پمپ ها و سیستم های خلاء مکانیکی

نمایش تمام سازندگان پمپ ها و سیستم های خلاء مکانیکی

پمپ های مکانیکی با اثر بر روی خواص چسبناک گاز یا سیال در حال تخلیه با استفاده از دستگاه های مکانیکی مانند پیستون ها، پنجه ها، مارپیچ های اسکرول و دیافراگم ها خلاء تولید می کنند.

انواع پمپ خلاء مکانیکی بر اساس تکنولوژی یا مکانیسم مورد استفاده گروه بندی می شوند. پایگاه داده GlobalSpec SpecSearch شامل تعداد زیادی انواع مختلف پمپ خلاء مکانیکی است.

پمپ های گریز از مرکز

پمپ های گریز از مرکز بر اساس اصل جنبشی/ دینامیکی کار می کنند و از سرعت و تکانه برای حرکت سیالات استفاده می کنند. پمپ های گریز از مرکز از فن ها و پروانه هایی استفاده می کنند که سرعت سیال را از طریق نیروی گریز از مرکز تولید می کنند. سرعت پمپاژ این پمپ ها بسته به خواص سیال مورد پمپاژ متفاوت خواهد بود. برای اطلاعات بیشتر در مورد پمپ های گریز از مرکز، به راهنمای انتخاب پمپ های گریز از مرکز مراجعه کنید .

دمنده محوری - دمنده های محوری روتورهای چند تیغه ای هستند که سرعت محوری را منتقل می کنند که به فشار تبدیل می شود. دمنده های محوری معمولاً دبی بسیار بالایی دارند. برای اطلاعات مرتبط در مورد پمپ های جریان محوری، از راهنمای انتخاب پمپ های جریان محوری دیدن کنید .

دمنده گریز از مرکز - دمنده های سانتریفیوژ پروانه هایی با سرعت بالا هستند که جریان هوای شعاعی تولید می کنند. سرعت به انرژی فشار تبدیل می شود. هوای تخلیه شده به صورت شعاعی به سمت بیرون در مقابل دیواره دمنده جریان دارد، برخلاف دمنده های محوری لوله ای.

دمنده احیا کننده  - دمنده های احیا کننده مشابه دمنده های گریز از مرکز هستند. آنها دارای محفظه های جریان هوا هستند که برای ایجاد فشار بالاتر طراحی شده اند. هوا به صورت شعاعی به سمت بیرون در امتداد تیغه به دیواره محفظه جریان می یابد، پس از آن به سمت ریشه شکاف تیغه بعدی جریان می یابد و چرخه را تکرار می کند. بنابراین جریان هوا چندین "مرحله" فشرده سازی را ایجاد می کند.

پمپ های جابجایی مثبت

اکثر پمپ های خلاء مکانیکی بر اساس اصل جابجایی مثبت کار می کنند که در آن سیال به صورت مکانیکی از داخل یک محفظه حجم ثابت رانده می شود. پمپ های خلاء جابجایی مثبت برای همه گازها سرعت پمپاژ یکسانی دارند (که در زیر توضیح داده شده است). برای اطلاعات بیشتر در مورد پمپ های جابجایی مثبت، به راهنمای انتخاب پمپ های جابجایی مثبت مراجعه کنید .

پنجه  - پمپ های پنجه ای یا دوار پنجه ای از پنجه های قلاب دار در هم تنیده با طراحی دقیق با تلرانس ها و فاصله های بسیار محکم برای فشرده سازی داخلی بسیار کارآمد استفاده می کنند. آنها معمولاً بدون تماس هستند، اصطکاک و سایش را به حداقل می‌رسانند یا از بین می‌برند. پمپ های پنجه ای فشار نهایی کمی کمتر از 10-1 Torr دارند . آنها در محیط های صنعتی خشن، به ویژه پردازش نیمه هادی و جایی که محتوای بخار آب بالا است، استفاده می شود.

