Comment fonctionne une pompe à vide?

Le vide est un espace dépourvu de matière où la pression gazeuse à l'intérieur de ce volume est inférieure à la pression atmosphérique. La fonction principale d'une pompe à vide consiste à modifier la pression dans un espace contenu pour créer un vide complet ou partiel mécaniquement ou chimiquement. La pression essaiera toujours d'égaliser entre les régions connectées à mesure que les molécules de gaz s'écoulent de haut à bas pour remplir la zone entière de ce volume. Par conséquent, si un nouvel espace à basse pression est introduit, le gaz s'écoulera naturellement de la zone à haute pression à la nouvelle zone de basse pression jusqu'à ce qu'elles soient de pression égale. Remarquez que ce processus d'aspiration est créé non pas par [Sucking "Gaz mais poussant les molécules. Les pompes à vide déplacent essentiellement les molécules de gaz d'une région à la suivante pour créer un vide en modifiant les états de haute pression et basse pression.
Bases de la pompe à vide
Comme les molécules sont retirées de l'espace de vide, il devient exponentiellement plus difficile d'en retirer des autres, augmentant ainsi la puissance de vide requise. Les gammes de pression sont placées en plusieurs groupes:
Vacuum rugueux / bas: 1000 à 1 mbar / 760 à 0,75 Torr
Abus fin / moyen: 1 à 10-3 Mbar / 0,75 à 7,5-3 Torr
Vide élevé: 10-3 à 10-7 mbar / 7,5-3 à 7,5-7 torr
Vacuum ultra-élevé: 10-7 à 10-11 Mbar / 7,5-7 à 7,5-11 Torr
Vide extrêmement élevé: <10-11 mbar / <7,5-11 torr
Les pompes à vide sont classées par la plage de pression qu'ils peuvent atteindre pour aider à distinguer leurs capacités. Ces classifications sont:
Pompes primaires (support) qui gèrent les gammes de pression d'aspiration rugueuse et basse.
Les pompes de rappel gérent les gammes de pression basse et moyenne.
Les pompes secondaires (à vide élevé) gèrent les gammes de pression à vide haut, très élevée et ultra-élevée.

Selon les exigences de pression et l'application de fonctionnement, les technologies de pompe à vide sont considérées comme humides ou sèches. Les pompes humides utilisent de l'huile ou de l'eau pour la lubrification et le scellage, tandis que les pompes sèches n'ont pas de liquide dans l'espace entre les mécanismes rotatifs ou les pièces statiques qui sont utilisées pour isoler et comprimer les molécules de gaz. Sans lubrification, les pompes sèches ont une tolérance très serrée fonctionnent efficacement sans usure. Examinons certaines des méthodes utilisées dans une pompe à vide.

Pompes à capture
Les pompes de capture, également appelées pompes de piégeage, n'ont pas de pièces mobiles et sont utilisées pour les applications qui nécessitent des pressions de vide extrêmement élevées. Sans pièces mobiles, les pompes de capture peuvent créer un environnement sous vide en utilisant deux méthodes différentes.
Cryopump (sec, secondaire): pression 7,5 x 10-10 Torr, vitesse de pompage 1200 - 4200 I / S
L'une des méthodes utilisées par les pompes de capture est en piégeant les molécules de gaz par cryogénie pour piéger les molécules de gaz. Les cryopompes utilisent la technologie cryogénique pour geler ou piéger le gaz à une surface très froide. En utilisant des températures extrêmement froides, elles dessinent efficacement des molécules vers l'intérieur pour créer un vide.
Pompes à ions de pulvérisation (sec, secondaire): pression 7,5 x 10-12 torr, vitesse de pompage 1 000 i / s
Les pompes à ions de pulvérisation utilisent des champs hautement magnétiques et l'ionisation des molécules de gaz pour les rendre électriquement conductrices comme méthode de piégeage. Le champ magnétique crée un nuage d'ions électropositifs qui sont déposés sur une cathode en titane. Dans ce processus, les matériaux chimiquement actifs se combinent avec des molécules de gaz pour les dessiner et créer un vide.

