Турбомолекулярный насос: принцип работы, констуркция

Турбомолекулярный насос: принцип работы, констуркция

8-812-989-01-72
8
812-989-04-49
info@vactron.org

Конспект лекций «Вакуумная техника»

Преподаватель Конев С.А.

Лекция 4

Молекулярные насосы

Работа данных насосов основана на молекулярно-кинетических явлениях.
Ротор 1 с большой быстротой вращается в направлении стрелки около оси 7. Между камерой 2 и ротором 1 имеется зазор 3, который на участке между впускной (n) и выпускной (m) сторонами значительно уже. Здесь ширина h зазора в большей части технических моделей составляет 2/100-5/100 мм.

Рассматриваются явления, которые происходят в насосе при отсутствии межмолекулярного столкновения. Молекулы, входящие в насос по впускной трубке 4 со стороны n, ударяются в ротор 1 и получают дополнительный импульс в направлении в сторону выпускного патрубка 5. Зазор h между m и n создаёт очень большое сопротивление обратному потоку газа непосредственно через этот зазор. В результате этого между выпускной и впускной сторонами возникает разность давлений. Эту разность давлений показывает манометр 6. В результате расчётов , где w- частота вращения ротора, M- молекулярный вес откачиваемого газа. Наибольшее выпускное давление молекулярных насосов не должно превышать 0,1 мм рт.ст.. Их предельное давление ниже 10-6 мм рт. ст.
Преимущества:

  • Для начала работы насосы требуют мало времени. По мере достижения предусмотренного числа оборотов они уже работают с полной производительностью.
  • Пары масла не должны сходить в состав остаточных газов.
  • Насосы нечувствительны к прорыву воздуха.
  • Свойство этих насосов быстрее откачивать тяжёлые газы, что в ряде случаев имеет большое значение.

Недостатки:

  • В большинстве конструкций зазоры в этих насосах не должны превышать несколько сотых миллиметра. Такая точность значительно удорожает насос.
  • Наличие подвижных деталей приводит к износу насосов.
  • Насосы чувствительны к загрязнениям и от попадания в них металлических или стеклянных частиц приходят в негодность.
  • Достигаемые значения быстроты действия значительно ниже, чем у диффузионных насосов.
  • Работа молекулярных насосов связана со значительным шумом.

Принцип действия турбомолекулярного насоса основан на сообщении молекулам разреженного газа направленной дополнительной скорости быстро движущейся твёрдой поверхностью.
На рисунке представлена принципиальная схема турбомолекулярного насоса. Рабочий механизм насоса образован роторными 3 и статорными 2 дисками, имеющими радиальные косые пазы- каналы, боковые стенки которых наклонены относительно плоскости диска под углом 40-150; причём пазы статорных дисков расположены зеркально относительно пазов роторных дисков. Между статорными дисками и валом ротора и между роторными дисками и корпусом насоса имеются зазоры. При молекулярном режиме течения газа в насосе, т.е. при давлениях ниже 1-10-1 Па, такая система подвижных и неподвижных пазов обеспечивает преимущественное прохождение молекул газа в направлении откачки. Действительно, молекула газа, прошедшая через статорный паз, попав в паз роторного диска, имеет большую вероятность пройти через него, т.к. боковая стенка 1 роторного паза уходит с пути молекулы, а стенка 2 не может её нагнать, в то время как такая же молекула, подходящая к роторному диску справа, т.е. против направления откачки, вошедшая в паз, будет с большой вероятностью задержана стенкой 2 роторного паза и отражена обратно в направлении откачки. Молекулы, отражённые роторным диском, кроме тепловой скорости, приобретают дополнительную скорость. Эта скорость равна окружной скорости роторного диска и направлена параллельно оси насоса. Благодаря соответствующему углу наклона боковых стенок статорного паза здесь также обеспечивается преимущественное прохождение молекул в направлении откачки. Эффективность насоса возрастает с ростом окружной скорости Vокр ротора и с уменьшением наиболее вероятной скорости молекул Vв.
Расчёты показывают, что максимальная быстрота действия достигается при угле наклона пазов около 300. С другой стороны для получения достаточно высокой степени сжатия в одной ступени (от 3 до 5) угол наклона паза должен быть не более 200. Поэтому в современных насосах высоковакуумные ступени выполняются с углом наклона 350, а остальные- 200.
Турбомолекулярные насосы имеют очень высокий коэффициент сжатия для тяжёлых газов, то во время работы эти насосы являются надёжным барьером против проникновения тяжёлых молекул масла из форвакуумной полости насоса.
Конструкции и характеристики:
Турбомолекулярные насосы выполняются:

  • с горизонтально расположенным;
  • с вертикально расположенным ротором.

Ротор ТМН может иметь следующие опоры:

  • подшипниковые;
  • на магнитном подвесе;

  • на газодинамических опорах.

На рисунке показана типичная зависимость быстроты действия турбомолекулярного насоса от впускного давления. Быстрота действия насоса остаётся постоянной в широком диапазоне давлений. При давлении 10-1 Па начинает сказываться изменение режима течения газа через диски насоса, а при давлении ниже 10-6Па, на быстроту действия начинает оказывать влияние водород, выделяющийся из стенок насоса и перетекающий со стороны форвакуумной полости насоса.
Достоинства турбомолекулярных насосов:

  • быстрый запуск;
  • малая селективность при откачке различных газов;
  • отсутствие паров масла и продуктов его разложения с остаточной атмосфере;
  • возможность получения сверхвысокого вакуума без использования ловушек на входе;
  • механизм насоса не повреждается при прорывах атмосферного воздуха.

Практические указания по эксплуатации:
Недопустима длительная выдержка остановленного ТМН под форвакуумным давлением (ниже 10 Па), т.к. при этом пары масла могут проникнуть со стороны форвакуума через роторный механизм на сторону высокого вакуума. Остановленный ТМН должен быть заполнен осушенным воздухом или азотом до атмосферного давления через кран, имеющийся в форвакуумном патрубке насоса.
Небольшое количество паров масла, попавшее на вход ТМН, обычно легко удаляется прогревом корпуса в области впускного патрубка до 100-120 0С при работающем ТМН. Большую опасность для работы насоса представляет попадание в него твёрдых частиц. При наличии такой опасности во входном патрубке насоса должна быть установлена металлическая сетка с размерами ячейки 1х1 мм.
тема: адсорбционные насосы
Принцип действия адсорбционных насосов основан на способности предварительно обезгаженных пористых твёрдых тел поглощать газы и пары в основном за счёт физической абсорбции.
Адсорбционные насосы нашли применение в системах безмасляной откачки как для создания предварительного разряжения, так и для получения и поддержания весьма низких давлений в высоковакуумных сосудах. В качестве поглощающих материалов (адсорбентов) могут применяться силикагели, алюмогели, цеолиты и активированные угли.
Наибольшее распространение получили цеолиты, представляющие собой алюмосиликаты щелочного или щелочноземельного металла, природного или искусственного происхождения. Пористую структуру и очень хорошие адсорбирующие свойства они приобретают после прокаливания.
Недостатками цеолитов, как и других адсорбентов, является то, что они плохо поглощают инертные газы, в частности аргон. Кроме этого они неэффективны по отношению к газам с очень низкой точкой кипения (Н2, Не, Ne). Поскольку равновесное давление над поверхностью адсорбента, он обычно охлаждается жидким азотом, жидким гелием или водородом.
С целью получения низких предельных остаточных давлений рекомендуется осуществлять предварительную откачку сосуда до давления 104 Па водоструйным или механическим вакуумным насосом. Иногда в качестве насоса для форвакуумной откачки используют другой адсорбционный насос.
Основным достоинством адсорбционных насосов является полное отсутствие органических загрязнений откачиваемого сосуда. Недостатки насосов- необходимость использования жидкого азота, периодическая регенерация и довольно значительное время охлаждения насоса.