دیافراگم - پمپ های دیافراگمی پمپ های جابجایی مثبت خشک هستند که از طریق نوسان یک دیافراگم انعطاف پذیر خلاء ایجاد می کنند. این نوسان توسط یک میله "تکانی" رفت و برگشتی یا غیرعادی بدون مهر و موم یا قطعات لغزنده هدایت می شود. این طرح سیال پمپ شده را از هرگونه تماس با مکانیزم پمپاژ جدا می کند و خلاء تمیزی را برای کاربردهای تحلیلی فراهم می کند. همچنین این پمپ ها را به عنوان پمپ های پشتیبان پمپ های توربومولکولی با خلاء بالا بسیار مناسب می کند. پمپ های دیافراگمی به خلاء نهایی کمتری (1 تا 10 Torr) دست می یابند، اما اغلب عملکردی آرام و اقتصادی دارند. آنها اغلب دارای دو مرحله به صورت سری برای تولید خلاء کمتر یا به صورت موازی برای تولید سرعت پمپاژ بالاتر هستند. کاربردهای معمولی شامل فیلتراسیون خلاء ساده، تبخیر لایه نازک، تقطیر، حرکت نمونه و خشک کردن ژل است.

خطی - فناوری پمپ خطی از فشار فشرده سازی پیستون کشویی استفاده می کند. با نوسانات الکترومغناطیسی تولید می شود و تمیز و بی صدا است.

حلقه مایع - روتورها و پره های غیرمرکز نصب شده از حلقه مایع در داخل محفظه ها برای فشرده سازی هوا استفاده می کنند. این مایع همچنین گرمای فشرده و ذرات حباب شده در هوا را جذب می کند.

روتور لوبدار (ریشه ها) - در یک روتور لوبدار یا پمپ ریشه، دو لوب ضد چرخش به طور همزمان بدون تماس حرکت می کنند تا به طور مداوم گاز را در پمپ حرکت دهند. هنگامی که توسط یک پره دوار یا پمپ پیستونی پشتیبانی می شود، پمپ های ریشه می توانند فشار نهایی 10-4 Torr را به دست آورند. عمل ریشه (لوب چرخشی) برای جابجایی مقادیر زیادی گاز در فشارهای بین 0.01-10 Torr عالی است. این پمپ ها در کاربردهای فرآیند با توان بالا مانند پیوند انتشار، برج های تقطیر و خطوط ساخت IC مورد استفاده قرار می گیرند.

پمپ های پیستونی پمپ های جابجایی مثبت سنتی هستند که از یک یا چند پیستون برای جابجایی هوا در داخل سیلندر برای حرکت سیال و ایجاد خلاء استفاده می کنند. پمپ‌های پیستونی خشک سرعت پمپاژ بالاتری نسبت به پمپ‌های دیافراگمی دارند و در مواردی که نیاز به خلاء تمیز و در نزدیکی خلاء نهایی کار می‌کنند، استفاده می‌شوند. آنها به عنوان پمپ های پشتیبان برای پمپ های توربومولکولی و همچنین برای کاربردهای تحلیلی و آشکارسازهای نشت مناسب هستند. آنها برای پمپاژ رسانه های خورنده یا ساینده مناسب نیستند. برای اطلاعات بیشتر در مورد پمپ های پیستونی برای همه کاربردهای جریان سیال، به راهنمای انتخاب پمپ های پیستونی و پمپ های پیستونی مراجعه کنید .

پیستون محیطی - پیستون های محیطی دارای تنظیمات چند روتور هستند که هر کدام دارای دو "بال" هستند. بالها در طول چرخش هوا را در مقابل دیواره بیرونی به دام می اندازند و آن را در حرکت چرخشی خود به سمت خروجی فشرده می کنند. بال های دو روتور در ضربات فشرده سازی متناوب می شوند.

پیستون رفت و برگشتی - این پمپ ها از پیستون هایی استفاده می کنند که در یک سیلندر به سمت بالا و پایین حرکت می کنند که از نظر طراحی شبیه به موتورهای احتراق داخلی 2 یا 4 زمانه است. آنها خلاء نهایی بالا تا 2x10 -2 Torr تولید می کنند. آنها معمولا برای خشن کردن قفل های بار در سیستم های پردازش MBE و UHV استفاده می شوند.

