RPI 2019

Новости [оборудование]

Из чего состоит и зачем нужен турбомолекулярный насос?

25 февраля 2019 г.

Турбомолекулярный насос - это лопастная турбина, сжимающая газы посредством передачи импульса от быстро вращающихся лопастей ротора молекулам газа. Импульс ротора передается частицам за счет наложения тепловой скорости сталкивающихся частиц на компонент скорости движущейся поверхности ротора. Ненаправленное перемещение частиц заменяется на направленное, обеспечивая процесс откачки. Когда средняя длина свободного пути частиц больше зазора между лопастями ротора и статора (режим молекулярного потока, как правило, при давлении ниже 10-3 мм рт. ст.), частицы сталкиваются главным образом с ротором, обеспечивая в результате эффективный процесс откачки, поэтому взаимодействующее влияние различных газов отсутствует.

В режиме ламинарного потока (как правило, при давлениях выше 10-3 мм рт. ст.) действие ротора уменьшается вследствие более частых столкновений между частицами. Поэтому ТМН не способен откачивать газы от атмосферного давления и должен поддерживаться соответствующим форвакуумным насосом.Больше полезного о них можно узнать на сайте http://www.zencoplasma.ru/catalog/vakuumnoe-oborudovanie/vakuumnye_nasosy/turbomolekulyarnye_nasosy

Этот тип насоса предназначен для изготовления и поэтому поддержки высокого и очень высокого вакуума. Установки аналогичного типа — это на самом деле высокая редкость, так как очень высокий вакуум — это уровень, добиться которого достаточно тяжело Рабочий принцип турбомолекулярного насоса состоит в посыле некого сигнала молекулам откачиваемого газа. Дальше в процесс вступают очень большие скорости, посредством которых говоря по существу и получается приступать к работе этого устройства. Если говорить о частоте вращения ротора в турбомолекулярном насосе, то данный показатель может достигать нескольких десятков тысяч оборотов за одну минутку. Но еще необходимо не забывать, что для использования аналогичного насоса также требуется и наличие форвакуумного насоса, который служит неким дополнением, и без него провести процесс работы просто не выйдет.

При подборе вакуумного насоса для долгой работы, люди очень часто обращают собственное внимание на подобной пункт, как: скорость откачки. Выполняется это для того, чтобы достигать как можно высоких параметров продуктивности, которые прямо зависят от того, какая будет скорость откачки этого устройства.

В подобном механизме, как турбомолекулярный насос, скорость откачки устанавливается с помощью наружного диаметра ступенек ротора. Выполняется это путем высчитывания количества наклонных углов и вычисления первых ступенек частоты вращения. Если в середине устройства уже большой уровень давления, то его скорость откачки зависит от того, настолько хорошо будет работать форвакуумный насос. При повышении давления при входе, трение ступенек у проточной части становится только больше, а это означает, что и кол-во электрические энергии для его работы становится во много раз больше. Дальше данный процесс ведет к тому, что проточная часть насоса ТМН становятся все горячее. Необходимо также подчеркнуть, что ни в коем случае нельзя допустить снижения скорости откачки устройства, так как в таком случае в середине механизма может случиться серьезный бой, который определенно обернется серьезными результатами.

Для того чтобы аналогичной угрозы не было, изготовители насосов ТМН установили в приспособление систему размыкания, которая срабатывается если вращение ротора переходит за конкретный уровень.

Не меньше составной частью турбомолекулярного насоса считается контроллер. Так как системы аналогичного типа просят много оборотов за минуту, для достижения больших коэффициентов продуктивности, в системе обязан быть контроллер, который станет настраивать все данные процессы. Полностью все турбомолекулярные насосы оборудованы таким контроллером, так как именно через него происходит управление частоты и аналогичных процессов, которые каким-нибудь образом оказывают влияние на работу.

История создания турбомолекулярного насоса
История разработки ТМН восходит к 1913 г., когда Гедэ внедрил свой «высоковакуумный молекулярный насос». Первые разработки молекулярных насосов (Гедэ «высоковакуумный молекулярный насос», 1913; Холвек «молекулярный насос двойного потока», 1923; Зигбан «молекулярный насос дискового типа», 1940) так и никогда не стали по-настоящему успешными из-за их относительно низкой быстроты действия и сомнительной надежности. Кроме того, в тот период реальной потребности в этих насосах не существовало. В целях достижения низких значений предельного остаточного давления в этих насосах были сделаны зазоры между вращающимися и неподвижными частями, равные нескольким сотым миллиметра. Поэтому любое изменение температуры или помехи, создаваемые твердыми частицами, могли привести к выходу насоса из строя, вызванному блокировкой ротора.

Однако недавно основные идеи Гедэ (диск) и Холвека (барабан) были успешно применены в конструкции современных насосов (высоковакуумных молекулярных насосах, комбинированных насосах) в целях достижения крайне низких значений давления и/или использования простых сухих форвакуумных насосов.

В конструкции Беккера («турбомолекулярный насос») этих недостатков удалось избежать. Насос состоит из серии дисков с рядом лопастей, где неподвижные лопасти (статоры) чередуются с вращающимися лопастями (статорами). Лопасти наклонены относительно плоскости своего диска: в одном направлении для роторов, в другом - для статоров. Вращающиеся диски имеют высокую частоту вращения, так что окружная скорость лопастей (до 500 м/с) имеет тот же порядок, что и скорость частиц откачиваемого газа.

Расстояния между этими дисками находятся в пределах от нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров. Каналы между наклоненными лопастями дисков действуют как элементарные молекулярные насосы, аналогичные высоковакуумному молекулярному насосу. Все каналы на одном диске, от 20 до 50, подсоединены параллельно и вместе обеспечивают высокую быстроту действия, равную нескольким тысячам литров в секунду. 

266 просмотров
0 комментариев (+добавить)

Подписка на новости

2018 2

Будут ли реализованы все идеи президента, озвученные в послании Федеральному собранию?