Курс обучения «Основы течеискания и вакуумной техники» 24 – 26 марта 2020 года

Университет «ЛЭТИ» и ООО «ВАКТРОН» приглашают сотрудников предприятий принять участие в курсе повышения квалификации «Основы течеискания и вакуумной техники» 24 – 26 марта 2020 года. По результатам обучения сотрудник получает удостоверение о повышении квалификации государственного образца по университетской программе дополнительного профессионального образования. Курс проводится согласно лицензии на образовательную деятельность №1103 от 13 октября 2014.

Курс на практике подготовит к квалифицированной эксплуатации и обслуживанию современного вакуумного оборудования. Программа курса адаптируется под требования группы обучающихся и содержит практику по распространенным в России приборам, аксессуарам и методикам.

Читать еще:  Вязанные шторы крючком — красиво и просто!

Занятия будут проходить в Санкт-Петербурге, г. Петергоф. Мест в группе – 15. Для направления на обучение необходима предварительная регистрация. Для большой группы предприятие может запросить проведение досрочного курса. Регистрация участников: 8 (812) 989-01-72, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Турбомолекулярный насос: его виды и особенности. Турбонасосы KYKY. Купить турбомолекулярный насос

Турбомолекулярный насос – вид вакуумного насоса, который предназначен для создания и поддерживания вакуума высокого давления, путем откачки газов или смесей.

С его помощью можно получить не только высокий вакуум, но и низкий, средний и сверхвысокий.

Примечание. Конструктивные особенности турбомолекулярных насосов не позволяют откачивать смеси углеводородов и агрессивных газов, паров и смесей.

Область применения турбомолекулярного вакуумного насоса:

  • научно-исследовательские лаборатории (масс-спектрометрия, ядерные исследования, имитация космических условий и прочее);
  • авиация;
  • атомная промышленность;
  • металлургия (электронно-дуговая сварка);
  • течеискатели;
  • электротехника (изготовление полупроводников, покрытия поверхностей);
  • покрытие пленкой стекла (офтальмология, солнечные фотоэлементы)
  • создание форвакуума в случаях, где необходим безмаслянный насос и многое другое.

Такая широкая сфера использования обусловлена преимуществами, которые обеспечивает работа турбомолекулярных насосов.

Рассмотрим подробно преимущества работы турбомолекулярных вакуумных насосов:

  • быстрый запуск обусловленный постоянной готовностью к работе;
  • возможность работать при резких перепадах давления;
  • безмасляный процесс создания вакуума не загрязняет перекачиваемый воздух;
  • возможность перекачать большие объемы воздушной среды;
  • большой интервал рабочего давления: 10-7 – 10-1 Па;
  • некоторые газы можно сжимать до очень высокого давления.

Без недостатков также не обойтись, хотя их немного меньше.

Недостатки работы турбомолекулярных вакуумных насосов:

  • необходим строгий баланс лопастей ротора и статора, иначе появится вибрация и быстро выйдут из строя подшипники;
  • часто выходят из строя подшипники даже в хорошо настроенном оборудовании.

Примечание. Чтобы минимизировать износ шариковых подшипников в насосе, устанавливают подшипники с шариками из нитрида силикона. Они намного тверже стальных, имеют хорошую стойкость к износу и нагреву.

Обслуживание турбомолекулярных насосов сводится к замене твердой смазки в подшипниках – это каждые полгода, и замене самих подшипников, срок службы которых 2 – 3 года.

В период разбалансировки ротора шариковые подшипники значительно уменьшают вибрации в насосе, в отличии от подшипников качения.

Принцип работы турбомолекулярных насосов

Рассмотрим теперь подробно турбомолекулярный насос: принцип работы и устройство.

На рисунке показана схема устройства турбомолекулярного насоса, где видно, что на неподвижном роторе (1) находятся вращающиеся колеса (3). Между этими колесами находятся статичные колеса статора (4), которые закреплены на корпусе (2).

Колеса выполнены в виде диска с лопастями, которые расположены зеркально к лопастям другого колеса и имеют пазы на каждой лопасти.