پیستون گهواره ای - پیستون های گهواره ای شبیه پیستون های رفت و برگشتی هستند، اما مفصلی نیستند. این پیستون ها با حرکت غیرمنتظره حرکت می کنند.

پیستون دوار - پیستون‌های دوار یا بادامک‌ها به‌طور غیرعادی می‌چرخند و هوا را از طریق یک سوپاپ برگشت در «فشرده‌سازی» یا حرکت تخلیه تخلیه می‌کنند، در حالی که هوا از برنامه خلاء در پشت آن پر می‌شود. آنها به طور گسترده برای پشتیبان پمپ های ریشه بزرگ و / یا پمپ های انتشار متصل به کوره های خلاء اندازه تولید استفاده می شوند.

پره دوار  - پمپ های پره ای دوار، پمپ های جابجایی چرخشی مهر و موم شده هستند. آنها دارای روتورهای غیرعادی نصب شده و پره های کشویی هستند که هوا را در محفظه های با حجم کم فشرده می کنند. آنها را می توان به طور جهانی در تمام محدوده های خلاء کم و متوسط ​​به کار برد. پمپ های پره دوار خشن تک مرحله ای دارای فشار نهایی حدود 10-2 Torr هستند در حالی که نسخه های دو مرحله ای دارای فشار حداکثر 10-3 Torr هستند. پمپ های پره خشن عمدتاً به عنوان پمپ های پشتیبان ریشه یا پمپ های با خلاء بالا استفاده می شوند. پمپ های پره درشت در خشک کردن انجمادی، فیلتر خلاء، اشباع خلاء، جابجایی مواد، بسته بندی گوشت، و سیستم های خلاء "خانه" استفاده می شود.

پیچ دوار - پیچ های دوار دارای دو یا چند دوک با پیچ های در هم تنیده هستند که برعکس می چرخند و "محفظه های" پیشروی محوری ایجاد می کنند که هوا را از مکش به تخلیه منتقل می کند. پمپ های بزرگتر اغلب دارای مکش دوگانه هستند که در آن هوا از دو انتها به یک درگاه تخلیه مرکزی وارد می شود. پمپ‌های پیچ روتاری فشار نهایی را در محدوده 10-3 Torr ایجاد می‌کنند. آنها از دریچه استفاده نمی کنند، بدون پالس هستند و وزن کمتری نسبت به پمپ های پیستونی رفت و برگشتی دارند. مصالح ساختمانی برای تناسب با محیط های خشن و گازها و ذرات تهاجمی موجود در فرآیندهای اچینگ نیمه هادی و CVD انتخاب می شوند. آنها همچنین برای پشتیبان گیری پمپ های انتقال خشک و با خلاء بالا یا پمپ های اولیه برای پمپ های جذب استفاده می شوند.

اسکرول - در فناوری اسکرول، هوا با فشرده شدن هوای ورودی بین سطوح مارپیچ‌های پیچ‌خورده جفت‌گیری می‌شود. یک مارپیچ حرکت می کند تا به تدریج هوای تخلیه شده را به سمت اگزوز هل دهد. پمپ های اسکرول به فشار نهایی در محدوده 10-2 Torr دست می یابند. آنها در فرآیندهای تمیز و خشک و به عنوان پمپ های پشتیبان خشک برای پمپ های خلاء بالا استفاده می شوند. آنها نباید خارج از محدوده دمای محیط 5 تا 40 درجه سانتیگراد استفاده شوند.

خلاصه ای از مشخصات کلی انواع پمپ های مکانیکی در جدول زیر آورده شده است.

مقایسه مشخصات پمپ خلاء مکانیکی 

مشخصات

خلاء عملیاتی نهایی (حداکثر) یا فشار نهایی کمترین فشاری است که پمپ خلاء مکانیکی می تواند ایجاد کند (معمولاً در یک زمان تعیین شده). خریداران باید به شرایط یا مفروضات مورد استفاده برای به دست آوردن این مقدار توجه داشته باشند، زیرا تولیدکنندگان ممکن است این رتبه بندی را با استفاده از مفروضاتی ارائه کنند که در شرایط عملیاتی معمولی واقعی نیستند (مثلاً نادیده گرفتن فشار گازهای متراکم شونده مانند بخار آب). رتبه بندی های خلاء که از استاندارد ISO 21360-1 پیروی می کنند از روش های استاندارد برای اندازه گیری عملکرد پمپ خلاء پیروی می کنند.

