Vakuumpompoj: Specioj Aplikoj kaj Kiel Ili Funkciigas

Vakuuma pompilo estas aparato, kiu forigas gasmolekulojn el fermita ĉambro aŭ vazo, kreante partan aŭ tutan vakuumon. Vakuumaj pompiloj estas larĝe uzataj en diversaj industrioj kaj esploraj kampoj, kiel ekzemple aerospaco, elektroniko, metalurgio, kemio, medicino kaj bioteknologio. Vakuumaj pompiloj povas ankaŭ esti uzitaj por aplikoj kiel vakuuma emballado, vakuuma formado, vakuuma kapado, vakuuma sekigo kaj vakuuma filtrado.

En ĉi tiu artikolo, ni klarigos, kio estas vakuumaj pompiloj, kiel ili funkcias, kiaj estas iliaj ĉefaj trajtoj kaj tipoj, kaj kiaj estas iuj el iliaj komunaj aplikoj.

Kio estas vakuuma pompilo?

Vakuuma pompilo estas difinita kiel aparato, kiu malpligrandigas la preston ene de ĉambro aŭ vazo per forigo de gasmolekuloj el ĝi. La grado de vakuo atingita de vakuuma pompilo dependas de pluraj faktoroj, kiel ekzemple la dizajno de la pompilo, la tipo de gaso pompata, la volumeno de la ĉambro, la temperaturo de la gaso kaj la fuŝadrapido de la sistemo.

La unua vakuuma pompilo estis inventita de Otto von Guericke en 1650. Li demonstris sian aparaton per uzo de du hemisferoj, kiuj estis evakuigitaj per lia pompilo kaj poste kunmetitaj. Li montris, ke eĉ ekipoj de ĉevaloj ne povis disigi ilin pro la atmosfera premo, kiu agis sur ilin. Plue, Robert Boyle kaj Robert Hooke plibonigis la dizajnon de Guericke kaj faris eksperimentojn pri la ecoj de la vakuo.

Kiaj estas la ĉefaj trajtoj de vakuuma pompilo?

Estas tri ĉefaj trajtoj, kiuj karakterizas vakuuman pompilon:

• Elspiro-premo

• Grado de vakuo

• Pompada rapido

Elspiro-premo

Elspiro-premo estas la premo mezurita je la eliro de la pompilo. Ĝi povas esti egala aŭ pli malalta ol la atmosfera premo. Diversaj vakuumaj pompiloj estas valoritaj por diversaj elspiro-premoj. Normale, pompiloj por krei alta vakuo havas malaltan elspiro-premon. Ekzemple, por krei tre alta vakuo de 10-4 aŭ 10-7 Torr (unuo de premo), necesas tre malalta elspiro-premo de la pompilo.

Iuj alta-vakuumaj pompiloj bezonas subtenan pompilon por daŭrigi malaltan elspiro-premon antaŭ ol ili povas operaci. La subtena pompilo povas esti alia tipo de vakuuma pompilo aŭ kompresilo. La premo kreita de la subtena pompilo estas nomita subtena premo aŭ antaŭpremo.

Grado de vakuo

La grado de vakuo estas la minimuma premo, kiun vakuuma pompilo povas krei ene de ĉambro aŭ vazo. Ĝi estas ankaŭ konata kiel fina premo aŭ baza premo. Teorie, estas malsufiĉeble krei absolutan vakuumon (nula premo) ene de ĉambro, sed praktike estas eble krei tre malaltan premon de proksimume 10-13 Torr aŭ pli malalte.

La grado de vakuo atingita de vakuuma pompilo dependas de pluraj faktoroj, kiel ekzemple la dizajno de la pompilo, la tipo de gaso pompata, la volumeno de la ĉambro, la temperaturo de la gaso kaj la fuŝadrapido de la sistemo.

Pompada rapido

Pompada rapido estas difinita kiel la rapido, je kiu pompilo povas forigi gasmolekulojn el ĉambro aŭ vazo je donita premo. Ĝi estas mezurita en unuoj de volumeno je tempo, kiel ekzemple litroj je sekundo (L/s), kubaj piedoj je minuto (CFM) aŭ kubaj metroj je horo (m3/h). Pompada rapido estas ankaŭ konata kiel suĉkapablo aŭ trafluo.

Pompada rapido dependas de pluraj faktoroj, kiel ekzemple la dizajno de la pompilo, la tipo de gaso pompata, la premdiferenco inter la eniro kaj eliro de la pompilo, kaj la konduktiveco de la sistemo.

Kiaj estas la tipoj de vakuumaj pompiloj?

