Вакуумные насосы являются важными устройствами во многих отраслях промышленности: от научных исследований до производства и даже в бытовой технике. Их основная цель — удалить молекулы газа из герметичного объема, создав тем самым вакуум. Хотя конечная цель одна и та же, методы, используемые для ее достижения, существенно различаются, что приводит к классификациивакуумные насосына три основных типа в зависимости от принципов их работы. Понимание этих различий имеет решающее значение для выбора правильного насоса для конкретного применения.
Тип 1: Насосы объемного действия
Насосы объемного действия, пожалуй, наиболее интуитивно понятный тип вакуумных насосов, характеризующийся механическим действием по улавливанию и удалению газа.
Принцип работы
Механический захват и изгнание
Эти насосы работают путем механического захвата фиксированного объема газа из впускного отверстия, его сжатия и последующего вытеснения через выпускное отверстие. Этот процесс цикличен: при каждом ходе или вращении перемещается дискретное количество газа. Общие механизмы включают поршни, вращающиеся лопасти или диафрагмы.
Подходит для грубого и среднего вакуума
Объемные насосывысокоэффективны в диапазоне от атмосферного давления до среднего уровня вакуума. Их часто используют в качестве первичных насосов для снижения давления до того, как другие типы насосов смогут обеспечить более высокий уровень вакуума.
Типичные примеры и приложения
Распространенные типы: лопастно-роторные, мембранные, поршневые насосы.
Примеры включают пластинчато-роторные насосы, в которых для продувки газа используется вращающийся эксцентриковый ротор с лопастями, имембранные насосы, в которых используется гибкая диафрагма для создания всасывания и сжатия. Поршневые насосы также попадают в эту категорию.
Микровоздушные насосы PinMotor
В секторе микро-насосов компания PinMotorмикро воздушные насосы, включаямикровакуумные насосы, являются яркими примерами технологии прямого вытеснения. Эти компактные и эффективные насосы широко используются в медицинских приборах, аналитических приборах и оборудовании для мониторинга окружающей среды, где они обеспечивают точное отрицательное давление или облегчают перекачку газа в миниатюрных системах.
Тип 2: Насосы для передачи импульса
Насосы для передачи импульса работают по другому принципу, полагаясь на кинетическую энергию высокоскоростного-потока для перемещения молекул газа.
Принцип работы
Высокоскоростные-молекулярные столкновения
Эти насосы работают за счет подачи высокоскоростного-потока жидкости (часто паров масла или быстро вращающихся лопастей) в вакуумную камеру. Молекулы газа, попадающие в насос, сталкиваются с этим высокоскоростным потоком, набирают скорость и таким образом направляются к выпускному отверстию насоса, в сторону от вакуумной камеры.
Подходит для высокого и сверхвысокого-высокого вакуума.
Насосы для передачи импульса наиболее эффективны при более низких давлениях и обычно используются для достижения уровня вакуума от высокого до сверхвысокого-высокого. Обычно они требуютпередний-насос(насос объемного действия), чтобы сначала снизить давление до уровня, при котором насос передачи импульса может работать эффективно.
Типичные примеры и приложения
Распространенные типы: турбомолекулярные насосы, диффузионные насосы.
В турбомолекулярных насосах используются быстро вращающиеся лопасти ротора для передачи импульса молекулам газа, а в диффузионных насосах используются высокоскоростные струи пара, увлекающие молекулы газа. Оба имеют решающее значение для достижения очень низкого давления.
Области применения
Эти насосы незаменимы в областях, требующих экстремальных условий вакуума, таких как научные исследования (например, ускорители частиц, электронные микроскопы), производство полупроводников и анализ поверхности.
Тип 3: Улавливающие насосы
Насосы улавливания или улавливания работают путем физического удаления молекул газа из вакуумной камеры посредством адсорбции, конденсации или химических реакций.
Принцип работы
Физическая адсорбция или химическая реакция
В отличие от двух других типов, которые физически перемещают газ, улавливающие насосызахватыватьМолекулы газа на поверхности внутри насоса. Это может происходить посредством различных механизмов:крионасосыохлаждать поверхности до чрезвычайно низких температур, вызывая конденсацию и замерзание молекул газа;ионные насосыионизировать молекулы газа и ускорить их превращение в геттерный материал; игеттерные насосыиспользовать химически активные материалы для поглощения молекул газа.
Подходит для сверх-высокого вакуума.
Эти насосы особенно эффективны при достижении и поддержании уровней сверх-высокого вакуума (СВВ) и экстремально сверхвысокого вакуума (СВВ), поскольку они не вводят в вакуумную среду какие-либо движущиеся части или рабочие жидкости.
Типичные примеры и приложения
Распространенные типы: крионасосы, ионные насосы, геттерные насосы.
Крионасосы широко используются в камерах обработки полупроводников и космического моделирования. Ионные насосы пользуются популярностью за их чистую работу,-без вибрации, в таких приложениях, как ускорители частиц и исследования поверхности. Геттерные насосы часто используются в качестве дополнительных насосов для поддержания уровня вакуума.
Области применения
Их основное применение находится в высокочувствительных средах, где требуются минимально возможное давление и самый чистый вакуум, например, в передовых исследованиях материалов, осаждении тонких-пленок и экспериментах по термоядерному синтезу.
Заключение: выбор правильной вакуумной технологии
Выбор подходящего вакуумного насоса является важным решением, которое зависит от нескольких факторов, включая желаемый уровень вакуума, скорость откачки, тип откачиваемого газа, соображения стоимости и конкретную среду применения. Каждый тип вакуумного насоса-принудительного вытеснения, передачи импульса и улавливания-отличен в различных диапазонах вакуума и применениях.