سرعت پمپاژ یا جریان خلاء نرخ حجمی تخلیه گاز از محفظه خلاء است که معمولاً بر حسب فوت 3 در دقیقه (cfm)، m3 / s، L/min یا gal/min (gpm) داده می‌شود. به صورت ریاضی با معادله تعریف می شود:

S = Q/P

در جایی که S سرعت پمپاژ است، Q توان عملیاتی بار گاز (که در زیر توضیح داده شده است) و P فشار جزئی گاز در ورودی پمپ یا نزدیک آن است. حداکثر سرعت پمپاژ قابل دستیابی یک پمپ (در کل محدوده فشار آن) همیشه به عنوان سرعت پمپاژ نامی آن نامیده می شود و سرعت پمپاژ ذکر شده توسط سازندگان معمولاً به STP (دما و فشار استاندارد) اشاره می شود. سرعت پمپاژ باید مطابق با نیازهای برنامه باشد که به حجم محفظه سیستم، دفع و بارهای گاز فرآیند بستگی دارد. به خاطر داشته باشید که سرعت خود پمپ به ندرت سرعت پمپاژ واقعی در محفظه سیستم است. در دمنده ها و پمپ های خلاء با جابجایی غیرمثبت سرعت نیز با نوع ماده گاز متفاوت است.

نکته انتخاب:  سرعت پمپاژ به طور کلی در شرایط ایده‌آل مشابه فشار نهایی (حداقل حجم، درست در ورودی پمپ، کمترین نرخ خروج گاز ممکن و غیره) تعریف می‌شود. هنگام در نظر گرفتن این مشخصات برای ارزیابی عملکرد پمپ باید روی این جزئیات دقت شود

گذردهی یا بار گاز  مقدار گازی است (یعنی حجم گاز در فشار مشخص) که از یک صفحه در زمان مشخصی عبور می کند. در واحدهای SI، توان عملیاتی اغلب بر حسب Pa-m 3 /s داده می شود. انرژی مورد نیاز برای انتقال مولکول های گاز را در یک صفحه در سیستم یا محفظه تعریف می کند. در دمای مشخص، توان عملیاتی متناسب با دبی جرمی پمپ است. هنگام بحث در مورد نشت سیستم یا جریان برگشتی، توان عملیاتی همچنین می تواند به نرخ نشت حجم ضرب در فشار در سمت خلاء نشت اشاره کند. این میزان نشتی را می توان با توان خروجی پمپ مقایسه کرد.

منحنی سرعت پمپاژ در مقابل فشار نشان می دهد که چگونه فشار تولید شده توسط پمپ خلاء با سرعت پمپاژ تغییر می کند. عملکرد پمپ را در سراسر محدوده کاربرد احتمالی آن توصیف می کند و به کاربران امکان می دهد توانایی پمپ را در شرایط کاری خاص ارزیابی کنند. یک پمپ خلاء کم معمولی ممکن است منحنی عملکردی مانند این داشته باشد:

منحنی عملکرد برای یک پمپ خلاء خشک از نوع پیستون گهواره ای.

قدرت موتور یک مقدار مرجع است که برای مشخص کردن اندازه پمپ خلاء استفاده می شود. منابع مختلف برق برای پمپ های خلاء در بخش بعدی توضیح داده شده است.

منبع تغذیه

پمپ‌های خلاء ممکن است به گونه‌ای طراحی شوند که از یک منبع خاص تغذیه شوند، یا ممکن است بتوانند بر اساس تعدادی از منابع مختلف کار کنند.

هوای فشرده یا سیستم های سیال فشرده قدرت خود را از رسانه های غیرالکتریکی مانند سیال محرکه می گیرند. هوای فشرده رایج ترین است، اما منابع انرژی هیدرولیک یا سایر منابع انرژی امکان پذیر است.

