Vakuum pompe: Tipes, toepassings, en hoe hulle werk

'n Vakuum-pomp is 'n toestel wat gasmolekules uit 'n geslote kamer of houer verwyder om 'n gedeeltelike of volledige vakuum te skep. Vakuum-pompe word wyd in verskeie industrieë en navorsingsvelde gebruik, soos ruimtevaart, elektronika, metallurgie, chemie, geneeskunde en biotegnologie. Vakuum-pompe kan ook vir toepassings soos vakuum-verpakking, vakuum-vorming, vakuum-beklemming, vakuum-droogmaak en vakuum-filtrering gebruik word.

In hierdie artikel sal ons verduidelik wat vakuum-pompe is, hoe hulle werk, wat hul hoofkenmerke en tipes is, en wat sommige van hul algemene toepassings is.

Wat is 'n Vakuum-pomp?

'n Vakuum-pomp word gedefinieer as 'n toestel wat die druk binne 'n kamer of houer verminder deur gasmolekules daaruit te verwyder. Die mate van vakuum wat deur 'n vakuum-pomp bereik word, hang af van verskeie faktore, soos die ontwerp van die pomp, die tipe gas wat gepomp word, die volume van die kamer, die temperatuur van die gas, en die lekkasietempo van die stelsel.

Die eerste vakuum-pomp is in 1650 deur Otto von Guericke uitgevind. Hy het sy toestel gedemonstreer deur twee hemisferes te gebruik wat deur sy pomp geëvakueer is en dan aan mekaar geheg. Hy het getoon dat selfs spanne perde nie hulle kon skei weens die atmosferiese druk op hulle nie. Later het Robert Boyle en Robert Hooke Guericke se ontwerp verbeter en eksperimente oor die eienskappe van die vakuum uitgevoer.

Wat is die Hoofkenmerke van 'n Vakuum-pomp?

Daar is drie hoofkenmerke wat 'n vakuum-pomp kenmerk:

• Uitlaatdruk

• Mate van vakuum

• Pompvlugheid

Uitlaatdruk

Uitlaatdruk is die druk wat by die uitgang van die pomp gemeet word. Dit kan gelyk wees of laer as die atmosferiese druk. Verskillende vakuum-pompe word vir verskillende uitlaatdrukte gerangskik. Normaalweg het pompe vir die skepping van hoë vakuum 'n lae uitlaatdruk. Byvoorbeeld, om 'n baie hoë vakuum van 10-4 of 10-7 Torr (eenheid van druk) te skep, is 'n baie lae uitlaatdruk van die pomp nodig.

Sommige hoë-vakuum-pompe vereis 'n rugsteunpomp om 'n lae uitlaatdruk te handhaaf voordat hulle kan bedryf. Die rugsteunpomp kan 'n ander tipe vakuum-pomp of 'n kompressor wees. Die druk wat deur die rugsteunpomp geskep word, word rugsteundruk of voorstendruk genoem.

Mate van Vakuum

Die mate van vakuum is die minimumdruk wat deur 'n vakuum-pomp binne 'n kamer of houer geskep kan word. Dit word ook bekend as uiteindelike druk of basisdruk. Teoreties is dit onmoontlik om 'n absolute vakuum (nul druk) binne 'n kamer te skep, maar prakties is dit moontlik om 'n baie lae druk van ongeveer 10-13 Torr of laer te skep.

Die mate van vakuum wat deur 'n vakuum-pomp bereik word, hang af van verskeie faktore, soos die ontwerp van die pomp, die tipe gas wat gepomp word, die volume van die kamer, die temperatuur van die gas, en die lekkasietempo van die stelsel.

Pompvlugheid

Pompvlugheid word gedefinieer as die tempo waarteen 'n pomp gasmolekules uit 'n kamer of houer by 'n gegewe druk kan verwyder. Dit word in eenhede van volume per tyd gemeet, soos liter per sekonde (L/s), kubieke voet per minuut (CFM), of kubieke meter per uur (m3/h). Pompvlugheid word ook bekend as suigvermoë of deurbloei.

Pompvlugheid hang af van verskeie faktore, soos die ontwerp van die pomp, die tipe gas wat gepomp word, die drukverskil tussen die inset en uitset van die pomp, en die geleidbaarheid van die stelsel.

Wat is die Tipes Vakuum-pompe?

Daar is baie tipes vakuum-pompe beskikbaar op die mark. Hulle kan ingedeel word in twee hoofkategorieë: positiewe verplasingpompe en kinetiese pompe.