Во время движения колеса лопасти ударяются об молекулы воздуха, передают им часть механической энергии. После этого молекулы перемещаются от входа по канавкам статора и накапливаются сжимаясь до разной степени. Дальше с помощью подкачивающего насоса сжатый воздух выходит по нагнетательному отверстию.

Длина пазов на лопастях совсем не большая, поэтому давление в них создается небольшое, но за счет большого количества лопастей, получаемое давление в каждой из них суммируется и в результате получается необходимое значение вакуума.

Таким образом воздух проходит через всасывающее отверстие, сжимается внутри турбомолекулярного насоса и выходит с помощью подкачивающего насоса через выходное отверстие.

Скорость ротора находится в пределах 24000 – 90000 оборотов за минуту. Рабочее давление турбомолекулярного насоса варьируется от 1 до 10-7 Па.

Исполнение насоса может быть вертикальное и горизонтальное, это можно увидеть на схеме устройства турбомолекулярного насоса (а – горизонтальное положение ротора, б – вертикальное положение ротора).

Турбомолекулярный насос очень часто работает в паре с форвакуумным насосом. Это позволяет создавать очень высокие показатели предельного остаточного давления (до 10-10 мм.рт.ст.). Но в период запуска и прекращения работы насоса должна исключаться возможность попадания паров масла в насос и в откачиваемую вакуумную систему путем проведения определенных мероприятий.

Во время работы клапан, который соединяет два насоса, находится в открытом состоянии, но движение ротора препятствует переходу паров. При уменьшении скорости ротора или во время его разгона, клапан находится в закрытом положении, поэтому сквозь него пары масла попасть в турбомолекулярный насос также не могут. Остается только входное всасывающее отверстие, через которое пары масла и могут перемещаться внутрь насоса. Чтобы этого избежать чаще всего на всасывающий патрубок напускается сухой воздух, он то и предотвращает загрязнение турбомолекулярного насоса.

Турбомолекулярный насос ТМН

Турбомолекулярный насос ТМН может работать в любом положении в пространстве и не боится сложных условий работы.

Модификации насосов ТМН-150, ТМН-200, ТМН-500 имеют одинаковый принцип работы, основным же отличием у них является скорость откачки газа. О ней можно судить по цифрам в обозначении моделей, это соответственно 150, 200 и 500 л/с. Остаточное давление легкого газа и есть значением остаточного давления турбомолекулярного насоса. Для насоса ТМН-100 или ТМН-150 это число составляет 10-8 Па, а для ТМН-500 может достигать 10-9 Па.

Турбомолекулярный насос ТМН-500 имеет встроенное воздушное охлаждение, в отличии от ТМН -150, где статор привода выносится за пределы области вакуумирования. В этом случае катушки охлаждаются при естественных условиях.

Достоинством турбомолекулярного насоса ТМН (кроме тех, которые рассмотрены ранее) является возможность откачивать пары, которые конденсируют и создавать предельный вакуум до 10-7 Па. А вот недостатком являются его габаритные размеры и высокая стоимость.

Применяется насос ТМН часто для откачки различных сред и в случае необходимости работы насоса длительное время на создание среднего вакуума. Такая необходимость возникает в системах ионного распыления и травления различных материалов.

Турбомолекулярный насос KYKY

Турбомолекулярный насос КYКY является оборудованием китайского производства, но он отличается хорошим качеством и надежностью.

Имеется несколько типов турбомолекулярных насосов КYКY: это с ротором на магнитной подвеске, с керамическими подшипниками в твердой смазке и с керамическими подшипниками с масляной смазкой.

Насос с керамическими подшипниками и твердой смазкой может устанавливаться в любом положении, а вот с керамическими подшипниками с масляной смазкой могут устанавливаться только вертикально.

Как было сказано ранее, в зависимости от типа, турбомолекулярный насос КYКY также можно монтировать в любом положении и это не влияет на качество работы.

Этот турбомолекулярный насос имеет такие характеристики.

Скорость откачки насосов КYКY может достигать в некоторых моделях 2000 л/с, при весе всего 32 кг, предельный вакуум создается 6х10-6 – 6х10-8 Па (в зависимости от модели). Охлаждение, по желанию заказчика, может быть, как воздушное, так и водяное. А в комплектацию обычно еще входит контроллер, что позволяет сразу вводить насос в эксплуатацию после монтажа.

