Pompa Vakum: Jenis Aplikasi dan Cara Kerjanya
Pompa vakum adalah perangkat yang menghilangkan molekul gas dari ruang tertutup atau wadah, menciptakan keadaan vakum parsial atau lengkap. Pompa vakum digunakan secara luas di berbagai industri dan bidang penelitian, seperti penerbangan, elektronik, metalurgi, kimia, kedokteran, dan bioteknologi. Pompa vakum juga dapat digunakan untuk aplikasi seperti pengemasan vakum, pembentukan vakum, pelapisan vakum, pengeringan vakum, dan filtrasi vakum.
Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan apa itu pompa vakum, bagaimana cara kerjanya, apa fitur utama dan jenisnya, serta beberapa aplikasi umumnya.
Apa Itu Pompa Vakum?
Pompa vakum didefinisikan sebagai perangkat yang mengurangi tekanan di dalam ruang atau wadah dengan menghilangkan molekul gas darinya. Tingkat vakum yang dicapai oleh pompa vakum tergantung pada beberapa faktor, seperti desain pompa, jenis gas yang dipompa, volume ruang, suhu gas, dan laju kebocoran sistem.
Pompa vakum pertama ditemukan oleh Otto von Guericke pada tahun 1650. Dia mendemonstrasikan perangkatnya dengan menggunakan dua belahan bola yang dikosongkan oleh pompanya dan kemudian disatukan. Dia menunjukkan bahwa bahkan tim kuda pun tidak dapat memisahkannya karena tekanan atmosfer yang bekerja pada mereka. Kemudian, Robert Boyle dan Robert Hooke memperbaiki desain Guericke dan melakukan eksperimen tentang sifat vakum.
Apa Fitur Utama Pompa Vakum?
Ada tiga fitur utama yang mengkarakterisasi pompa vakum:
Tekanan buang
Tingkat vakum
Kecepatan pompa
Tekanan Buang
Tekanan buang adalah tekanan yang diukur di outlet pompa. Tekanan ini bisa sama dengan atau lebih rendah dari tekanan atmosfer. Berbagai pompa vakum memiliki rating tekanan buang yang berbeda. Biasanya, pompa untuk menciptakan vakum tinggi memiliki tekanan buang yang rendah. Misalnya, untuk menciptakan vakum sangat tinggi sebesar 10-4 atau 10-7 Torr (satuan tekanan), diperlukan tekanan buang pompa yang sangat rendah.
Beberapa pompa vakum tinggi memerlukan pompa pendukung untuk mempertahankan tekanan buang rendah sebelum mereka dapat beroperasi. Pompa pendukung bisa berupa jenis pompa vakum lain atau kompresor. Tekanan yang diciptakan oleh pompa pendukung disebut tekanan pendukung atau tekanan forepressure.
Tingkat Vakum
Tingkat vakum adalah tekanan minimum yang dapat dibuat oleh pompa vakum di dalam ruang atau wadah. Ini juga dikenal sebagai tekanan akhir atau tekanan dasar. Secara teori, tidak mungkin untuk menciptakan vakum absolut (tekanan nol) di dalam ruang, tetapi secara praktis mungkin untuk menciptakan tekanan sangat rendah sekitar 10-13 Torr atau lebih rendah.
Tingkat vakum yang dicapai oleh pompa vakum tergantung pada beberapa faktor, seperti desain pompa, jenis gas yang dipompa, volume ruang, suhu gas, dan laju kebocoran sistem.
Kecepatan Pompa
Kecepatan pompa didefinisikan sebagai laju penghapusan molekul gas dari ruang atau wadah pada tekanan tertentu. Kecepatan ini diukur dalam satuan volume per waktu, seperti liter per detik (L/s), kaki kubik per menit (CFM), atau meter kubik per jam (m3/h). Kecepatan pompa juga dikenal sebagai kapasitas hisap atau throughput.
Kecepatan pompa tergantung pada beberapa faktor, seperti desain pompa, jenis gas yang dipompa, perbedaan tekanan antara inlet dan outlet pompa, dan konduktansi sistem.
Apa Jenis-Jenis Pompa Vakum?
Ada banyak jenis pompa vakum yang tersedia di pasaran. Mereka dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama: pompa displacement positif dan pompa kinetik.
Pompa Displacement Positif
Pompa displacement positif bekerja dengan menangkap volume gas tetap di inlet dan kemudian mengompresnya ke tekanan yang lebih tinggi di outlet. Mereka dapat menciptakan vakum rendah hingga sedang (hingga 10-3 Torr). Beberapa contoh pompa displacement positif adalah:
Pompa vane putar
Pompa piston
Pompa diafragma
Pompa sekrup
Pompa gulungan
Blower roots
Pompa Vane Putar
Pompa vane putar adalah salah satu jenis pompa displacement positif yang paling umum.