Positiewe Verplasingpompe

Positiewe verplasingpompe werk deur 'n vaste volume gas by die inset te vang en dit dan te komprimeer tot 'n hoër druk by die uitset. Hulle kan lae tot medium vakuum (tot 10-3 Torr) skep. Sommige voorbeelde van positiewe verplasingpompe is:

• Rotary vane pompe

• Piston pompe

• Diafragma pompe

• Skroepompe

• Scroll pompe

• Roots blowers

Rotary Vane Pompe

Rotary vane pompe is een van die mees algemene tipes positiewe verplasingpompe.

Hulle bestaan uit 'n silindriese rotor met radiale vane wat in en uit skuif terwyl die rotor binne 'n stator roteer. Die vane verdeel die spasie tussen die rotor en stator in kamers wat in volume verander terwyl hulle van inset na uitset beweeg. As 'n kamer van inset na uitset beweeg, vang dit gas by lae druk en komprimeer dit dan tot hoër druk voordat dit dit by die uitset vrylaat.

Rotary vane pompe kan óf olie-geseal óf droog wees.

Olie-geseal rotary vane pompe gebruik olie as 'n smeer- en seldmiddel tussen die vane en stator. Die olie help ook om die stelsel te koel en sommige gasmolekules daaruit te verwyder. Droë rotary vane pompe gebruik geen olie nie, maar vertrou op ander materiale of coatings om wrywing en versletting tussen die vane en die stator te verminder.

Rotary vane pompe kan vakuum tot 10-3 Torr skep met pompvlughede wat varieer van 0.5 tot 1000 L/s.

Piston Pompe

Piston pompe is 'n ander tipe positiewe verplasingpomp wat een of meer pistone gebruik om gas binne silinders te komprimeer. Die pistone beweeg voor en terug binne silinders wat kleppe aan beide ende het om gasvloei te beheer. As 'n piston voorbeweeg, duw dit gas uit een einde van sy silinder terwyl dit gas deur 'n insetklep by die ander einde in trek. As dit terugbeweeg, sluit dit sy insetklep terwyl dit sy uitsetklep oopmaak om gekomprimeerde gas vry te laat.

Piston pompe kan óf enkelstaand óf multistaand wees. Enkelstaande piston pompe het net een silinder per piston, terwyl multistaande piston pompe twee of meer silinders in reeks per piston het. Multistaande piston pompe kan hoër vakuum skep as enkelstaande piston pompe deur gas meermalte komprimeren voordat dit dit vrylaat.

Piston pompe kan vakuum tot 10-3 Torr skep met pompvlughede wat varieer van 1 tot 1000 L/s.

Diafragma Pompe

Diafragma pompe is 'n ander tipe positiewe verplasingpomp wat buigsame diafragmas gebruik om gas binne kamers te komprimeer. Die diafragmas is aan stae vastgemaak wat voor en terug beweeg deur 'n elektriese motor of 'n eksentriese cam. As 'n diafragma voorbeweeg, duw dit gas uit sy kamer deur 'n uitsetklep terwyl dit gas deur 'n insetklep by 'n ander kamer in trek. As dit terugbeweeg, sluit dit sy uitsetklep terwyl dit sy insetklep oopmaak om gasvloei toe te staan.

Diafragma pompe is droë pompe wat geen olie of ander vloeistowwe as smeer- of seldmiddel gebruik nie. Hulle is geskik vir die pomp van korrosief, brandbare, of sensitiewe gasse wat nie deur olie besmet kan word nie. Hulle kan ook in enige oriëntering bedryf sonder dat dit hul prestasie beïnvloed.

Diafragma pompe kan vakuum tot 10-3 Torr skep met pompvlughede wat varieer van 0.1 tot 100 L/s.

Skroepompe

Skroepompe is 'n ander tipe positiewe verplasingpomp wat twee inmekaander pasmakende skroeë gebruik om gas binne kamers te komprimeer. Die skroeë roteer in teenoorgestelde rigtings binne silindriese huise wat inset- en uitsetports aan beide ende het. Terwyl die skroeë roteer, beweeg hulle gas langs hul draade van die inset na die uitset terwyl hulle die volume verminder en die druk verhoog.

Skroepompe kan óf olie-geseal óf droog wees. Olie-geseal skroepompe gebruik olie as 'n smeer- en seldmiddel tussen die skroeë en huise. Die olie help ook om die stelsel te koel en sommige gasmolekules daaruit te verwyder. Droë skroepompe gebruik geen olie nie, maar ver