برق DC شامل ورودی باتری و منبع تغذیه است.

ولتاژ موتورهای AC تک فاز شامل 115 ولت / 60 هرتز و 230 ولت / 50 هرتز است.

AC سه فاز مانند 208 ولت یا 337 ولت در بسیاری از پمپ های وکیوم صنعتی استفاده می شود.

پمپ ها ممکن است توسط موتورهای احتراقی که معمولاً با بنزین یا گازوئیل کار می کنند، تغذیه شوند.

پمپ های محرک مغناطیسی  معمولاً از یک میدان مغناطیسی دوار برای به حرکت درآوردن پروانه پمپ استفاده می کنند. این می تواند ساخت و ساز بدون آب بندی را فراهم کند که احتمال آلودگی روغن جریان گاز یا سیال در پمپ را از بین می برد.

روغن کاری

پمپ های خلاء مکانیکی ممکن است بر اساس روش روانکاری یا خشک (بدون روغن) یا آب بندی روغن باشند.

پمپ‌های خشک یا بدون روغن از یاتاقان‌های مهر و موم شده یا سایر فناوری‌های جداسازی برای حذف روغن در قطار سیال استفاده می‌کنند. اغلب پمپ های خشک از یاتاقان های روغن کاری شده استفاده می کنند، بنابراین آنها همیشه واقعاً بدون روغن نیستند. با این حال، آنها پتانسیل آلودگی روغن را در سیستم به حداقل می‌رسانند زیرا برای آب‌بندی به روغن متکی نیستند. پمپ های خشک نسبت به انواع دیگر تحمل بیشتری نسبت به ذرات و بخارات دارند. بیشتر پمپ های دمنده، پیچ، اسکرول، دیافراگمی، پنجه ای و پیستونی پمپ های خلاء خشک هستند.

پمپ های روغنی (که به عنوان پمپ های مرطوب نیز شناخته می شوند) از روغن برای روانکاری و آب بندی یاتاقان ها و قطعات استفاده می کنند. این نوع پمپ ها ممکن است مقدار کمی روغن را به محفظه جریان نشت کنند و در صورت ایجاد مشکل آلودگی روغن نباید از آنها استفاده شود. بیشتر پمپ های دوار پره ای و پیستونی دوار دارای آب بندی روغنی هستند.

انواع مختلفی از روان کننده ها موجود است. خواصی که در انتخاب باید در نظر گرفته شوند عبارتند از روانکاری، پایداری شیمیایی، ویسکوزیته و سازگاری مواد. همچنین تعدادی از سبک های روانکاری برای پمپ های روغنی وجود دارد: 

سبک های روانکاری پاشیدن روغن روی اجزای حمام روغن پاشیده می شود.

روانکاری روغنی که در برخی از سبک های پمپ مکانیکی استفاده می شود، شامل کاربرد سنگین روغن برای قطعات متحرک است. در پمپ هایی که این سبک روانکاری را در خود جای داده اند، احتمال آلودگی روغن وجود دارد.

سبک های فشار مثبت فشار روغن را برای بالاترین سطح روانکاری حفظ می کنند.

نصب

بر اساس ساختار و وزن، پمپ های خلاء را می توان به روش های مختلفی نصب کرد. سبک نصب مورد نیاز به محل پمپ و کاربرد آن بستگی دارد.

نصب روی میز برای پمپ هایی به اندازه کافی کوچک برای نصب یا قرار دادن روی نیمکت یا میز استفاده می شود. این مدل ها ممکن است قابل حمل نیز باشند.

چرخ دستی ها  یا سایر پایه های قابل حمل شامل چرخ ها، چرخ ها یا قاب هایی هستند که به راحتی قابل جابجایی هستند برای جابجایی مکرر پمپ.

پمپ های خلاء بزرگتر ممکن است روی زمین یا روی لغزنده قرار گیرند .

نصب دائمی با سیستم ها یا ایستگاه های بسیار بزرگ که به طور دائم در یک مکان نصب می شوند استفاده می شود.

