Szivattyúk: Típusok Alkalmazások és Működésük

A vakuum pompa egy eszköz, amely gáz molekulákat távolít el egy zárt tartályból vagy konténerből, így részleges vagy teljes vakuumot hoz létre. A vakuum pompák széles körben használódnak különböző iparágakban és kutatási területeken, mint például az űrtechnika, az elektrotechnika, a metallurgia, a kémia, az orvostudomány és a biotechnológia. A vakuum pompákat más alkalmazásokhoz is használják, mint például a vakuum csomagolás, a vakuum formálás, a vakuum bevonat, a vakuum szárítás és a vakuum szűrés.

Ebben a cikkben megmagyarázzuk, mi a vakuum pompa, hogyan működik, milyen fő jellemzői és típusai vannak, valamint milyen közös alkalmazásai vannak.

Mi a vakuum pompa?

A vakuum pompa olyan eszköz, amely csökkenti a nyomást egy tartályon vagy konténeren belül, gáz molekulákat távolítva. A vakuum pompa által elért vakuum mértéke függ több tényezőtől, mint például a pompa tervezése, a pumpált gáz típusa, a tartály kötet, a gáz hőmérséklete és a rendszer lecsapódási sebessége.

Az első vakuum pompa Otto von Guericke által volt feltalálva 1650-ben. Ő demonstrálta eszközét, két hemiszférát használva, amelyeket pompa segítségével evakuált, majd összekötött. Mutatta, hogy még a lószámok sem tudják elválasztani őket, mert az atmoszférikus nyomás hatott rajtuk. Később Robert Boyle és Robert Hooke javította Guericke tervezését, és kísérleteket végeztek a vakuum tulajdonságain.

Milyen fő jellemzői vannak a vakuum pompának?

Három fő jellemző jellemzi a vakuum pompát:

• Kibocsátási nyomás

• Vakuum mértéke

• Pumpázási sebesség

Kibocsátási nyomás

A kibocsátási nyomás a pompa kimenetén mért nyomás. Ez lehet azonos vagy alacsonyabb, mint az atmoszférikus nyomás. Különböző vakuum pompák különböző kibocsátási nyomásra vannak beállítva. Általában, a magas vakuumot létrehozó pompák alacsony kibocsátási nyomásra vannak beállítva. Például, ha nagyon magas vakuumot (10-4 vagy 10-7 Torr) szeretnénk létrehozni, akkor a pompa kibocsátási nyomása nagyon alacsonynak kell lennie.

Néhány magas vakuum pompa működéséhez egy háttér pompa szükséges, hogy alacsony kibocsátási nyomást fenntartsa. A háttér pompa egy másik vakuum pompa vagy kompresszor lehet. A háttér pompa által létrehozott nyomást háttérnyomásnak vagy előnyomásnak nevezik.

Vakuum mértéke

A vakuum mértéke a vakuum pompa által egy tartályon vagy konténeren belül létrehozható minimális nyomás. Ezt az ultimate nyomásként vagy alapnyomásként is emlegetik. Elméletileg lehetetlen abszolút vakuumot (nulla nyomás) létrehozni egy tartályon belül, de gyakorlatilag lehetséges nagyon alacsony nyomást, mint például 10-13 Torr vagy annál alacsonyabbat létrehozni.

A vakuum pompa által elért vakuum mértéke függ több tényezőtől, mint például a pompa tervezése, a pumpált gáz típusa, a tartály kötet, a gáz hőmérséklete és a rendszer lecsapódási sebessége.

Pumpázási sebesség

A pumpázási sebesség azt jelenti, hogy a pompa milyen sebességgel tudja eltávolítani a gáz molekulákat egy tartályon vagy konténeren belül adott nyomás mellett. Mennyiségi egységekben mérik, mint például liter per másodperc (L/s), köbméter per perc (m³/min) vagy köbméter per óra (m³/h). A pumpázási sebességet szívókapacitásnak vagy áteresztési sebességnek is nevezik.

A pumpázási sebesség függ több tényezőtől, mint például a pompa tervezése, a pumpált gáz típusa, a pompa bemeneti és kimeneti nyomásának különbsége, és a rendszer átviteli képessége.

