Vakuové pumpy jsou základní zařízení v mnoha průmyslových odvětvích, od vědeckého výzkumu po výrobu, a dokonce i v každodenních spotřebičích. Jejich základním účelem je odstranit molekuly plynu z uzavřeného prostoru, a tím vytvořit vakuum. Zatímco konečný cíl je stejný, metody použité k dosažení tohoto cíle se výrazně liší, což vede ke klasifikacivakuové pumpyna tři základní typy na základě jejich provozních principů. Pochopení těchto rozdílů je klíčové pro výběr správného čerpadla pro konkrétní aplikaci.
Typ 1: Objemová čerpadla
Objemové vývěvy jsou možná nejintuitivnějším typem vývěv, které se vyznačují mechanickým působením na zachycení a vytlačení plynu.
Pracovní princip
Mechanické zachycení a vyhoštění
Tato čerpadla fungují tak, že mechanicky zachycují pevný objem plynu ze vstupu, stlačují jej a poté jej vytlačují přes výstup. Tento proces je cyklický, při každém zdvihu nebo otočení se pohybuje diskrétní množství plynu. Mezi běžné mechanismy patří písty, rotující lopatky nebo membrány.
Vhodné pro drsné až střední vakuum
Objemová čerpadlajsou vysoce účinné v rozsahu od atmosférického tlaku až po střední úrovně vakua. Často se používají jako primární čerpadla ke snížení tlaku dříve, než jiné typy čerpadel mohou převzít vyšší úrovně vakua.
Typické příklady a aplikace
Běžné typy: rotační lopatková, membránová, pístová čerpadla
Příklady zahrnují rotační lopatková čerpadla, která používají rotující excentrický rotor s lopatkami k zametání plynu amembránová čerpadla, které využívají pružnou membránu k vytvoření sání a stlačení. Do této kategorie spadají i pístová čerpadla.
Mikro vzduchová čerpadla PinMotor
V sektoru mikro-pump, PinMotor'smikro vzduchová čerpadlavčetněmikro vakuové pumpy, jsou ukázkovými příklady technologie pozitivního posunu. Tato kompaktní a účinná čerpadla jsou široce používána v lékařských zařízeních, analytických přístrojích a zařízeních pro monitorování životního prostředí, kde poskytují přesný podtlak nebo usnadňují přenos plynu v miniaturních systémech.
Typ 2: Přenosová čerpadla hybnosti
Přenosová čerpadla hybnosti fungují na jiném principu a spoléhají na kinetickou energii vysokorychlostního proudu pro pohyb molekul plynu.
Pracovní princip
Vysokorychlostní molekulární kolize-
Tato čerpadla fungují tak, že přivádějí vysokorychlostní proud tekutiny (často olejové páry nebo rychle rotující lopatky) do vakuové komory. Molekuly plynu vstupující do vývěvy se střetávají s tímto vysokorychlostním proudem-, získávají na síle, a jsou tak směrovány k výfuku vývěvy pryč z vakuové komory.
Vhodné pro vysoké až ultra{0}}vysoké vakuum
Přečerpávací čerpadla hybnosti jsou nejúčinnější při nižších tlacích a obvykle se používají k dosažení vysoké až ultra{0}}vysoké úrovně vakua. Obvykle vyžadují apřední-čerpadlo(objemové čerpadlo), aby se nejprve snížil tlak na úroveň, kdy čerpadlo pro přenos hybnosti může efektivně pracovat.
Typické příklady a aplikace
Běžné typy: Turbomolekulární čerpadla, Difúzní čerpadla
Turbomolekulární vývěvy využívají rychle se otáčející lopatky rotoru k dodání hybnosti molekulám plynu, zatímco difúzní vývěvy využívají vysokorychlostní výtrysky páry ke strhávání molekul plynu. Oba jsou rozhodující pro dosažení velmi nízkých tlaků.
Oblasti použití
Tato čerpadla jsou nepostradatelná v oblastech vyžadujících extrémní podmínky vakua, jako je vědecký výzkum (např. urychlovače částic, elektronové mikroskopy), výroba polovodičů a povrchová analýza.
Typ 3: Zachycovací/zachycovací čerpadla
Zachycovací nebo zachycovací čerpadla fungují tak, že fyzicky odstraňují molekuly plynu z vakuové komory prostřednictvím adsorpce, kondenzace nebo chemických reakcí.
Pracovní princip
Fyzikální adsorpce nebo chemická reakce
Na rozdíl od ostatních dvou typů, které fyzicky pohybují plyn, zachycovací čerpadlazachytitmolekul plynu na povrchu uvnitř čerpadla. K tomu může dojít prostřednictvím různých mechanismů:kryopumpychladit povrchy na extrémně nízké teploty, což způsobuje kondenzaci a zamrzání molekul plynu;iontová čerpadlaionizovat molekuly plynu a urychlit je na getrový materiál; agetrová čerpadlapoužívat chemicky reaktivní materiály k absorpci molekul plynu.
Vhodné pro ultra{0}}vysoké vakuum
Tato čerpadla jsou zvláště účinná při dosahování a udržování ultra{0}}vysokého vakua (UHV) a extrémně ultra{1}}vysokého vakua (XUHV), protože do vakuového prostředí nevnášejí žádné pohyblivé části ani pracovní tekutiny.
Typické příklady a aplikace
Běžné typy: Kryopumpy, Iontové pumpy, Getterové pumpy
Kryopumpy jsou široce používány v komorách pro zpracování polovodičů a simulaci prostoru. Iontová čerpadla jsou oblíbená pro svůj čistý provoz bez vibrací-v aplikacích, jako jsou urychlovače částic a povrchová věda. Getterová čerpadla se často používají jako doplňková čerpadla k udržení úrovně vakua.
Oblasti použití
Jejich primární aplikace jsou ve vysoce citlivých prostředích, kde jsou vyžadovány nejnižší možné tlaky a nejčistší vakuum, jako je výzkum pokročilých materiálů, nanášení tenkých-filmů a experimenty s energií fúze.
Závěr: Výběr správné vakuové technologie
Výběr vhodného vakuového čerpadla je kritickým rozhodnutím, které závisí na několika faktorech, včetně požadované úrovně vakua, rychlosti čerpání, typu plynu, který má být evakuován, nákladů a konkrétního aplikačního prostředí. Každý typ vývěvy-objemové, přenos hybnosti a zachycování-vyniká v různých rozsazích vakua a aplikacích.