Pompa Bakuan: Uri, mga Application, at Paano Sila Gumagana

Ang vacuum pump ay isang aparato na nag-aalis ng mga molikula ng gas mula sa isang sealed chamber o container, na nagpapabuo ng partial o complete vacuum. Ang mga vacuum pump ay malawakang ginagamit sa iba't ibang industriya at larangan ng pananaliksik, tulad ng aerospace, electronics, metallurgy, chemistry, medicine, at biotechnology. Maaari ring gamitin ang mga vacuum pump para sa mga aplikasyon tulad ng vacuum packaging, vacuum forming, vacuum coating, vacuum drying, at vacuum filtration.

Sa artikulong ito, ipaliwanag natin kung ano ang vacuum pumps, paano sila gumagana, ano ang kanilang pangunahing mga tampok at uri, at ano ang ilan sa kanilang karaniwang mga aplikasyon.

Ano ang Vacuum Pump?

Ang vacuum pump ay inilalarawan bilang isang aparato na binabawasan ang presyon sa loob ng chamber o container sa pamamagitan ng pag-aalis ng mga molikula ng gas dito. Ang antas ng vacuum na nakuha ng isang vacuum pump ay depende sa maraming factor, tulad ng disenyo ng pump, uri ng gas na inilalapat, volume ng chamber, temperatura ng gas, at leakage rate ng sistema.

Ang unang vacuum pump ay nilikha ni Otto von Guericke noong 1650. Ipinakita niya ang kanyang aparato sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang hemispheres na in-evacuate ng kanyang pump at pagkatapos ay pinagsama. Ipinakita niya na hindi kayang hiwalayin ang mga ito ng mga team ng kabayo dahil sa atmospheric pressure na nagsisilbing pwersa sa kanila. Sa pagkaraan, sina Robert Boyle at Robert Hooke ay nag-improve sa disenyo ni Guericke at nag-conduct ng mga eksperimento sa mga katangian ng vacuum.

Ano ang Pangunahing Tampok ng Vacuum Pump?

May tatlong pangunahing tampok ang naglalarawan ng isang vacuum pump:

• Exhaust pressure

• Degree of vacuum

• Pumping speed

Exhaust Pressure

Ang exhaust pressure ay ang presyon na sinusukat sa outlet ng pump. Ito ay maaaring kapareho o mas mababa sa atmospheric pressure. May iba't ibang rating ang iba't ibang vacuum pump para sa iba't ibang exhaust pressures. Normal na ang mga pump para sa high vacuum ay may mababang exhaust pressure. Halimbawa, para makagawa ng napakataas na vacuum ng 10-4 o 10-7 Torr (unit ng pressure), kinakailangan ang napakababang exhaust pressure ng pump.

Ang ilang high-vacuum pump ay nangangailangan ng backing pump upang mapanatili ang mababang exhaust pressure bago sila makapag-operate. Ang backing pump ay maaaring isa pang uri ng vacuum pump o compressor. Ang pressure na nabubuo ng backing pump ay tinatawag na backing pressure o forepressure.

Degree of Vacuum

Ang degree of vacuum ay ang minimum na presyon na maaaring gawin ng isang vacuum pump sa loob ng chamber o container. Ito rin ay kilala bilang ultimate pressure o base pressure. Teoretikal na, imposible itong mag-create ng absolute vacuum (zero pressure) sa loob ng chamber, ngunit praktikal na maaari itong gawin ang napakababang pressure ng about 10-13 Torr o mas mababa.

Ang degree of vacuum na nakuha ng isang vacuum pump ay depende sa maraming factor, tulad ng disenyo ng pump, uri ng gas na inilalapat, volume ng chamber, temperatura ng gas, at leakage rate ng sistema.

Pumping Speed

Ang pumping speed ay inilalarawan bilang ang rate kung saan maaaring alisin ng pump ang mga molikula ng gas mula sa chamber o container sa isang given pressure. Ito ay sinusukat sa units ng volume per time, tulad ng liters per second (L/s), cubic feet per minute (CFM), o cubic meters per hour (m3/h). Ang pumping speed ay kilala rin bilang suction capacity o throughput.

Ang pumping speed ay depende sa maraming factor, tulad ng disenyo ng pump, uri ng gas na inilalapat, pressure difference sa pagitan ng inlet at outlet ng pump, at ang conductance ng sistema.

Ano ang Mga Uri ng Vacuum Pumps?

Maraming uri ng vacuum pump ang magagamit sa merkado. Maaari silang ikategorya sa dalawang pangunahing kategorya: positive displacement pumps at kinetic pumps.

Positive Displacement Pumps

Ang mga positive displacement pumps ay gumagana sa pamamagitan ng pag-trap ng fixed volume ng gas sa inlet at pagkatapos ay pagsiksik nito sa mas mataas na pressure sa outlet. Maaari silang lumikha ng low to medium vacuums (hanggang 10-3 Torr). Ilang halimbawa ng positive displacement pumps ay:

• Rotary vane pumps

• Piston pumps

• Diaphragm pumps

• Screw pumps

• Scroll pumps

• Roots blowers

Rotary Vane Pumps

Ang rotary vane pumps ay isa sa mga pinaka-karaniwang uri ng positive displacement pumps.

