Pompa vakum adalah perangkat yang mengeluarkan molekul gas dari ruang tertutup atau wadah, menciptakan vakum sebagian 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 penyaringan vakum.
Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan apa itu pompa vakum, bagaimana cara kerjanya, apa fitur utama dan jenisnya, serta beberapa aplikasi umumnya.
Pompa vakum didefinisikan sebagai perangkat yang mengurangi tekanan di dalam ruang atau wadah dengan mengeluarkan 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 tingkat kebocoran sistem.
Pompa vakum pertama diciptakan 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 memisahkan mereka karena tekanan atmosfer yang bekerja pada mereka. Kemudian, Robert Boyle dan Robert Hooke meningkatkan desain Guericke dan melakukan percobaan tentang sifat-sifat vakum.
Ada tiga fitur utama yang mengkarakterisasi pompa vakum:
Tekanan buang
Tingkat vakum
Kecepatan pompa
Tekanan buang adalah tekanan yang diukur di outlet pompa. Tekanan ini bisa sama atau lebih rendah dari tekanan atmosfer. Pompa vakum yang berbeda memiliki rating tekanan buang yang berbeda. Biasanya, pompa untuk menciptakan vakum tinggi memiliki tekanan buang rendah. Misalnya, untuk menciptakan vakum sangat tinggi sebesar 10-4 atau 10-7 Torr (satuan tekanan), dibutuhkan 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 lainnya atau kompresor. Tekanan yang diciptakan oleh pompa pendukung disebut tekanan pendukung atau tekanan depan.
Tingkat vakum adalah tekanan minimum yang dapat diciptakan 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 tingkat kebocoran sistem.
Kecepatan pompa didefinisikan sebagai laju di mana pompa dapat mengeluarkan molekul gas dari ruang atau wadah pada tekanan tertentu. Kecepatan pompa 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.
Ada banyak jenis pompa vakum yang tersedia di pasaran. Mereka dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama: pompa penempatan positif dan pompa kinetik.
Pompa penempatan 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 penempatan positif adalah:
Pompa vane rotari
Pompa piston
Pompa diafragma
Pompa skru
Pompa scroll
Blower Roots
Pompa vane rotari adalah salah satu jenis pompa penempatan positif yang paling umum.
Mereka terdiri dari rotor silinder dengan vane radial yang geser masuk dan keluar 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 rotari bisa berupa tersegel minyak atau kering.
Pompa vane rotari 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 rotari kering tidak menggunakan minyak tetapi mengandalkan bahan atau lapisan lain untuk mengurangi gesekan dan aus antara vane dan stator.
Pompa vane rotari dapat menciptakan vakum hingga 10-3 Torr dengan kecepatan pompa berkisar dari 0.5 hingga 1000 L/s.
Pompa piston adalah jenis lain dari pompa penempatan positif yang menggunakan satu atau lebih piston untuk mengompres gas di dalam silinder. Piston 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 sementara menghisap gas masuk dari ujung lain melalui katup inlet. Saat bergerak mundur, ia menutup katup inlet sambil membuka katup outlet untuk melepaskan gas yang telah dikompres.
Pompa piston bisa berupa tahap tunggal atau multi-tahap. Pompa piston tahap tunggal memiliki hanya satu silinder per piston, sementara pompa piston multi-tahap memiliki dua atau lebih silinder yang terhubung secara seri per piston. Pompa piston multi-tahap dapat menciptakan vakum yang lebih tinggi daripada pompa piston tahap tunggal 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 adalah jenis lain dari pompa penempatan positif yang menggunakan diafragma fleksibel untuk mengompres gas di dalam ruang. 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 menghisap gas masuk dari ruang lain melalui katup inlet. Saat bergerak mundur, ia menutup katup outlet sambil membuka katup inlet 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 apapun 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 skru adalah jenis lain dari pompa penempatan positif yang menggunakan dua skru saling menyilang untuk mengompres gas di dalam ruang. Skru berputar dalam arah berlawanan di dalam rumah silinder yang memiliki port inlet dan outlet di kedua ujungnya. Saat skru berputar, mereka memindahkan gas sepanjang benangnya dari inlet ke outlet sambil mengurangi volumenya dan meningkatkan tekanannya.
Pompa skru bisa berupa tersegel minyak atau kering. Pompa skru tersegel minyak menggunakan minyak sebagai pelumas dan segel antara skru dan rumah. Minyak juga membantu mendinginkan dan menghilangkan beberapa molekul gas dari sistem. Pompa skru kering tidak menggunakan minyak tetapi mengandalkan bahan atau lapisan lain untuk mengurangi gesekan dan aus antara skru dan rumah.
Pompa skru dapat menciptakan vakum hingga 10-3 Torr dengan kecepatan pompa berkisar dari 10 hingga 1000 L/s.