Milyen típusú vakuum pompák vannak?

Számos típusú vakuum pompa található a piacra. Ezeket két fő kategóriába sorolhatjuk: pozitív elmozdítású pompák és kinetikus pompák.

Pozitív elmozdítású pompák

A pozitív elmozdítású pompák úgy működnek, hogy rögzített térfogatú gázt fognak a bemeneten, majd meghatározott nyomásra tömörítik a kimeneten. Alacsony és közepes vakuumot (10-3 Torr-ig) tudnak létrehozni. Néhány példa a pozitív elmozdítású pompákra:

• Forgólap pompák

• Hengerek pompák

• Membrán pompák

• Csavar pompák

• Görgető pompák

• Roots szárnyak

Forgólap pompák

A forgólap pompák a leggyakrabban használt pozitív elmozdítású pompák közé tartoznak.

Egy hengeres forgólap pompában radiális lapok vannak, amelyek a forgólap forgása során kifelé és befelé mozdulnak. A lapok osztják a térképet a forgólap és a stator között, és változó térfogatú kamrákká alakítják. Amikor egy kamra a bemenetről a kimenetre halad, alacsony nyomású gázt fog, majd tömöríti, és magas nyomásra tömörítve kivenni a kimenetre.

A forgólap pompák lehetnek olaj-sejtett vagy száraz.

Az olaj-sejtett forgólap pompák olajt használnak szellőzésre és szigetelésre a lapok és a stator között. Az olaj segít hűteni és néhány gáz molekulát eltávolítani a rendszerből. A száraz forgólap pompák nem használnak olajt, hanem más anyagokat vagy bevonatokat használnak a súrlódás és a hanyatlás csökkentésére a lapok és a stator között.

A forgólap pompák 10-3 Torr-ig vakuumot tudnak létrehozni, a pumpázási sebességük pedig 0,5 és 1000 L/s között mozog.

Hengerek pompák

A hengerek pompák egy másik típusú pozitív elmozdítású pompa, amely egy vagy több hengerben gázt tömöríti. A hengerek két végén van egy-egy kapcsoló, amely a gáz áramlását szabályozza. Amikor egy henger előrefelé mozdul, a gázt kiveni a henger egyik végéről, miközben a másik végén a bemeneti kapcsolóval beszívja a gázt. Miközben hátrafelé mozdul, bezárja a bemeneti kapcsolót, miközben a kimeneti kapcsolóval kiveni a tömörített gázt.

A hengerek pompák lehetnek egyetlen szintűek vagy többszintűek. Az egyetlen szintű hengerek pompák csak egy hengert tartalmaznak hengerenként, míg a többszintű hengerek pompák két vagy több hengert tartalmaznak sorban hengerenként. A többszintű hengerek pompák magasabb vakuumot tudnak létrehozni, többször tömörítve a gázt, mielőtt kivennék.

A hengerek pompák 10-3 Torr-ig vakuumot tudnak létrehozni, a pumpázási sebességük pedig 1 és 1000 L/s között mozog.

Membrán pompák

A membrán pompák egy másik típusú pozitív elmozdítású pompa, amely rugalmas membránokkal tömöríti a gázt a kamrákban. A membránok csavarként vannak rögzítve, amelyek egy elektrikus motor vagy egy excentrikus kamera által előre-hátra mozdulnak. Amikor a membrán előrefelé mozdul, a gázt kiveni a kamrából a kimeneti kapcsolóval, miközben a bemeneti kapcsolóval beszívja a gázt. Amikor hátrafelé mozdul, bezárja a kimeneti kapcsolót, miközben a bemeneti kapcsolóval engedi át a gázt.

A membrán pompák száraz pompák, amelyek nem használnak olajt vagy más folyadékot szellőzésre vagy szigetelésre. alkalmasak korrodáló, lángoló vagy érzékeny gázok szívására, amelyek nem szennyezhetők olajjal. Bármilyen orientációban is működhetnek, anélkül, hogy a teljesítményük megváltozna.

A membrán pompák 10-3 Torr-ig vakuumot tudnak létrehozni, a pumpázási sebességük pedig 0,1 és 100 L/s között mozog.

Tipp