Ito ay binubuo ng cylindrical rotor na may radial vanes na sumuslide pabalik-balik habang umiikot ang rotor sa loob ng stator. Ang mga vanes ay naghihiwa ng espasyo sa pagitan ng rotor at stator sa mga chamber na nagbabago ang volume habang lumilipat mula inlet hanggang outlet. Habang lumilipat ang chamber mula inlet hanggang outlet, ito ay nakakakuha ng gas sa mababang pressure at pagkatapos ay nasisiksik ito sa mataas na pressure bago ililigtas sa outlet.

Maaaring maging oil-sealed o dry ang mga rotary vane pumps.

Ang oil-sealed rotary vane pumps ay gumagamit ng oil bilang lubricant at sealant sa pagitan ng vanes at stator. Tumutulong din ang oil sa pagpapalamig at pag-alis ng ilang molikula ng gas sa sistema. Ang dry rotary vane pumps naman ay hindi gumagamit ng oil ngunit umaasa sa iba pang materyales o coatings upang mabawasan ang friction at wear sa pagitan ng vanes at stator.

Maaaring lumikha ng vacuums hanggang 10-3 Torr ang mga rotary vane pumps, na may pumping speeds na nasa range mula 0.5 hanggang 1000 L/s.

Piston Pumps

Ang piston pumps ay isa pang uri ng positive displacement pump na gumagamit ng isang o higit pang pistons upang siksikin ang gas sa loob ng cylinders. Ang mga pistons ay lumilipat pabalik-balik sa loob ng cylinders na may valves sa parehong dulo upang kontrolin ang flow ng gas. Habang lumilipat ang piston pataas, ito ay nagpupush ng gas palabas ng isang dulo ng cylinder habang nagdidraw ng gas mula sa ibang dulo sa pamamagitan ng inlet valve. Habang lumilipat pababa, ito ay nagsasara ng inlet valve habang binubuksan ang outlet valve upang iligtas ang compressed gas.

Maaaring single-stage o multi-stage ang mga piston pumps. Ang single-stage piston pumps ay may isang cylinder lang per piston, samantalang ang multi-stage piston pumps ay may dalawa o higit pang cylinders na konektado sa series per piston. Maaaring lumikha ng mas mataas na vacuum ang multi-stage piston pumps kaysa sa single-stage piston pumps sa pamamagitan ng pag-siksik ng gas maraming beses bago iligtas ito.

Maaaring lumikha ng vacuums hanggang 10-3 Torr ang mga piston pumps, na may pumping speeds na nasa range mula 1 hanggang 1000 L/s.

Diaphragm Pumps

Ang diaphragm pumps ay isa pang uri ng positive displacement pump na gumagamit ng flexible diaphragms upang siksikin ang gas sa loob ng chambers. Ang mga diaphragms ay nakakabit sa rods na lumilipat pabalik-balik sa pamamagitan ng electric motor o eccentric cam. Habang lumilipat ang diaphragm pataas, ito ay nagpupush ng gas palabas ng chamber sa pamamagitan ng outlet valve habang nagdidraw ng gas mula sa ibang chamber sa pamamagitan ng inlet valve. Habang lumilipat pababa, ito ay nagsasara ng outlet valve habang binubuksan ang inlet valve upang payagan ang flow ng gas.

Ang diaphragm pumps ay dry pumps na hindi gumagamit ng oil o iba pang fluid bilang lubricants o sealants. Sila ay angkop para sa pagpump ng corrosive, flammable, o sensitive gases na hindi maaaring ma-contaminate ng oil. Maaari rin silang mag-operate sa anumang orientation nang walang epekto sa kanilang performance.

Maaaring lumikha ng vacuums hanggang 10-3 Torr ang mga diaphragm pumps, na may pumping speeds na nasa range mula 0.1 hanggang 100 L/s.

Screw Pumps

Ang screw pumps ay isa pang uri ng positive displacement pump na gumagamit ng dalawang intermeshing screws upang siksikin ang gas sa loob ng chambers. Ang mga screws ay umiikot sa opposite directions sa loob ng cylindrical housings na may inlet at outlet ports sa parehong dulo. Habang umiikot ang mga screws, sila ay lumilipat ng gas sa kanilang threads mula sa inlet hanggang sa outlet habang binabawasan ang volume at tinataas ang pressure nito.

Maaaring maging oil-sealed o dry ang mga screw pumps. Ang oil-sealed screw pumps ay gumagamit ng oil bilang lubricant at sealant sa pagitan ng screws at housings. Tumutulong din ang oil sa pagpapalamig at pag-alis ng ilang molikula ng gas sa sistema. Ang dry screw pumps naman ay hindi gumagamit ng oil ngunit umaasa sa iba pang materyales o coatings upang mabawasan ang friction at wear sa pagitan ng screws at housings.

Maaaring lumikha ng vacuums hanggang 10