Поэтому турбомолекулярные насосы, цена которых доступна для многих потребителей, отлично подходят в случае модернизации существующих систем или для разработки новых систем.

Ремонт турбомолекулярных насосов

Производители турбомолекулярного вакуумного насоса в основном предлагают свои услуги по наладке, техобслуживанию и ремонту не только своего оборудования, но и зарубежного производства.

Специально обученные специалисты могут отремонтировать турбомолекулярный насос (купить который можно у другого производителя), а потом произвести необходимые проверки герметичности и других показателей для обеспечения гарантии послеремонтного периода.

Также есть предприятия, которые производят обмен старого неремонтопригодного оборудования на новое с некоторой доплатой за новую установку.

Все эти услуги предоставляются официально на договорной основе, поэтому гарантируют качество ремонтных работ.

Ремонтировать турбомолекулярные вакуумные насосы самостоятельно без специальных знаний не рекомендуется в целях безопасности.

2.3. Турбомолекулярные насосы

Турбомолекулярные насосы сочетают принцип молекулярного увлечения и осевого компрессора. При этом точки на окружности ротора имеют линейные скорости порядка молекулярных (430 м/с). Поэтому вал таких насосов должен вращаться со скоростью 10 000–60 000 об/мин в зависимости от диаметра насоса.

По сравнению со многими другими сверхвысоковакуумными насосами турбомолекулярным насосам присущ ряд преимуществ: постоянная готовность к работе, быстрый (10–15 мин) запуск, нечувствительность к резкому повышению давления (вплоть до атмосферного), широкий диапазон рабочих давлений (10 –7 – 10 –1 Па) примерно одинаковая быстрота действия по большинству газов, чрезвычайно высокая степень сжатия (10 15 ) для газов с большой молекулярной массой (М  44). Высокая степень сжатия обеспечивает давление углеводородов на входе турбомолекулярного насоса не более 10 –15 Па (10 –3 Тор), т.е. практически безмаслянный вакуум, при давлении на форвакууме 1–13 Па (7 10 –3 – 0,1 Тор), соответствующем остаточному давлению большинства насосов с масляным уплотнением. Большое влияние на характеристики насоса оказывает конструкция опорных узлов: на смазываемых подшипниках качения, на магнитных опорах или газовой подушке.

Читать еще:  Однокомнатная квартира: ремонт своими руками

Схемы насосов с горизонтальным и вертикальным расположением вала ротора показаны на рис. 2.8. В корпусе 2 установлены неподвижные статорные колеса 4, между которыми вращаются колеса 3, закрепленные на роторе 1. Роторные колеса выполняются в виде дисков с прорезями. В статорных колесах имеются зеркально расположенные прорези такой же формы.

Рис. 2.8. Схемы турбомолекулярных насосов:

а) — с горизонтальным валом; б) — с вертикальным валом

При горизонтальном положении ротора движение газа в насосе после входа во всасывающий патрубок разветвляется на два потока, которые соединяются в выхлопном патрубке.

В связи с малыми коэффициентами компрессии каждой ступени в турбомолекулярном насосе можно увеличить рабочие зазоры. При диаметре рабочих колес 200 мм осевой (между колесами) и радиальный (между корпусом и роторным колесом или ротором и статорным колесом) зазоры могут составлять 1–1,2 мм, что позволяет значительно повысить надежность их работы. Увеличение зазоров, снижая коэффициент компрессии насоса, слабо влияет на его быстроту действия. При молекулярном режиме течения молекулы откачиваемого газа, прошедшие через паз статорного диска сверху или отразившиеся от него и попавшие в паз роторного диска, имеют большую вероятность пройти через него, так как боковая стенка 5 паза роторного диска уходит с пути молекул, а стенка 6 в подавляющем большинстве случаев не нагоняет их. В тех редких случаях, когда стенка 6 нагоняет часть молекул, большинство из них после соударения приобретает результирующее направление дальнейшего движения в направлении откачки (на рисунке сверху вниз). Напротив, молекулы, вошедшие в паз роторного диска снизу, против направления откачки, с большой вероятностью отражаются им обратно.

