Kada se radi o primjenama s visokim vakuumom, izbor vakuumske pumpe je ključan. Kao dobavljača kemijske vakuumske pumpe, često me pitaju može li se kemijska vakuumska pumpa koristiti za aplikacije visokog vakuuma. U ovom postu na blogu zadubit ću se u ovo pitanje, istražujući mogućnosti, ograničenja i prikladnost kemijskih vakuumskih pumpi u scenarijima visokog vakuuma.
Razumijevanje primjene visokog vakuuma
Primjene s visokim vakuumom obično zahtijevaju tlakove u rasponu od 10⁻³ do 10⁻⁹ mbar. Te su primjene uobičajene u industrijama poput proizvodnje poluvodiča, analitičkih instrumenata (npr. spektrometrija mase) i istraživačkih laboratorija. U proizvodnji poluvodiča, uvjeti visokog vakuuma su neophodni za procese kao što su fizičko taloženje iz pare (PVD) i kemijsko taloženje iz pare (CVD) kako bi se osigurala čistoća i kvaliteta nanesenih filmova. Maseni spektrometri također se oslanjaju na okruženja visokog vakuuma za precizno odvajanje i detekciju iona.
Vrste kemijskih vakuumskih pumpi
Kemijske vakuumske pumpe dolaze u različitim tipovima, a svaka ima svoje karakteristike i performanse. Neki od uobičajenih tipova uključuju vakuumske pumpe s tekućim prstenom, vakuumske pumpe s rotirajućim lopaticama i membranske vakuumske pumpe.
Vakuumske pumpe s tekućim prstenom
Vakuumske pumpe s tekućim prstenom naširoko se koriste u kemijskim i industrijskim primjenama. Djeluju stvaranjem tekućeg prstena unutar kućišta pumpe, koji djeluje kao brtva i komprimira plin. Naša tvrtka nudi niz vakuumskih pumpi s tekućim prstenom, kao što su2BE3 Velika vakuumska pumpa s tekućim prstenom,2BE1 Vakuumska pumpa s tekućim prstenom, i2BED 2-stupanjska vakuumska pumpa s tekućim prstenom. Ove su pumpe poznate po svojoj jednostavnosti, pouzdanosti i sposobnosti rukovanja korozivnim i vlažnim plinovima.
Međutim, vakuumske pumpe s tekućim prstenom općenito nisu prikladne za primjene visokog vakuuma. Oni obično mogu postići krajnje tlakove u rasponu od 30 do 100 mbara, što je daleko od visokog vakuumskog raspona potrebnog za većinu vrhunskih aplikacija. Glavno ograničenje je tlak pare tekućine za brtvljenje. Kako se tlak unutar pumpe smanjuje, tlak pare tekućine postaje značajan, sprječavajući pumpu da postigne niže tlakove.
Vakuumske pumpe s rotirajućim krilcima
Vakuumske pumpe s rotirajućim lopaticama još su jedna vrsta kemijskih vakuumskih pumpi. Rade pomoću rotirajućih lopatica za hvatanje i komprimiranje plina. Ove pumpe mogu postići niže tlakove u usporedbi s vakuumskim pumpama s tekućim prstenom, obično u rasponu od 10⁻² do 10⁻³ mbar. Vakuumske pumpe s rotirajućim lopaticama prikladne su za primjene koje zahtijevaju srednje vakuumske uvjete, poput sušenja smrzavanjem i vakuumske destilacije.
Iako se vakuumske pumpe s rotirajućim lopaticama mogu približiti visokom rasponu vakuuma nego vakuumske pumpe s tekućim prstenom, još uvijek se suočavaju s izazovima u postizanju ultra visokih razina vakuuma potrebnih za neke primjene. Glavni problemi uključuju curenje oko lopatica i prisutnost uljnih para, koje mogu kontaminirati okolinu vakuuma.
Membranske vakuumske pumpe
Membranske vakuumske pumpe su suhe vakuumske pumpe koje koriste fleksibilnu membranu za stvaranje vakuuma. Ne sadrže ulje, što ih čini prikladnima za primjene u kojima je kontaminacija uljem zabrinjavajuća, kao što je farmaceutska i prehrambena industrija. Membranske vakuumske pumpe mogu postići tlakove u rasponu od 1 do 100 mbar, ovisno o izvedbi i broju stupnjeva.
