend, bijvoorbeeld uit regel b in Fig. 2,76 b, wat overeenkomt met een maximale doorvoer van slechts 2 mbar l/s. In dit geval volstaat een tweetraps draaizuigerpomp van 25 m3/h.
Grondbeginselen van vacuümtechnologie
Download ons eBook 'Grondbeginselen van vacuümtechnologie' om de basisprincipes en processen van vacuümpompen te ontdekken.
Referenties
- Vacuümsymbolen
- Verklarende woordenlijst
- Referenties en bronnen
Vacuümsymbolen
Vacuümsymbolen
Een woordenlijst van symbolen die vaak worden gebruikt in vacuümtechnologieschema's als visuele weergave van pomptypen en onderdelen in pompsystemen
Verklarende woordenlijst
Verklarende woordenlijst
Een overzicht van de meeteenheden die in vacuümtechnologie worden gebruikt en wat de symbolen betekenen, evenals de moderne equivalenten van historische eenheden
Referenties en bronnen
Referenties en bronnen
Referenties, bronnen en verdere lectuur met betrekking tot de fundamentele kennis van vacuümtechnologie
Vacuümsymbolen
Een woordenlijst van symbolen die vaak worden gebruikt in vacuümtechnologieschema's als visuele weergave van pomptypen en onderdelen in pompsystemen
Verklarende woordenlijst
Een overzicht van de meeteenheden die in vacuümtechnologie worden gebruikt en wat de symbolen betekenen, evenals de moderne equivalenten van historische eenheden
Referenties en bronnen
Referenties, bronnen en verdere lectuur met betrekking tot de fundamentele kennis van vacuümtechnologie