หลักการทํางานที่สําคัญของปั๊มสุญญากาศแบบหยาบ 11 กุมภาพันธ์ 2021
ปั๊มสุญญากาศแบบหยาบ (เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ปั๊มสุญญากาศขั้นต้น หรือปั๊มสุญญากาศขั้นต้น) หมายถึงปั๊มที่ปล่อยไอเสียออก นอกจากนี้ยังจําเป็นต้องใช้เพื่อรองรับปั๊มรองหรือเพื่อให้ได้สภาวะเริ่มต้นสําหรับการทํางานของปั๊มรอง มีปั๊มสุญญากาศแบบหยาบสองประเภท ได้แก่
ปั๊มสํารองที่ทํางานแบบแห้ง เช่น ปั๊มสโครล สกรู และไดอะแฟรม
ปั๊มซีลน้ํามัน เช่น ปั๊มใบพัดโรตารี่
ในโพสต์บล็อกนี้ เราจะตรวจสอบหลักการทํางานที่สําคัญของปั๊มสุญญากาศแบบหยาบทั่วไป
ปั๊มเมมเบรน
ปั๊มไดอะแฟรมทํางานในช่วงสุญญากาศต่ําและไม่บรรลุอัตราส่วนการบีบอัดสูงด้วยจังหวะเดียว โดยสามารถผลิตช่วงการทํางานมาตรฐานตั้งแต่บรรยากาศจนถึงช่วง mbar ต่ํา
ปั๊มสุญญากาศแบบหยาบเหล่านี้ใช้ไดอะแฟรมที่เคลื่อนไปข้างหน้าและข้างหลังโดยก้าน การเคลื่อนที่แบบสั่นนี้จะบีบอัดสารตัวกลางที่ปั๊มและเปิดใช้งานวาล์ว จากนั้นก๊าซจะไหลเข้าผ่านวาล์วขาเข้า และเมื่อไดอะแฟรมเคลื่อนกลับ วาล์วจะปิดและก๊าซจะอัดแรงดันก่อนที่จะไล่ออกผ่านวาล์วขาออก
ไดอะแฟรมและวาล์วมักทําจากโพลีเตตระฟลูออโรเอธิลีน (PTFE) ซึ่งทําให้ทนต่อสารกัดกร่อนและมีความเสี่ยงน้อยต่อความเสียหายจากไอน้ํา เนื่องจากปั๊มไดอะแฟรม "แห้ง" ตามการออกแบบ จึงให้สุญญากาศที่ปราศจากไฮโดรคาร์บอน ปั๊มไดอะแฟรมบํารุงรักษาได้ง่ายและเหมาะสําหรับการปั๊มก๊าซและสารเคมีในห้องปฏิบัติการจํานวนมาก นอกจากนี้ยังไม่ใช้น้ํามัน ซึ่งหมายความว่าต้นทุนการดําเนินงานและการบํารุงรักษา (การเปลี่ยนไดอะแฟรม) จะค่อนข้างต่ํา
ปั๊ม Roots หลายจังหวะ
ปั๊ม Roots หลายจังหวะเป็นปั๊มสุญญากาศแบบแห้งที่ใช้ในระบบสุญญากาศระดับต่ํา ปานกลาง สูง และสูงพิเศษเพื่อสร้างสภาวะ "แห้ง โดยจะรวมชุดจังหวะปั๊ม Roots เข้าด้วยกันเพื่อเอาชนะข้อจํากัดความแตกต่างของแรงดันของจังหวะปั๊ม Roots เดียว
สามารถบีบอัดแรงดันบรรยากาศลงจนถึงช่วงต่ํา 10 -2 mbar และเป็นทางเลือกในการปั๊มแบบแห้งแทนปั๊มสโครล (เมื่อต้องการปั๊มที่ปราศจากอนุภาค)
ปั๊ม Roots หลายจังหวะสามารถประกอบด้วยจังหวะได้สูงสุดแปดจังหวะและใช้ชุดโรเตอร์หลายชุด (บนเพลาที่ใช้ร่วมกัน) รูปทรงเรขาคณิตของโรเตอร์จะสร้างการบีบอัด ดังนั้นแต่ละจังหวะจะสร้างแรงดันที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ด้วยวิธีนี้ ผลิตภัณฑ์ของขั้นตอนล่างจะเป็น "ก๊าซป้อน" สําหรับขั้นตอนที่สูงกว่าที่ตามมา (แต่ไม่มีวาล์วเชื่อมต่อใดๆ) โดยมีขนาดกะทัดรัดและสึกหรอน้อยหรือไม่มีเลยเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนสัมผัส ด้วยเหตุนี้ เวลาในการประกอบมักจะยาวนานขึ้นและซัพพลายเออร์อาจเรียกเก็บค่าบริการที่สูงขึ้น
จากนั้นไอออนที่สร้างขึ้นจะทําลายแผ่นแคโทดไทเทเนียม และสามารถเกิดการปั๊มโมเลกุล/ไอออนก๊าซผ่านการปลูกถ่าย (การดูดซับทางกายภาพ) การกระแทกทําให้เกิดการสปัตเตอร์ของอะตอมไทเทเนียมจากตาข่ายแคโทด ซึ่งส่งผลให้เกิดการสะสมบนพื้นผิวโดยรอบของฟิล์มสปัตเตอร์ ฟิล์มนี้จะทําให้เกิดการปั๊มผ่านการดูดจ่าย (กล่าวคือ การดูดซับสารเคมีของโมเลกุลก๊าซ)
ปั๊มสโครล
