Теоретические исследования, их практическое воплощение во многих областях современных технологий требуют создания отдельных механизмов и установок для создания сверхвысокого вакуума.
Где и для чего применяются:
- приборы для проведения опытов и экспериментов в ядерной физике;
- создание сложных электронно-оптических систем;
- получение новых материалов с недоступными ранее свойствами для электроники;
- в технологиях сверхтонких плёнок;
- наконец, для решения задачи создания систем «чистого разрежения».
Получить результат можно только с помощью высоковакуумных систем. В настоящее время известны два типа: насосы турбомолекулярные (ТМН) и диффузионные.
Равное участие во всех проектах принимают оба. Объясняется схожестью отдельных параметров. В то же время есть принципиальные различия в технических и эксплуатационных характеристиках. В чём они состоят:
- в скорости прокачки газов и газовых смесей;
- разности давления выпуска;
- в методах и простоте обслуживания;
- в размерах потребления электрической энергии.
На основе информации и сравнительных анализов можно сделать определённые выводы. Диффузионные аппараты:
- Работают на больших скоростях и газовых нагрузках.
- Быстрее восстанавливают вакуум при изменении нагрузок.
- Коэффициент компрессии выше.
- Давление выпуска больше. В паре можно использовать форвакуумные насосы с невысокой производительностью.
- Простое устройство – залог надёжности. Лёгкое обслуживание и эксплуатация.
ТМН:
- На режим работы выходят быстрее в 3 раза. Даёт преимущество на агрегатах с малым циклом перекачки.
- В паре с безмасляным форвакуумным аппаратом, ТМН на подвеске магнитного типа и газовых подшипниках, может создавать практически чистую среду сверхнизкого давления.
- Не имеет значения положение прибора в пространстве. Важное качество для отдельных конструкций.
- Меньший расход электроэнергии и воды на охлаждение.
- Выше затраты на ремонт. Нужен квалифицированный персонал. При использовании стальных подшипников – постоянная смазка.
Содержание:
- ТМН – принцип работы
- Турбомолекулярный вакуумный насос – где используется
- Насос турбомолекулярный – механизм работы
- Edwards – турбомолекулярные насосы из Британии
- Leybold - турбомолекулярные насосы, параметры
ТМН – принцип работы
Принцип работы ТМН – вращение дисков с лопастями на статичном роторе между неподвижными колёсами статора, закреплёнными на корпусе. Лопасти имеют пазы. При вращении лопасти статора передают механическую энергию молекулам воздуха. Те двигаются по канавкам вращающихся лопастей от входа к нагнетательному отверстию. Через него подкачивающий аппарат выводит сжатый воздух.
ТМН – принцип работы
Необходимое и значительное давление на выходе складывается из давлений на каждой из отдельных лопастей.
Агрегат может иметь два варианта исполнения: горизонтальное и вертикальное. ТМН чаще функционирует как агрегат, в паре с форвакуумным прибором. Так достигаются значения отрицательного давления до 10-10 мм рт. ст. Скорость ротора при этом достигает 100 000 об. / мин.
Рабочий диапазон ТМН – от низкого до сверхвысокого разрежения.
Турбомолекулярный вакуумный насос – где используется
Турбомолекулярный вакуумный насос – где используется
Сферы применения ТМН:
Металлургия. Вакуумные печи по отжигу, отпуску и закалке металлических деталей на серийных производствах. Пайка материалов, невозможная в обычных условиях. Выращивание монокристаллов.
Наука. Камеры для создания условий, имитирующих космос. Проводится изучение свойств различных материалов в условиях воздушного разрежения. Получение новых, потому что их создание в обычной среде невозможно.
Атомная промышленность. Установки для ускорения элементарных частиц.
Газовая и нефтехимия. Компрессоры и воздуходувки. Гелиевые течеискатели.
Пищевая промышленность. Оборудование для выпуска вакуумной упаковки продуктов. Сушильные шкафы.
Электротехническая промышленность и электроника. Производство полупроводниковых приборов, электронных ламп.
Турбомолекулярные вакуумные насосы, как отдельные приборы или в составе агрегатов, можно встретить в любой отрасли промышленности.
Насос турбомолекулярный – механизм работы
Как работает – теперь понятно. А как он устроен?
Каналы лопастей ротора и статора расположены строго зеркально. Пара дисков (или колёс) ротора и статора объединяются в одну ступень. Вместе дают степень сжатия порядка 30 единиц (на примере с воздухом). Значит, общая степень сжатия определяется произведением СЖ для каждой ступени (30) на их количество.
Насос турбомолекулярный – механизм работы
Скорость откачки прибора зависит от нескольких факторов.
Имеет значение наклон лопастей. На входе наклон круче: производительность выше, давление – ниже. На выходном отверстии, наоборот: наклон лопаток меньше. Давление – высокое, производительность – небольшая.
