Bombes de Vaci: Tipus, Aplicacions i Com Funcionen

Una bomba de vacuï és un dispositiu que elimina les molècules de gas d'una cambra o recipient tancat, creant un vacuï parcial o complet. Les bombes de vacuï es fan servir àmpliament en diverses indústries i camps de recerca, com l'aeroespacial, l'electrònica, la metallurgia, la química, la medicina i la biotecnologia. Les bombes de vacuï també es poden utilitzar per aplicacions com l'embaras de vacuï, la formació de vacuï, el revestiment de vacuï, la deshidratació de vacuï i la filtració de vacuï.

En aquest article, explicarem què són les bombes de vacuï, com funcionen, quines són les seves característiques principals i tipus, i quines són algunes de les seves aplicacions més comunes.

Què és una bomba de vacuï?

Una bomba de vacuï es defineix com un dispositiu que reduïx la pressió dins d'una cambra o recipient eliminant les molècules de gas. El grau de vacuï assolit per una bomba de vacuï depèn de diversos factors, com el disseny de la bomba, el tipus de gas que s'està bombant, el volum de la cambra, la temperatura del gas i la taxa de fuga del sistema.

La primera bomba de vacuï va ser inventada per Otto von Guericke el 1650. Va demostrar el seu dispositiu utilitzant dues hemisferes que van ser evacuades per la seva bomba i després unides. Va mostrar que fins i tot equips de cavalls no podien separar-les degut a la pressió atmosfèrica que actuava sobre elles. Posteriorment, Robert Boyle i Robert Hooke van millorar el disseny de Guericke i van realitzar experiments sobre les propietats del vacuï.

Quines són les característiques principals d'una bomba de vacuï?

Hi ha tres característiques principals que caracteritzen una bomba de vacuï:

• Pressió d'exhaust

• Grau de vacuï

• Velocitat de bombeig

Pressió d'exhaust

La pressió d'exhaust és la pressió mesurada a la sortida de la bomba. Pot ser igual o inferior a la pressió atmosfèrica. Diferents bombes de vacuï estan qualificades per diferents pressions d'exhaust. Normalment, les bombes per crear un alt vacuï tenen una baixa pressió d'exhaust. Per exemple, per crear un vacuï molt alt de 10-4 o 10-7 Torr (una unitat de pressió), es requereix una pressió d'exhaust de la bomba molt baixa.

Algunes bombes de alt vacuï necessiten una bomba de suport per mantenir una baixa pressió d'exhaust abans de poder operar. La bomba de suport pot ser un altre tipus de bomba de vacuï o un compresor. La pressió creada per la bomba de suport es coneix com a pressió de suport o pressió inicial.

Grau de vacuï

El grau de vacuï és la pressió mínima que una bomba de vacuï pot crear dins d'una cambra o recipient. També es coneix com a pressió final o pressió base. Teòricament, és impossible crear un vacuï absolut (pressió zero) dins d'una cambra, però pràcticament és possible crear una pressió molt baixa d'aproximadament 10-13 Torr o inferior.

El grau de vacuï assolit per una bomba de vacuï depèn de diversos factors, com el disseny de la bomba, el tipus de gas que s'està bombant, el volum de la cambra, la temperatura del gas i la taxa de fuga del sistema.

Velocitat de bombeig

La velocitat de bombeig es defineix com la velocitat amb què una bomba pot eliminar les molècules de gas d'una cambra o recipient a una pressió determinada. Es mesura en unitats de volum per temps, com litres per segon (L/s), peus cúbics per minut (CFM) o metres cúbics per hora (m3/h). La velocitat de bombeig també es coneix com a capacitat d'aspiració o rendiment.

La velocitat de bombeig depèn de diversos factors, com el disseny de la bomba, el tipus de gas que s'està bombant, la diferència de pressió entre l'entrada i la sortida de la bomba, i la conductivitat del sistema.

Quins són els tipus de bombes de vacuï?

Hi ha molts tipus de bombes de vacuï disponibles al mercat. Es poden classificar en dos categories principals: bombes de desplaçament positiu i bombes cinètiques.