Pompes de transfert
Les pompes de transfert peuvent fonctionner à l'aide de deux types de méthodes; Énergie cinétique ou déplacement positif. Contrairement aux pompes à capture, les pompes de transfert poussent les molécules de gaz hors de l'espace à travers le système. Ce qu'ils ont en commun, c'est qu'ils utilisent tous une méthode de poussée mécanique du gaz et de l'air à travers le système à différents intervalles de système. Il est courant que plusieurs pompes de transfert soient utilisées ensemble en parallèle pour fournir un vide et un débit plus élevés. Il est également courant d'utiliser plusieurs pompes de transfert dans un système pour permettre la redondance en cas de panne de pompe.
Pompes cinétiques
Les pompes cinétiques utilisent le principe de l'élan à travers des traits (lames) ou l'introduction de vapeur pour pousser le gaz vers la sortie.
Pompe turbomoléculaire (sèche, secondaire): pression 7,5 x 10-11 Torr, vitesse de pompage 10 - 50 000 I / s.
Toutes les pompes cinétiques sont des pompes secondaires car elles sont utilisées pour les applications à haute pression. Une méthode sèche est la pompe turbomoléculaire, qui utilise des lames rotatives à grande vitesse à l'intérieur de la chambre qui propulsent les molécules de gaz. Transfert de l'élan des lames rotatives vers les molécules de gaz augmentant leur taux de déplacement vers la sortie. Ces pompes offrent de faibles pressions et ont de faibles taux de transfert.
Pompe de diffusion de vapeur (humide, secondaire): pression 7,5 x 10-11 Torr, vitesse de pompage 10 - 50 000 I / s.
La pompe à diffusion de vapeur utilise une vapeur d'huile chauffée à grande vitesse qui utilise l'énergie cinétique pour traîner les molécules de gaz de l'entrée à la sortie. Il n'y a pas de pièces mobiles et il y a une pression réduite à l'entrée.
Pompes de déplacement positif
L'autre forme de type de transfert est un déplacement positif. Le principe de base d'une pompe à déplacement positif consiste à élargir le volume d'origine dans la chambre, ils déplacent de petits volumes isolés de gaz à différents stades, en compressant vers un volume plus petit et à une pression plus élevée expulsée à l'extérieur. Ces pompes fonctionnent à des gammes de pression inférieures et sont classées sous des pompes primaires ou de rappel et intègrent des technologies humides ou sèches. Voici les différents types de pompes à vide primaires de déplacement positif:
Pompe à palette rotative scellée à l'huile (humide, primaire): pression 1 x 10-3 mbar, vitesse de pompage 0,7 à 275 m3 / h (0,4 - 162 pi3 / min)
Les pompes à palette rotative scellée à l'huile compressent les gaz avec un rotor monté excentrique qui fait tourner un ensemble de vanes. En raison de la force centrifuge, ces aubes glissent et forment des chambres entre eux et le logement. Le milieu pompé est piégé à l'intérieur de ces chambres. Lors de la rotation supplémentaire, leur volume est constamment réduit. Ainsi, le milieu pompé est comprimé et transporté vers la sortie. Des pompes à vide à palette rotative sont disponibles en versions en une et deux étapes.

Pompe à anneau liquide (humide, primaire): pression de 30 mbar, vitesse de pompage 25 - 30 000 m3 / h (15 - 17 700 pi3 / min)
Les pompes à anneau liquide ont une roue décentrante avec des aubes penchées vers la rotation qui forment un anneau cylindrique en mouvement de liquide autour du boîtier de l'accélération centrifuge. Les aubes créent des espaces en forme de croissant de différentes tailles lorsqu'ils tournent et sont scellés par l'anneau liquide. Près de l'aspiration ou de l'entrée, le volume devient plus important, ce qui fait tomber la pression de chacun à tomber et à tirer du gaz. Au fur et à mesure qu'il tourne, les volumes entre chaque palette diminuent en raison de la roue excentrique positionnée et de la formation d'anneaux liquides. Cela comprime le gaz lorsqu'il se décharge, créant un débit continu.