Молекулярный вес газа больше, газ – тяжелее. Степень сжатия и производительность насоса при перекачивании газа находятся в прямой зависимости. Поэтому при перекачке лёгких газов не следует использовать установки для создания предварительного разрежения большой мощности. Расчёт прибора производится по методике.
ТМН можно разделить на два разных типа по конструкции подвеса ротора:
- на стальных подшипниках;
- с магнитным подвесом (МП).
Первый тип с производительностью 60 – 550 л /сек. используют для маломощных систем.
В аппаратах с МП подшипники находят применение только в качестве аварийных. Ротор удерживает в «подвешенном состоянии» магнитное поле.
Основное применение таким агрегатам на производствах полупроводников в условиях агрессивных сред (пыль и пары кислот). Существуют специально разработанные модели с повышенной стойкостью к коррозии.
Получают распространение аппараты со встроенным контроллером. Экономия на дорогостоящем кабеле. Уменьшаются общие габариты. Ограничение для работы в мощных магнитных полях: отрицательно влияет на электронику.
В чём выражаются принципиальные отличия этих типов ТМН:
- В приборах с магнитным подвесом ротора нет подшипников, значит, нет необходимости в обслуживании и расходных материалах.
- Аппарат на классических подшипниках функционирует с низким уровнем вибраций и шума. Его конкурент работает бесшумно: ротор и статор не касаются друг друга.
- Рабочее положение прибора на шарикоподшипниках – вертикальное или с отклонением не более 2° от горизонта.
Если знать и помнить эти нехитрые правила устройства и эксплуатации, ремонт ТМН потребуется не скоро.
Edwards – турбомолекулярные насосы из Британии
Edwards – турбомолекулярные насосы из Британии
Компания из Англии – премиум-производитель в мире высокого вакуума. Сегодня представляет несколько серий турбомолекулярных насосов Edwards:
STP – сухая откачка из газовой среды для создания в ней сверхвысокого отрицательного давления. Насосы имеют магнитную подвеску ротора. Производительность – 300 – 4300 л / сек. и максимальным вакуумом 10-10 мбар. Есть модели для работы в сложных условиях.
EXT – применяет комбинированную систему подшипников ротора. Внизу – керамический подшипник, в верхней части – магнитная подвеска. Это совмещает высокую производительность откачки газов с бесшумным функционированием прибора. Имеет универсальную охлаждающую систему.
nEXT – собрали в себя все достижения последних лет в создании ТМН. Радикальное изменение конструкции лопастей роторных дисков позволяет решить одновременно две задачи: обеспечить высокую производительность и такую же степень сжатия. Результат – лидерство среди ТМН аналогичного типоразмера.
Конкурентоспособная модель турбомолекулярного насоса (ТМН) компании из КНР KYKY Vacuum пользуется спросом на рынке благодаря высокому качеству и надёжности. Серии F и FF.
Бренд представляет два типа ТМН: с магнитным подвесом ротора и на керамических подшипниках с твёрдой и масляной смазках. Такие подшипники имеют повышенный рабочий ресурс.
Удобству монтажа способствует исполнение аппаратов в двух рабочих положениях: вертикальном и горизонтальном. Ротор выполнен в виде монолита с нагнетающими дисками. Такая конструкция исключает вибрации корпуса.
Охлаждение – водяное и воздушное. При массе 32 кг производительность достигает 2000 л / сек., а значение вакуума – 6 × 10-8 Па.
В комплектацию входит контроллер. Это позволяет запускать систему сразу по окончании монтажа.
ТМН КYКY применяется:
- для изготовления медицинских и фармакологических препаратов;
- при производстве электронно-оптических приборов;
- при исследованиях в атомной промышленности;
- в установках для сверхпрочного напыления.
Leybold - турбомолекулярные насосы, параметры
Качества турбомолекулярных насосов Leybold GmbH – практичность и точность. Применяется для создания средней и высокой областей вакуума.
Leybold - турбомолекулярные насосы, параметры
Принцип действия – вращение в противоположном направлении пары роторов, заключённых в общую камеру. Это заставляет газы от впускного отверстия в верхней части двигаться к нагнетающему отверстию в нижней части корпуса.
Вращение роторов со скоростью свыше 12 000 об. / мин. позволяет иметь приборам этой марки высокую производительность откачки.
Наличие подшипников исключает попадание смазки в камеру за счет особой системы уплотнений. Шумовое воздействие 52 Дб ниже громкости обычного разговора. Шумоизоляция, подгонка элементов вращения и глушитель на линии выхода делают это возможным.
Уже сегодня достоинства ТНП ставят их в один ряд с самыми высокотехнологичными изделиями.