Отношение вероятностей пролета молекул любого газа в прямом и обратном направлениях характеризуется степенью сжатия данного газа насосом. Легкие газы, тепловая скорость молекул которых больше, легче проникают через насос. Для них быстрота действия больше, а степень сжатия меньше. Степень сжатия существующих насосов составляет 10 2 – 10 3 по водороду, 10 7 – 10 12 по азоту, больше или равна 10 15 по углеводородам и возрастает с увеличением частоты вращения ротора. Увеличение угла наклона паза ведет к снижению степени сжатия и увеличению быстроты действия.

Турбомолекулярный насос может начинать откачку с давления 10 2 Па (

1 Тор), но при этом быстрота действия его будет мала, а потребляемая мощность велика в результате тормозящего действия газа; к тому же в насосе будет выделяться заметное количество тепла. Рабочий диапазон впускных давлений турбомолекулярного насоса — 10 –7 – 1 Па (10 –9 – 10 –2 Тор). При этом быстрота откачки постоянна. При давлении ниже 10 –6 Па (10 -8 Тор) заметнее становится перетекание водорода и других легких газов со стороны форвакуума в откачиваемый сосуд, их парциальное давление приобретает большую относительнаю величину, что вызывает уменьшение быстроты действия турбомолекулярных насосов.

Эксплуатация и обслуживание

Быстрота действия форвакуумного насоса — механического вакуумного насоса с масляным уплотнением — в 20–50 раз меньше быстроты действия турбомолекулярного насоса, что обеспечивает соответствие их производительности при наибольших впускных давлениях турбомолекулярного насоса.

Недопустима длительная работа насоса при высоких (>10 Па) впускных давлениях, так как это приводит к выходу из строя электродвигателей.

Большую опасность представляет попадание внутрь насоса относительно крупных твердых частиц. Для предотвращения этого во впускном патрубке насоса должна быть установлена сетка с размерами ячейки 1 1 мм, которая, однако, снижает быстроту действия насоса примерно на 25%.

Турбомолекулярный насос: принцип работы, констуркция

Турбомолекулярный насос представляет собой кинетический вакуумный насос, работающий по принципу турбины.

Турбомолекулярный насос

Вакуумный турбомолекулярный насос работает исключительно в паре со вспомогательным насосом, который обеспечивает необходимое выходное давление. Без определенных показателей турбомолекулярное оборудование не запустится.

Отличительными чертами турбомолекулярного насоса выделяют высокую производительность, надежность в процессе эксплуатации и высокую стоимость. Цена турбомолекулярного насоса обусловлена качеством материала конструкции и особенностями строения деталей. Установка специализируется на перекачке газов с большой скоростью. Основные детали конструкции оборудования – ротор, подшипники и статор. Характеристики составляющих турбомолекулярного насоса:

  1. Ротор представляет собой металлическую деталь, имеющую форму цилиндра.
  2. Статор сделан из прочного материала, отличается герметичностью для обеспечения вращения ротора внутри.
  3. Подшипники производят из высокопрочного материала – нитрида силикона. Они обеспечивают высокую устойчивость к износу, а также бесперебойное функционирование оборудования.

Турбомолекулярные насосы востребованы в узкоспециализированных направлениях. Оборудование применяется для нанесения напыления покрытий, толщина пленки которых очень мала, полупроводниковые механизмы и датчики, определяющие утечку вещества, производятся при действии вакуума, создаваемого насосом. К достоинствам турбомолекулярного насоса относят:

  • отсутствие масла в рабочем объеме;
  • нагнетание сверхглубокого вакуума;
  • перекачка крупного объема газов;
  • возможность работы с агрессивными и инертными газами;
  • рабочее давление колеблется в широком диапазоне;
  • устойчивы к резким скачкам показателей давления;
  • быстро запускаются;
  • легкое обслуживание;
  • быстрая и качественная перекачка тяжелых газов.