Slično drugim kemijskim vakuumskim pumpama, membranske vakuumske pumpe obično se ne koriste za primjene visokog vakuuma. Njihova je izvedba ograničena mehaničkim dizajnom i fleksibilnošću dijafragme, što ograničava njihovu sposobnost postizanja vrlo niskih tlakova.
Kada kemijske vakuumske pumpe mogu biti dio sustava visokog vakuuma
Iako same kemijske vakuumske pumpe možda nisu prikladne za primjene visokog vakuuma, one mogu igrati važnu ulogu u sustavima visokog vakuuma kao pomoćne pumpe. Potporna pumpa koristi se za prethodno pražnjenje sustava na razinu srednjeg vakuuma prije nego što pumpa visokog vakuuma, poput turbomolekularne pumpe ili ionske pumpe, preuzme kontrolu kako bi se postigli konačni uvjeti visokog vakuuma.
Na primjer, vakuumska pumpa s rotirajućim lopaticama može se koristiti kao pomoćna pumpa za turbomolekularnu pumpu. Rotacijsko krilna pumpa najprije snižava tlak u sustavu s atmosferskog na nekoliko milibara, a zatim turbomolekularna pumpa dodatno snižava tlak na visoko - vakuumsko područje. Ova kombinacija omogućuje učinkovitiji i ekonomičniji sustav visokog vakuuma.
Čimbenici koje treba uzeti u obzir za primjene visokog vakuuma
Prilikom razmatranja vakuumske pumpe za aplikacije s visokim vakuumom potrebno je uzeti u obzir nekoliko čimbenika:
Krajnji pritisak
Krajnji tlak je najniži tlak koji pumpa može postići. Za primjene visokog vakuuma, krajnji tlak trebao bi biti u rasponu od 10⁻³ do 10⁻⁹ mbar, ovisno o specifičnim zahtjevima primjene.
Brzina pumpanja
Brzina pumpanja je volumen plina koji pumpa može ukloniti iz sustava u jedinici vremena. To je važan faktor u određivanju koliko brzo sustav može postići željenu razinu vakuuma. Veće brzine pumpanja općenito su potrebne za veće sustave ili aplikacije koje uključuju kontinuirani protok plina.
Kontaminacija
Kontaminacija je glavni problem u primjenama visokog vakuuma. Poželjne su pumpe bez ulja kako bi se izbjegla kontaminacija uljnim parama, a materijali korišteni u konstrukciji pumpe trebaju biti kompatibilni s procesnim plinom kako bi se spriječile kemijske reakcije i kontaminacija.
Održavanje i pouzdanost
Sustavi visokog vakuuma često zahtijevaju kontinuirani rad, stoga su pouzdanost i jednostavnost održavanja vakuumske pumpe ključni. Pumpe s jednostavnim dizajnom i manje pokretnih dijelova općenito su pouzdanije i lakše ih je održavati.
Zaključak
Zaključno, dok kemijske vakuumske pumpe kao što su vakuumske pumpe s tekućim prstenom, rotirajućim lopaticama i membranom imaju svoje prednosti i naširoko se koriste u kemijskim i industrijskim primjenama, one same po sebi općenito nisu prikladne za primjene visokog vakuuma. Međutim, mogu se koristiti kao pomoćne pumpe u sustavima s visokim vakuumom za prethodno pražnjenje sustava i poboljšanje ukupne učinkovitosti vakuumskog procesa.
Ako ste uključeni u aplikacije s visokim vakuumom i tražite odgovarajuće rješenje za vakuumsku pumpu, tu smo da vam pomognemo. Naš tim stručnjaka može vam pružiti detaljne informacije i smjernice o odabiru prave vakuumske pumpe za vaše specifične potrebe. Bez obzira trebate li pomoćnu pumpu ili kompletan sustav visokog vakuuma, mi imamo proizvode i stručnost koji će zadovoljiti vaše zahtjeve. Kontaktirajte nas danas kako bismo započeli raspravu o vašim potrebama za vakuumskim pumpama i istražili najbolja rješenja za vašu primjenu.
Reference
- "Vacuum Technology Handbook" od O'Hanlona, JF
- "Osnove fizike vakuuma" Redhead, PA, Hobson, JP, i Kornelsen, EV
- Tehničke tablice proizvođača za vakuumske pumpe s tekućim prstenom 2BE3, 2BE1 i 2BED.
