Conoscere le basi dei principi di funzionamento delle pompe a diffusione è il modo migliore per avere il polso dell'azienda, indipendentemente dalla divisione in cui si lavora o da quanto strettamente si è coinvolti nel loro funzionamento quotidiano. Se la vostra azienda le utilizza, è utile conoscere le basi. Per esempio, aiuta a salvaguardare dalle inefficienze dei processi e assicura di sapere come individuare un prodotto di qualità o identificare quando è necessaria la manutenzione. Ecco una rapida introduzione per iniziare.
Principi di funzionamento della pompa a diffusione
L'olio della pompa a diffusione viene bollito in un vapore nella sezione della caldaia della pompa (vedi figura 1) e accelerato a velocità sonica (come vapore) attraverso getti precisamente controllati.
Figura 1. Sezione della caldaia su una pompa a diffusione DIJ20.
Questi getti sono progettati in modo da produrre una cortina d'olio che copre l'intero diametro della pompa (vedi figura 2).
Figura 2. La "cortina" di vapore dell'olio
Di solito le moderne pompe a diffusione hanno quattro o cinque stadi di compressione, il che significa quattro o cinque cortine d'olio separate in serie. Ogni stadio cattura il gas sopra la cortina d'olio e lo espelle sotto la cortina, e ogni stadio successivo ha getti che hanno cortine progressivamente più corte. Una cortina più lunga fornisce una grande superficie per afferrare le molecole sopra di essa, ma a spese della resistenza della cortina. Immaginate di avere il pollice sull'estremità di un tubo da giardino che crea uno spruzzo. Notate che l'acqua rimane in un foglio per una certa distanza prima di rompersi in piccole gocce. Lo stesso vale per le cortine d'olio in una pompa di diffusione. Se la cortina si rompe, parte del gas sottostante soffierà all'indietro, creando una perdita di pompaggio.
Così, man mano che la pressione aumenta attraverso gli stadi di compressione, le cortine diventano sempre più corte. In una pompa a cinque stadi, l'ultimo stadio è un flusso di vapore ad alto volume e alta velocità che trascina i gas pompati allo scarico. Il quinto stadio riduce la contropressione su ciascuno dei quattro stadi precedenti, il che aiuta la cortina d'olio a mantenere la sua integrità con pressioni di ingresso della pompa più elevate.
Figura 3. Cinque stadi di compressione
Le pompe a diffusione hanno due fattori primari che fanno funzionare la pompa: il calore e la geometria interna. Ha un principio di funzionamento molto semplice, ma può essere molto impegnativo da progettare e produrre a causa degli stretti vincoli in cui operano questi due fattori. Ugelli a getto più stretti fanno sì che la caldaia della pompa lavori a una pressione e a una temperatura più elevate, il che può creare una cortina d'olio più forte, ma può renderla più incline alla turbolenza e alla perdita di prestazioni se viene immessa troppa potenza nella caldaia dai riscaldatori. Una maggiore distanza tra i getti può far funzionare la caldaia a una pressione e una temperatura più basse, ma può richiedere più potenza per guidare un flusso di vapore d'olio più elevato. Sono eccellenti nel pompare la maggior parte dei gas, anche se faticano a pompare il vapore acqueo. Alcuni fattori che influenzano le prestazioni delle pompe sono:
Dimensione dell'ingresso: Di gran lunga il driver principale della velocità di pompaggio in tutte le pompe per alto vuoto.
Tipo di olio: Ci sono una serie di diversi oli specializzati che influenzano il vuoto finale e le prestazioni in diverse applicazioni. Confrontare i diversi tipi di olio
Acqua di raffreddamento: L'acqua di raffreddamento fa parte del ciclo di calore di questa pompa. È necessario aggiungere calore per vaporizzare l'olio e poi rimuovere il calore per ri-condensarlo per il prossimo ciclo attraverso la pompa. Un raffreddamento adeguato alla pompa può fare o rompere il funzionamento.
Velocità di pompaggio rispetto al rendimento.
La velocità di pompaggio è il numero di prestazioni della pompa che la maggior parte delle persone vedrà pubblicato dai produttori di pompe a diffusione. Si tratta di una velocità volumetrica, il che significa che al variare della pressione, la quantità di molecole di gas effettivamente pompate cambia proporzionalmente. In altre parole, la pompa prende un sorso della stessa dimensione ogni secondo, ma con poche molecole di gas presenti a pressioni più basse, ogni sorso è meno concentrato. Il rendimento, d'altra parte, è una portata di massa. È una misura del numero di molecole di gas spostate dall'ingresso della pompa allo scarico della pompa in ogni secondo. Una pompa con una portata più alta pomperà sempre una camera più velocemente perché pompa di più a pressioni più alte, dove c'è più gas da rimuovere. Quindi, quando si guardano le specifiche per determinare la migliore pompa per il vostro sistema, assicurarsi di confrontare il rendimento.
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Velocità di pompaggio effettiva rispetto alla velocità di pompaggio pubblicata.
Alcuni decenni fa, l'American Vacuum Society ha creato uno standard per misurare la velocità di pompaggio delle pompe a diffusione. Sfortunatamente, il metodo dietro questo standard calcola una velocità di pompaggio che è circa il 70% più alta della reale velocità di pompaggio del mondo. Così, tutte le velocità di pompaggio a diffusione che utilizzano lo standard AVS sono sovrastimate da un fattore vicino a 1,7.
In seguito, è stato creato uno standard internazionale per misurare la velocità di pompaggio a diffusione, l'ISO (International Standards Organization). Questo nuovo standard dell'ISO è molto più vicino alla realtà, anche se è ancora sovrastimato di circa il 25% rispetto alla velocità di pompaggio del mondo reale. La ragione dietro la variazione dello standard ISO è che le misure fatte per questo standard sono fatte in un laboratorio con un solo gas come l'azoto in condizioni ambientali di laboratorio. Nel mondo reale, le camere che stiamo pompando sono riempite di solito con aria atmosferica che contiene molti gas tra cui il vapore acqueo, che è difficile da rimuovere rapidamente per la maggior parte delle pompe a vuoto. Se avete un'alta incidenza di vapore acqueo nella vostra sede, la pompa migliore è una pompa criogenica, che utilizza la natura condensabile del vapore acqueo a suo vantaggio congelando le molecole su enormi superfici. Sfoglia la nostra selezione di pompe a vuoto criogeniche, sulla nostra pagina dei prodotti.
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