Для стабильной и бесперебойной работы оборудования необходимо своевременно производить смену смазывающего материала, также рекомендуется следить за состоянием подшипников. Замену комплектующих частей делают специалисты, которые знают особенности и настройки оборудования.

Принцип работы турбомолекулярных насосов

Принцип работы турбомолекулярного насоса заключается во вращении диска с лопастями внутри рабочего объема. Молекулы газа, поступающие в установку через входной патрубок, ускоряются лопастями при движении по специальным канавкам. Затем происходит сжатие газа и его вывод через выходное отверстие под воздействием дополнительного подкачивающего насоса.

Стоит отметить, что в рабочем объеме находятся лопасти 2-х типов:

Они расположены на разных уровнях. Подвижные лопасти передают импульсы молекулам поступающего газа, направляя их в сторону стенок установки. На поверхности молекулы скапливаются, а их термическая скорость увеличивается за счет движения лопастей. Турбомолекулярный насос может быть в 2-х вариантах исполнения: горизонтально направленный и вертикально направленный. Скорость производительности и действия, а также степень сжатия напрямую зависят от скорости, с которой вращается ротор, и от его геометрических особенностей. Фланец оборудования должен быть направлен вниз для предотвращения скопления возле подшипника конденсата рабочей жидкости (масло или вода из форвакуумного трубопровода).

Турбомолекулярный насос ТМН

Турбомолекулярный насос ТМН – насос вращательного типа. Широко используется в различных отраслях промышленности: авиационная, электронная, электротехническая, атомная и другие. ТМН получили распространение благодаря способности не загрязнять рабочую камеру парами углеводорода, максимально ускоряться при работе с легкими газами, создавая в рабочем объеме различную степень сжатия. Распространенная модель – турбомолекулярный насос ТМН-500. Установка отличается высокой эффективностью, скоростью накачивания требуемого вакуума. При этом процесс не зависит от перекачиваемого объема и от качества газа.

Насос выделяется особенностью уравновешивания опоры без вспомогательной балансировки. Это способствует тому, что пользователь может самостоятельно заменить подшипники, а также оба вида лопаток. Существует возможность интенсивного прогрева и продолжительной интенсивной работы.

Турбомолекулярный насос КУКУ

Турбомолекулярный насос КУКУ – универсальная установка безмасляного типа. Отличается гибридной ступенью и необслуживаемыми подшипниками из керамики. Оборудование обеспечивает непрерывную откачку газа без потери трудоспособности.

Смазка используемых подшипников в установке твердая, поэтому насос может устанавливаться в любом удобном положении. Ротор турбомолекулярного насоса производится из цельной заготовки. Это обеспечивает высокую устойчивость к деформациям и отсутствие вибрации во время откачки. Купить турбомолекулярный насос можно у официальных представителей иностранной компании – производителя. Цена оборудования при всех достоинствах конструкции и производительности является доступной.

Читать еще:  Как очистить энергосберегающую лампу

Ремонт турбомолекулярных насосов

Турбомолекулярные насосы отличаются строгими показателями настроек, которые неопытный пользователь может сбить при попытке самостоятельно отремонтировать оборудование. В случае поломки обязательно следует обращаться к специалистам, которые сделают качественную диагностику установки и произведут замену вышедшей из строя детали. Сервисные центры специализируются на гарантийном и постгарантийном обслуживании установок. Стоимость ремонта зависит от типа поломки и сложности ее устранения. Зачастую на проведенный ремонт выдается долгосрочная гарантия. Также стоит отметить, что цена ремонта представляет собой определенный процент от полной стоимости турбомолекулярного насоса.

Турбомолекулярные насосы характеристики и принцип работы. Купить молекулярный турбонасос

История развития турбомолекулярных насосов берет свое начало в 1913 году, после того, как Геде выдвинул свои идеи по созданию молекулярного насоса. Если брать в рассмотрение конструкцию, которой обладает простейший молекулярный насос, можно выделить следующие детали:

  • Ротор — цилиндр, выполненный из металла.
  • Статор — непроницаемый корпус, внутри которого осуществляет свое вращение ротор.