Pompe à diaphragme (sec, primaire): pression de 5 x 10-8 mbar, vitesse de pompage 0,6 - 10 m3 / h (0,35 - 5,9 pi3 / min)
Les pompes à diaphragme sont des pompes à vide de déplacement positif de méthode sèche. Un diaphragme se trouve sur une tige connectée via un vilebrequin qui déplace le diaphragme verticalement lorsqu'il tourne. Lorsque le diaphragme est en position basse, le volume dans la chambre augmente, abaissant la pression et tirant des molécules d'air. Alors que le diaphragme se déplace, le volume est diminué et que les molécules de gaz sont compressées pendant la sortie. Les soupapes d'entrée et de sortie sont chargées à ressort pour réagir aux changements de pression.
Pompe à défilement (sec, primaire): pression de 1 x 10-2 mbar, vitesse de pompage 5,0 - 46 m3 / h (3,0 - 27 pi3 / min)
Les pompes à défilement utilisent deux rouleaux non rotants dans une conception en spirale, où l'une intérieure orbite et piège un gaz dans l'espace de volume extérieur. À mesure qu'il orbitesse, le volume de gaz devient de moins en moins de plus en plus petit, le comprimant jusqu'à ce qu'il atteigne le volume minimum et la pression maximale autorisée et est expulsée à la sortie située au centre de la spirale.
Pompes de style racines (sèche, booster): pression <10-3 torr, vitesse de pompage 100 000 m3 / h (58 860 pieds3 / min)
Les pompes racinaires poussent le gaz dans une direction à travers deux lobes qui maillent sans toucher lorsque le compteur tourne. Ce contre-rotation crée un débit maximal à mesure que le volume augmente à l'entrée à la diminution simultanément à la sortie comprimant la pression. Ces pompes sont conçues pour les applications où l'élimination de grands volumes de gaz est nécessaire.
Pompes à griffe (sèche, bossin): pression 1 x 10-3 mbar, vitesse de pompage 100 - 800 m3 / h (59 - 472 ft3 / min)
Les pompes à griffe ont deux griffes rotatives qui tournent à tourner. Ils sont extrêmement efficaces, fiables et peu d'entretien et souvent utilisés dans des environnements industriels sévères. Les griffes se trouvent à 2/1000 - les unes des autres, mais ne touchent jamais. Ce jeu minimal entre les griffes et le boîtier de la chambre optimise le joint interne, éliminant l'usure et le besoin de lubrifiants ou d'huiles.

Pompes à vis (sèche, booster): pression 1 x 10-2 Torr, vitesse de pompage 750 m3 / h (440 ft3 / min)
Les pompes à vis utilisent deux vis rotatives placées horizontalement le long de l'intérieur d'une chambre, une gauche et une droite, qui s'habillent également sans contact. Les molécules de gaz introduites à une extrémité sont piégées entre les deux vis, et au fur et à mesure qu'elles tournent dans des directions opposées, le gaz est poussé dans l'espace avec une diminution du volume, la comprimant à mesure qu'il atteint la sortie et créant une pression réduite par l'entrée.

Conclusion
Comme vous pouvez le voir, déterminer la pompe à vide dont vous pourriez avoir besoin pour votre processus d'élimination du gaz peut varier sur tant de facteurs. Ceux-ci incluent la pression de pompage et les plages de vitesse, le débit, l'application de type de gaz, la taille du volume, l'espérance de vie et l'emplacement de votre système. Cela peut être une tâche intimidante qui peut prendre du temps et coûteuse si elle n'est pas choisie. Le processus Anderson peut rendre ce processus de sélection simple avec des connaissances d'experts, une vaste gamme d'inventaires de pompes et d'équipements et d'inventaires complètes d'ingénierie et de fabrication si votre système nécessite une solution fabriquée personnalisée.
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