Bombes de desplaçament positiu

Les bombes de desplaçament positiu funcionen capturant un volum fix de gas a l'entrada i després comprimint-lo a una pressió més alta a la sortida. Poden crear vacuis baixos a mitjans (fins a 10-3 Torr). Alguns exemples de bombes de desplaçament positiu són:

• Bombes de paleta rotativa

• Bombes de pistons

• Bombes de diafragme

• Bombes de tornill

• Bombes de voltes

• Sopladors Roots

Bombes de paleta rotativa

Les bombes de paleta rotativa són un dels tipus més comuns de bombes de desplaçament positiu.

Consisten en un rotor cilíndric amb paletes radials que es desllisaven endavant i endarrere mentre el rotor gira dins d'un estator. Les paletes divideixen l'espai entre el rotor i l'estator en cambres que canvien de volum mentre es mouen de l'entrada a la sortida. Quan una cambra es mou de l'entrada a la sortida, atrapa gas a baixa pressió i després el comprimeix a alta pressió abans de liberar-lo a la sortida.

Les bombes de paleta rotativa poden ser amb oli o sec.

Les bombes de paleta rotativa amb oli utilitzen l'oli com a lubrificant i sellador entre les paletes i l'estator. L'oli també ajuda a refredar i eliminar algunes molècules de gas del sistema. Les bombes de paleta rotativa sec no utilitzen oli, sinó que depenen d'altres materials o revestiments per reduir la fricció i l'usura entre les paletes i l'estator.

Les bombes de paleta rotativa poden crear vacuis fins a 10-3 Torr amb velocitats de bombeig que varien de 0,5 a 1000 L/s.

Bombes de pistons

Les bombes de pistons són un altre tipus de bomba de desplaçament positiu que utilitza un o més pistons per comprimir gas dins de cilindres. Els pistons es moguen endavant i endarrere dins de cilindres que tenen vànies als dos extrems per controlar el flux de gas. Quan un piston es mou endavant, expulsa gas d'un extrem del seu cilindre mentre n'aspira més d'un altre extrem a través d'una vànía d'entrada. Quan es mou endarrere, tanca la vànía d'entrada mentre obre la vànía de sortida per lliurar el gas comprimit.

Les bombes de pistons poden ser de simple etapa o de múltiples etapes. Les bombes de pistons de simple etapa tenen només un cilindre per piston, mentre que les de múltiples etapes tenen dos o més cilindres connectats en sèrie per cada piston. Les bombes de pistons de múltiples etapes poden crear vacuis més alts que les de simple etapa comprimint el gas múltiples vegades abans de lliurar-lo.

Les bombes de pistons poden crear vacuis fins a 10-3 Torr amb velocitats de bombeig que varien de 1 a 1000 L/s.

Bombes de diafragme

Les bombes de diafragme són un altre tipus de bomba de desplaçament positiu que utilitza diafragmes flexibles per comprimir gas dins de cambres. Els diafragmes estan atacades a rods que es moguen endavant i endarrere per un motor elèctric o un cam excèntric. Quan un diafragme es mou endavant, expulsa gas de la seva cambra a través d'una vànía de sortida mentre n'aspira més d'una altra cambra a través d'una vànía d'entrada. Quan es mou endarrere, tanca la vànía de sortida mentre obre la vànía d'entrada per permetre el flux de gas.

Les bombes de diafragme són bombes sec que no utilitzen oli ni altres fluids com a lubrificants o selladors. Són adequades per bombear gasos corrosius, inflamables o sensibles que no poden estar contaminats per oli. També poden funcionar en qualsevol orientació sense afectar el seu rendiment.

Les bombes de diafragme poden crear vacuis fins a 10-3 Torr amb velocitats de bombeig que varien de 0,1 a 100 L/s.

Bombes de tornill

Les bombes de tornill són un altre tipus de bomba de desplaçament positiu que utilitza dos tornills entrelaçats per comprimir gas dins de cambres. Els tornills giran en direccions oposades dins de carcases cilíndriques que tenen ports d'entrada i sortida als dos extrems. Quan els tornills giren, mouen el gas a llarg dels seus filaments de l'entrada a la sortida mentre redueixen el seu volum i augmenten la seva pressió.

Les bombes de tornill poden ser amb oli o sec. Les bombes de tornill amb oli utilitzen l'oli com a lubrificant i sellador entre els tornills i les car