ปั๊มสโครลเป็นหนึ่งในไม่กี่ปั๊มที่มักใช้ในระบบสุญญากาศระดับต่ํา (เช่น 1000 mbar ถึง 1 mbar) และปานกลาง (เช่น 1 mbar ถึง 10 -3 mbar) แต่ปัจจุบันก็มักใช้เป็นปั๊มนําในระบบสุญญากาศระดับสูงและสูงพิเศษ (เช่น 10 -3 ถึง 10 -12 mbar)
ปั๊มสโครลประกอบด้วยสโครลรูปเกลียวคอยล์สองตัวภายในตัวเรือนสุญญากาศ โดยมีวาล์วระบายที่ตรงกลางของชุดสโครล เกลียวตัวหนึ่งจะยึดอยู่กับที่ ในขณะที่อีกตัวหนึ่ง ("วงแหวนวงแหวน") จะเคลื่อนที่จากศูนย์กลางไปยังอีกตัวหนึ่งโดยไม่หมุน ก๊าซจะเข้าสู่ปลายเปิด (ด้านนอก) ของเกลียว และขณะที่หนึ่งในเกลียวหมุนไปมา ก๊าซจะติดอยู่ระหว่างสโครล จากนั้นก๊าซจะถูกเคลื่อนเข้าสู่ศูนย์กลางเนื่องจากช่องว่างที่ก๊าซครอบคลุมจะถูก "บีบอัดและขนส่ง" ระหว่างเกลียวสองตัว
เมื่อก๊าซ "สล็อต" จํากัดนี้เคลื่อนเข้าหากึ่งกลาง ปริมาตรของก๊าซจะลดลงและก๊าซที่ถูกจับอยู่จะถูกอัดอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งถูกปล่อยออกมาภายใต้แรงดันผ่านวาล์วกันกลับที่กึ่งกลางของตัวเรือน แม้ว่าไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวใดๆ ภายในห้องอบที่จําเป็นต้องมีการหล่อลื่น แต่ซีลปลาย PTFE อาจสึกหรอและจําเป็นต้องเปลี่ยนเป็นระยะๆ
ปั๊มใบพัดโรตารี่
ปั๊มใบพัดโรตารี่เป็นปั๊มแทนที่เชิงบวกแบบเปียก คําว่า "เปียก" หมายความว่าปั๊มใช้น้ํามันสําหรับการซีลและการหล่อลื่น
เนื่องจากปั๊มเหล่านี้ทํางานในช่วงแรงดันตั้งแต่บรรยากาศจนถึงช่วงประมาณ 10-4 mbar จึงถือว่าเป็นปั๊มสํารองที่เหมาะสําหรับปั๊มสุญญากาศปานกลางและปั๊มสุญญากาศสูงทุกประเภท ในขณะที่การทํางานแบบซีลน้ํามันเป็นข้อเสียสําหรับการใช้งานบางอย่าง การใช้น้ํามันจะช่วยอัตราส่วนการบีบอัดที่สูงขึ้น พฤติกรรมการระบายความร้อนภายในที่ดีขึ้น และช่วยให้มั่นใจว่าปั๊มจะทนต่อสิ่งสกปรก ฝุ่นละออง และการควบแน่น
ในปั๊มใบพัดโรตารี่ซีลน้ํามัน (หรือกลไกใบพัดแห้ง) โรเตอร์ออฟเซ็ตที่ติดตั้งใบพัดจะเลื่อนเข้าและออกจากตัวเรือน (กล่าวคือ สัมผัส) ภายในห้องสเตเตอร์ ใบพัดหมุนและดักจับก๊าซปริมาณหนึ่งที่เข้าสู่ช่องทางเข้าของปั๊ม ซึ่งจะลดปริมาตรระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ ก๊าซอัดที่เกิดขึ้นจะออกจากช่องทางออกไปยังบรรยากาศ
ปั๊มสกรู
ปั๊มสกรูเหมาะสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลายซึ่งผลิตฝุ่นและคอนเดนเซทในปริมาณมาก โดยจะใช้โรเตอร์สกรูที่หมุนตรงกันข้ามเพื่อดักจับก๊าซในปริมาตรระหว่างสกรูของโรเตอร์ ช่องว่างนี้จะลดลงเมื่อสกรูหมุน อัดและเคลื่อนก๊าซไปทางช่องทางออก นอกจากนี้ยังมักใช้เป็นปั๊มสุญญากาศส่วนหน้าสําหรับปั๊ม Roots
ปั๊มสกรูมีหลายแง่มุมที่สําคัญ: แม้ว่าจะมีช่องว่างขนาดเล็กระหว่างสกรูหมุนสองตัว แต่ก็ไม่มีชิ้นส่วนสัมผัสและไม่จําเป็นต้องมีการหล่อลื่น ดังนั้นจึงไม่มีการปนเปื้อนของสารตัวกลางที่ปั๊ม นอกจากนี้ยังมีการสึกหรอของโรตารี่น้อยที่สุด มีความทนทานต่ออนุภาคสูง และใช้ความเร็วในการปั๊มสูงและแรงดันสูงสุดต่ํา
อย่างไรก็ตาม ปั๊มเหล่านี้ไม่เหมาะสําหรับการปั๊มก๊าซที่มีน้ําหนักเบา และไม่สามารถลดความเร็วในการปั๊มให้ต่ําลงได้ นอกจากนี้ ต้นทุนการดําเนินงานและความต้องการในการบํารุงรักษายังค่อนข้างต่ํา
การเลือกปั๊มสุญญากาศแบบหยาบที่เหมาะสมสําหรับการใช้งานของคุณ
บทความที่เกี่ยวข้อง