Mereka terdiri dari rotor silindris dengan vane radial yang bergerak keluar masuk saat rotor berputar di dalam stator. Vane-vane tersebut membagi ruang antara rotor dan stator menjadi ruang-ruang yang berubah volumenya saat bergerak dari inlet ke outlet. Saat ruang bergerak dari inlet ke outlet, ia menangkap gas pada tekanan rendah dan kemudian mengompresnya ke tekanan tinggi sebelum melepaskannya ke outlet.
Pompa vane putar dapat berupa yang tersegel minyak atau kering.
Pompa vane putar tersegel minyak menggunakan minyak sebagai pelumas dan segel antara vane dan stator. Minyak juga membantu mendinginkan dan menghilangkan beberapa molekul gas dari sistem. Pompa vane putar kering tidak menggunakan minyak tetapi mengandalkan bahan atau lapisan lain untuk mengurangi gesekan dan aus antara vane dan stator.
Pompa vane putar dapat menciptakan vakum hingga 10-3 Torr dengan kecepatan pompa berkisar dari 0.5 hingga 1000 L/s.
Pompa Piston
Pompa piston adalah jenis lain dari pompa displacement positif yang menggunakan satu atau lebih piston untuk mengompres gas di dalam silinder. Piston-piston tersebut bergerak maju mundur di dalam silinder yang memiliki katup di kedua ujungnya untuk mengontrol aliran gas. Saat piston bergerak maju, ia mendorong gas keluar dari satu ujung silindernya sambil menarik gas masuk dari ujung lain melalui katup inlet. Saat bergerak mundur, ia menutup katup inletnya sambil membuka katup outletnya untuk melepaskan gas yang telah dikompres.
Pompa piston dapat berupa single-stage atau multi-stage. Pompa piston single-stage memiliki hanya satu silinder per piston, sementara pompa piston multi-stage memiliki dua atau lebih silinder yang terhubung secara seri per piston. Pompa piston multi-stage dapat menciptakan vakum yang lebih tinggi daripada pompa piston single-stage dengan mengompres gas beberapa kali sebelum melepaskannya.
Pompa piston dapat menciptakan vakum hingga 10-3 Torr dengan kecepatan pompa berkisar dari 1 hingga 1000 L/s.
Pompa Diafragma
Pompa diafragma adalah jenis lain dari pompa displacement positif yang menggunakan diafragma fleksibel untuk mengompres gas di dalam ruang. Diafragma-diafragma tersebut terpasang pada batang yang bergerak maju mundur oleh motor listrik atau cam eksentrik. Saat diafragma bergerak maju, ia mendorong gas keluar dari ruangnya melalui katup outlet sambil menarik gas masuk dari ruang lain melalui katup inlet. Saat bergerak mundur, ia menutup katup outletnya sambil membuka katup inletnya untuk memungkinkan aliran gas.
Pompa diafragma adalah pompa kering yang tidak menggunakan minyak atau cairan lain sebagai pelumas atau segel. Mereka cocok untuk memompa gas korosif, mudah terbakar, atau sensitif yang tidak boleh terkontaminasi oleh minyak. Mereka juga dapat beroperasi dalam orientasi apa pun tanpa mempengaruhi kinerja mereka.
Pompa diafragma dapat menciptakan vakum hingga 10-3 Torr dengan kecepatan pompa berkisar dari 0.1 hingga 100 L/s.
Pompa Sekrup
Pompa sekrup adalah jenis lain dari pompa displacement positif yang menggunakan dua sekrup yang saling bersilangan untuk mengompres gas di dalam ruang. Sekrup-sekrup tersebut berputar dalam arah yang berlawanan di dalam housing silindris yang memiliki port inlet dan outlet di kedua ujungnya. Saat sekrup berputar, mereka memindahkan gas sepanjang benangnya dari inlet ke outlet sambil mengurangi volumenya dan meningkatkan tekanannya.
Pompa sekrup dapat berupa yang tersegel minyak atau kering. Pompa sekrup tersegel minyak menggunakan minyak sebagai pelumas dan segel antara sekrup dan housing. Minyak juga membantu mendinginkan dan menghilangkan beberapa molekul gas dari sistem. Pompa sekrup kering tidak menggunakan minyak tetapi mengandalkan bahan atau lapisan lain untuk mengurangi gesekan dan aus antara sekrup dan housing.
Pompa sekrup dapat menciptakan vakum hingga 10-3 Torr dengan kecepatan pompa berkisar dari 10 hingga 1000 L/s.
