Welke vacuümpompen werken voor het verpompen van droge gassen?
Voor droge processen waarbij een niet-condenseerbaar gasmengsel (bijvoorbeeld lucht) moet worden verpompt, wordt de te gebruiken pomp duidelijk gekenmerkt door de vereiste werkdruk en de hoeveelheid af te pompen gas. De keuze van de vereiste werkdruk wordt in dit hoofdstuk overwogen. De keuze van de gewenste pomp wordt behandeld op de pagina Een pompgrootte kiezen.
Elk van de verschillende pompen heeft een karakteristiek werkbereik waarin het een bijzonder hoog rendement heeft. Daarom worden de meest geschikte pompen voor gebruik in de volgende afzonderlijke drukgebieden beschreven. Voor elk droog vacuümproces moet het vat eerst worden geëvacueerd. Het is heel goed mogelijk dat de gebruikte pompen afwijken van de pompen die de optimale keuzes zijn voor een proces dat wordt uitgevoerd bij bepaalde werkdrukken. In elk geval moet de keuze worden gemaakt met bijzondere aandacht voor het drukgebied waarin het werkproces voornamelijk plaatsvindt.
Grofvacuüm (1013 – 1 mbar)
Het gebruikelijke werkbereik van de roterende pompen ligt onder 80 mbar. Bij hogere drukwaarden hebben deze pompen een zeer hoog stroomverbruik (zie Afb. 2,11) en een hoog olieverbruik. Als gassen gedurende langere tijd boven 80 mbar moeten worden gepompt, moet men daarom, met name om economische redenen, gebruik maken van straalpompen, waterringpompen of drooglopende pompen met meerdere schotten. Draaischuif- en draaizuigerpompen zijn bijzonder geschikt voor het afpompen van vaten van atmosferische druk tot drukwaarden onder 80 mbar, zodat ze continu bij lage druk kunnen werken. Als er grote hoeveelheden gas ontstaan bij een inlaatdruk van minder dan 40 mbar, wordt de serieschakeling van een stuwpomp aanbevolen. Voor de voorpompsnelheid die voor het betreffende proces vereist is, kan dan een veel kleinere draaischuif- of zuigerpomp worden gebruikt.
Fig 2,11 Motorvermogen van een roterende plunjerpomp (pompsnelheid 60 m3/u) als functie van inlaatdruk en bedrijfstemperatuur. De curves voor gasballastpompen van andere afmetingen zijn vergelijkbaar.
1 Bedrijfstemperatuur curve 1 – 32 °C (89 °F)
2 Bedrijfstemperatuur curve 2 – 40 °C (104 °F)
3 Bedrijfstemperatuur curve 3 – 60 °C (140 °F)
4 Bedrijfstemperatuur curve 4 – 90 °C (194 °F)
5 Theoretische curve voor adiabatische compressie
6 Theoretische curve voor isotherme compressie
Middenvacuüm (1 – 10-3 mbar)
Als een vacuümvat alleen moet worden geëvacueerd tot drukwaarden in het middenvacuümbereik, misschien tot die van de vereiste tegendruk voor diffusie- of sputterionpompen, zijn een- en tweetraps roterende pompen geschikt voor drukwaarden tot respectievelijk 10 -1 en 10 -3 mbar. Het is in principe moeilijker om het geschikte type pomp te selecteren als het gaat om middenvacuümprocessen waarbij gassen of dampen continu worden ontwikkeld en moeten worden weggepompt. Op dit punt kan een belangrijke hint worden gegeven. De pompsnelheid van alle roterende pompen daalt snel tot dicht bij de haalbare einddruk. Daarom moet de laagste grens voor het normale werkdrukbereik van deze pompen die zijn waarbij de pompsnelheid nog steeds ongeveer 50% van de nominale pompsnelheid bedraagt.
Tussen 1 en 10 -2 mbar bij het begin van grote hoeveelheden gas hebben stuwpompen met roterende pompen als hulppompen optimale pompeigenschappen. Voor dit drukbereik is een eentraps roterende pomp voldoende als het hoofdwerkbereik boven 10-1 mbar ligt. Als de druk tussen 10-1 en 10-2 mbar ligt, wordt een tweetraps hulppomp aanbevolen. Onder 10-2 mbar neemt de pompsnelheid van eentraps stuwpompen in combinatie met tweetraps draaischuifpompen af naarmate de hulppompen afnemen. Tussen 10 -2 en 10 -4 mbar hebben tweetraps stuwpompen (of twee eentraps stuwpompen in serie) met tweetraps roterende pompen als hulppompen nog steeds een zeer hoge pompsnelheid. Omgekeerd is dit drukgebied het gebruikelijke werkgebied voor dampejectorpompen. Voor werkzaamheden in deze drukregio zijn ze de meest economische pompen die u kunt aanschaffen. Als hulppompen zijn eentraps roterende verdringerpompen geschikt. Als zeer weinig onderhoud en een kleploze werking handig zijn (d.w.z. kleine vaten in korte bedrijfscycli moeten worden gepompt tot ongeveer 10-4 mbar of grote vaten moeten wekenlang onbeheerd op deze druk worden gehouden), zijn de eerder genoemde tweetraps stuwpompen met tweetraps roterende pompen als hulppompen de geschikte combinaties. Hoewel een dergelijke combinatie niet zo economisch werkt als de bijbehorende dampejectorpomp, kan deze veel langer zonder onderhoud werken.
Hoogvacuüm (10-3 tot 10-7 mbar)
Diffusie-, sputterion- en turbomoleculaire pompen werken gewoonlijk in het drukbereik onder 10-3 mbar. Als het werkgebied tijdens een proces varieert, moeten er verschillende pompsystemen op het vat worden gemonteerd. Er zijn ook speciale diffusiepompen die de typische eigenschappen van een diffusiepomp (lage einddruk, hoge pompsnelheid in het hoogvacuümbereik) combineren met de uitstekende eigenschappen van een dampejectorpomp (hoge doorvoer in het middenvacuümbereik, hoge kritieke tegendruk). Als het werkbereik tussen 10-2 en 10-6 mbar ligt, worden deze diffusiepompen over het algemeen bijzonder aanbevolen.
Ultrahoog vacuüm (< 10-7 mbar)
Voor de productie van drukken in het ultrahoogvacuümbereik worden sputter-ion- en sublimatiepompen, evenals turbomoleculaire pompen en cryopompenin combinatie met geschikte voorpompen gebruikt. Welke pomp het beste geschikt is voor een bepaald UHV-proces, hangt af van verschillende omstandigheden (zie de pagina over olievrij vacuüm voor meer informatie).
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