Como criar vácuo isento de óleo e lidar com vapores de hidrocarboneto nas bombas

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O retrofluxo de fluidos da bomba de vapor, vapores de óleos, lubrificantes de bomba rotativa e seus produtos de craqueamento podem perturbar significativamente vários processos de trabalho no vácuo. Portanto, é recomendado que determinadas aplicações usem bombas e dispositivos que excluam de forma confiável a presença de vapores de hidrocarbonetos.

Os hidrocarbonetos são compostos químicos de carbono e hidrogênio que são a base de combustíveis do cotidiano, como petróleo e gás. A eliminação de tais hidrocarbonetos da sua bomba reduzirá o custo de operação e manutenção. A exclusão de vapores de hidrocarbonetos pode ser resolvida usando diversos métodos. Alguns tipos de bombas são mais adequados para este processo, o que significa que os seguintes fatores são essenciais a serem considerados ao escolher um tipo de bomba.

Região de vácuo parcial (1013 a 1 mbar)

Em vez de bombas rotativas, podem ser usados grandes jatos de água, ejetores de vapor ou bombas de água do tipo anel. Para a evacuação em lote, e a produção de pré-vácuo sem hidrocarbonetos para bombas de pulverização catódicas de íons, as bombas de adsorção são adequadas. Se o uso de bombas de palheta rotativa lubrificadas não puder ser evitado, devem ser usadas basicamente bombas de palheta rotativa de dois estágios. A pequena quantidade de vapor de óleo que sai pelas portas de entrada dessas bombas pode ser quase completamente removida por uma armadilha de sorção (consulte a página sobre acessórios para bombas rotativas) inserida na linha de bombeamento.

Região de vácuo médio (1 a 10^-3 mbar)

Para o bombeamento de grandes quantidades de gás nesta região de pressão, as bombas ejetoras de vapor são, de longe, as mais adequadas. Com bombas ejetoras de vapor de mercúrio, pode-se produzir vácuo completamente isento de óleo. Como precaução, recomenda-se a inserção de uma armadilha a frio resfriada com nitrogênio líquido para que o prejudicial vapor de mercúrio não entre no recipiente. Com as armadilhas de sorção de vácuo médio descritas em a), é possível com bombas de palheta rotativa de dois estágios produzir vácuo quase isento de óleo abaixo de 10^-4mbar.

O vácuo absolutamente isento de óleo pode ser produzido na região de vácuo médio com bombas de adsorção. Uma vez que a ação de bombeamento destas bombas para os gases nobres leves é apenas pequena, os reservatórios inicialmente preenchidos com ar só podem ser evacuados por eles até cerca de 10^-2 mbar. Pressões de 10^-3 mbar ou inferiores só podem ser produzidas com bombas de adsorção se nem o néon nem o hélio estiverem presentes na mistura de gás a ser bombeada. Nesses casos, pode ser útil expelir o ar no reservatório primeiro inundando com nitrogênio e, depois, bombeando-o para fora.

Região de alto e ultra-alto vácuo (< 10^-3 mbar)

Quando houver evolução significativa de gás nas regiões de pressão que devem ser bombeadas, bombas turbomoleculares, ou bombas criogênicas devem ser usadas. Uma bomba de pulverização catódica de íons é especialmente adequada para manter a pressão o mais baixa possível por longos períodos em um sistema vedado, onde o processo não libera grandes quantidades de gás. As bombas turbomoleculares magneticamente suspensas também garantem vácuo isento de hidrocarbonetos. No entanto, enquanto essas bombas são desligadas, os vapores de óleo podem entrar no reservatório através da bomba. Por meios adequados (por exemplo, usando uma válvula de isolamento ou ventilação do recipiente com argônio), a contaminação das paredes do reservatório pode ser impedida quando a bomba estiver parada. Se a ênfase estiver na geração de um "vácuo isento de hidrocarbonetos" com bombas turbomoleculares, as bombas turbomoleculares híbridas com bombas de diafragma ou bombas turbomoleculares clássicas combinadas com bombas espirais devem ser usadas como bombas de apoioisentas de óleo.

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