Estas multaj tipoj de vakuumaj pompiloj disponeblaj en la merkato. Ili povas esti klasifikitaj en du ĉefajn kategoriojn: pozitivaj dislokantaj pompiloj kaj kinetikaj pompiloj.

Pozitivaj dislokantaj pompiloj

Pozitivaj dislokantaj pompiloj funkcias per trapadado de fiksita volumeno de gaso je la eniro kaj tiam komprimado ĝin al pli alta premo je la eliro. Ili povas krei malaltan al mezan vakuo (ĝis 10-3 Torr). Iuj ekzemploj de pozitivaj dislokantaj pompiloj estas:

• Rotaciaj ŝpaltpompiloj

• Pistonpompiloj

• Membranpompiloj

• Skrupompiloj

• Rulumopompiloj

• Roots bloweroj

Rotaciaj ŝpaltpompiloj

Rotaciaj ŝpaltpompiloj estas unu el la plej komunaj tipoj de pozitivaj dislokantaj pompiloj.

Ili konsistas el cilindra rotor kun radiusaj ŝpaltoj, kiuj glitas en kaj el dum la rotor turniĝas en statoro. La ŝpaltoj dividadas la spacon inter la rotor kaj stator en ĉambroj, kiuj ŝanĝas sian volumenon kiam ili moviĝas de la eniro al la eliro. Kiam ĉambro moviĝas de la eniro al la eliro, ĝi trapadas gason je malalta premo kaj tiam komprimas ĝin al alta premo antaŭ ol liberigas ĝin al la eliro.

Rotaciaj ŝpaltpompiloj povas esti aŭ ole-sealitaj aŭ seka.

Ole-sealitaj rotaciaj ŝpaltpompiloj uzas oleon kiel lubrikanton kaj sealanton inter la ŝpaltoj kaj statoro. La ole ankaŭ helpas refreski kaj forigi iujn gasmolekulojn el la sistemo. Sekaj rotaciaj ŝpaltpompiloj ne uzas oleon sed dependas de aliaj materialoj aŭ koŝlos por redukti frikon kaj usuron inter la ŝpaltoj kaj la statoro.

Rotaciaj ŝpaltpompiloj povas krei vakuo ĝis 10-3 Torr kun pompada rapidoj varianta de 0.5 ĝis 1000 L/s.

Pistonpompiloj

Pistonpompiloj estas alia tipo de pozitivaj dislokantaj pompiloj, kiuj uzas unu aŭ pli multajn pistonojn por komprimi gason en cilindroj. La pistonoj moviĝas en kaj el la cilindroj, kiuj havas valvojn je ambaŭ fino por kontroli la gasfluan. Kiam piston moviĝas antaŭen, ĝi premas gason el unu fino de sia cilindro dum ĝi trakiras gason el alia fino tra enirvalvo. Kiam ĝi moviĝas malantaŭen, ĝi fermas sian enirvalvon dum malfermas sian elirvalvon por liberigi komprimitan gason.

Pistonpompiloj povas esti aŭ unuetape aŭ multetape. Unuetapaj pistonpompiloj havas nur unu cilindron por unu piston, dum multetapaj pistonpompiloj havas du aŭ pli multajn cilindrojn konektitajn en serio por unu piston. Multetapaj pistonpompiloj povas krei pli altan vakuo ol unuetapaj pistonpompiloj per komprimado de gaso multfoje antaŭ liberigo.

Pistonpompiloj povas krei vakuo ĝis 10-3 Torr kun pompada rapidoj varianta de 1 ĝis 1000 L/s.

Membranpompiloj

Membranpompiloj estas alia tipo de pozitivaj dislokantaj pompiloj, kiuj uzas flekseblajn membranojn por komprimi gason en ĉambroj. La membranoj estas fixitaj al varoj, kiuj moviĝas en kaj el per elektra motoro aŭ ekscentra kamelo. Kiam membrano moviĝas antaŭen, ĝi premas gason el sia ĉambro tra elirvalvo dum ĝi trakiras gason el alia ĉambro tra enirvalvo. Kiam ĝi moviĝas malantaŭen, ĝi fermas sian elirvalvon dum malfermas sian enirvalvon por permesi gasfluon.

Membranpompiloj estas seka pompiloj, kiuj ne uzas oleon aŭ aliajn fluidojn kiel lubrikantojn aŭ sealantojn. Ili estas taŭgaj por pompado de korozivaj, flamigeblaj aŭ sensentaj gasoj, kiuj ne povas esti kontamitaj per oleo. Ili ankaŭ povas funkci en iu orientiĝo sen afektado de ilia efektiveco.

Membranpompiloj povas krei vakuo ĝis 10-3 Torr kun pompada rapidoj varianta de 0.1 ĝis 100 L/s.

Skrupompiloj