پیکربندی

پمپ های وکیوم مکانیکی را می توان در تعدادی پیکربندی مختلف بسته به نیاز مشتری خریداری کرد.

پمپ های خلاء مجزا معمولاً برای قرار دادن در سیستم یا فرآیند بزرگتر استفاده می شوند. پمپ های مکانیکی، که معمولاً پمپ های پشتیبان خلاء کم هستند، اغلب به صورت واحدهای جداگانه خریداری می شوند و در سیستم های خلاء بالا بزرگتر گنجانده می شوند.

واحدهای پمپاژ خلاء از دو یا چند پمپ یا مرحله با استفاده از فناوری های مختلف تشکیل شده است که برای افزایش ظرفیت یا بهره مندی از ویژگی های هر نوع به هم متصل یا روی هم چیده می شوند. معمولی ترین ترکیب یک پمپ خلاء بالا است که توسط یک پمپ پشتی مکانیکی پشتیبانی می شود.

سیستم‌های خلاء می‌توانند شامل پمپ‌های متعدد و لوله‌های مرتبط، شیرها، کنترل‌ها، گیرنده‌ها و غیره باشند. این پمپ‌ها همچنین می‌توانند منابع خلاء متمرکز را برای سلول‌ها یا کارخانه‌های تولید یا اتوماسیون نشان دهند.

سازگاری مواد

پمپ‌های خلاء مکانیکی و روان‌کننده‌های مربوطه باید با سیالاتی که حرکت می‌کنند یا می‌گیرند سازگار باشند تا از سایش یا خوردگی جلوگیری کنند و از عملکرد ایمن و تمیز اطمینان حاصل کنند. نوع و قوام گاز مورد استفاده نیز بر عملکرد پمپ تأثیر می گذارد، زیرا بیشتر پمپ ها گازهای مختلفی را با سرعت های مختلف پمپ می کنند. برای مثال، یک کرایوپمپ سرعت پمپاژ بخار آب بسیار بالاتری نسبت به پمپ توربومولکولی خواهد داشت، حتی اگر هر دو پمپ ممکن است دقیقاً سرعت نیتروژن یکسانی داشته باشند.

ویژگی ها

پمپ های خلاء مکانیکی ممکن است تعدادی ویژگی اضافی را در خود جای دهند. پایگاه داده GlobalSpec SpecSearch شامل تعدادی ویژگی اضافی است.

فیلترها و جداکننده ها  - برای محافظت از پمپ های خلاء در برابر سایش و خوردگی استفاده می شود. آنها ذرات یا بخارات را از جریان سیال جدا می کنند یا فیلتر می کنند که ممکن است به قسمت هایی از پمپ آسیب برساند.

کنترل کننده یا پانل های کنترل OEM - برای تنظیم کنترل ها و ارائه عملکردهای اضافی بالاتر از یک دستگیره رگولاتور ساده استفاده می شود.

کنترل توالی سوپاپ - برای کنترل وضعیت شیرها در یک سیستم پمپ خلاء، اغلب از یک پانل مرکزی یا مکان استفاده می شود.

گیج خلاء - یک صفحه، عددی یا انواع دیگر بازخوانی فشار در نقاطی از سیستم خلاء را ارائه می دهد.

تله یکپارچه - برای جلوگیری از جریان برگشتی و آلودگی ناشی از خشن شدن پمپ ها در کاربردهای بهداشتی یا خلاء بالا استفاده می شود. انواع تله یا فن آوری های مختلفی برای جلوگیری از ورود نفت یا بخار آب، هیدروکربن ها و غیره به محفظه طراحی شده است.

بالاست گاز - به هوای اتمسفر اجازه ورود به محفظه تراکم را می دهد تا میعانات موجود در روغن را به حداقل برساند و از خوردگی جلوگیری کند.

یاتاقان مغناطیسی - برای بلند کردن روتور پمپ از طریق شناور مغناطیسی برای از بین بردن تماس و اصطکاک تماس بین دو سطح استفاده می شود.

منبع

globalspec