Если нет возможности приобрести турбомолекулярный насос, купить можно ротационный, весьма схожий с ним по строению. Единственное различие, которое существует между ними — это отсутствие разделения объемов высокого и низкого вакуума.

В данной статье мы рассмотрим:

  • турбомолекулярный насос pfeiffer;
  • турбомолекулярный насос agilent tv81m;
  • высоковакуумный турбомолекулярный насос twistorr 84 fs;
  • турбомолекулярный насос tg350f;
  • турбомолекулярный вакуумный насос;
  • блок питания турбомолекулярных насосов типа бп 267;
  • турбомолекулярный насос купить;
  • турбомолекулярный насос цена;
  • турбомолекулярный насос принцип работы;
  • турбомолекулярный насос.

Перемещение молекул газа осуществляется с помощью теплового движения по впускному разъему насоса. На стенках ротора(находящегося в движении) в результате столкновения молекулы задерживаются на время, пропорциональное времени пребывания. Когда же молекулы отсоединяются от поверхности ротора, скорость их движения увеличивается и производится по касательной к движущемуся ротору.

Подобные столкновения способствуют возникновению импульсов, способствующих движению молекул за цилиндром, которым оснащен молекулярный вакуумный насос. Чтобы увеличить производительность насоса, должны выполнятся следующие условия:

  • Дополнительная скорость, которая образуется у молекулы, должна в разы превышать скорость, образующуюся в ходе ее теплового движения.
  • Габариты выпускного отверстия должны быть меньше, чем длина свободного пробега молекулы — это позволит избежать столкновений между молекулами.

К сожалению, подобное оборудование обладает рядом недостатков, из-за которых они не подверглись массовому серийному выпуску. Это и большие запросы касательно скорости вращения, и мизерные размеры зазоров между ротором и статором насоса, и низкие скорости откачки.

Турбонасос

Основываясь на опыте предшественников, в 1958 году Баккер представил миру свою идею по созданию турбомолекулярного насоса. Данный турбонасос схож с паровой турбиной и многоступенчатым компрессором. Его вращающиеся и неподвижные детали имеют специальные лопатки, расположенные под определенными углами. Подобная конструкция дает возможность избежать строго заданных допусков на этапах изготовления и сборки, за счет приемлемой работы статора и ротора с миллиметровыми зазорами между их лопатками. Стоит учитывать, что принцип движения молекул при откачке и поступлении газа разнится. При работе насоса, молекулы газа осуществляют свое вращение по кругу, как и лопатки, а во время откачки их движения направлено вдоль оси.

Если желаете купить турбонасос, следует учитывать, что между общим объемом потока газа вдоль оси ротора и скачками давления на лопатках существует прямая взаимосвязь. В случае с данным насосом нельзя получить все и сразу, приходится расставлять приоритеты, ведь при быстрой откачке, снижается степень сжатия. Эта зависимость работает и в обратную сторону.

Поток молекул движется с увеличивающейся скоростью вдоль оси насоса, благодаря определенному расположению лопаток ротора и статора, которые установлены под противоположными углами друг к другу.

Построение откачивающих ступеней различается в зависимости от расположения для достижения требуемых параметров. Так, на входе размещают ступени, позволяющие обеспечить устройство быстрой откачкой, а на выходе — максимальной степенью сжатия. Турбомолекулярный насос pfeiffer, конструкция которого была предложена Беккером и выпущена компанией Arthur Pfeiffer GmbH, состоит из двух секций для откачки, находящихся равноудалено по обе стороны от входа. Размер насоса и скорость вращения ротора прямо пропорциональны и имеют значение приблизительно 10 000 оборотов в минуту. Чтобы при таких скоростях уменьшить нагрузку на подшипники, необходимо задействовать в работе масло для смазки движущихся механизмов и воду для охлаждения агрегата. Скорость откачки у турбомолекулярных насосов совпадает с аналогичной скоростью у диффузных насосов.

Для обеспечения свободномолекулярных параметров распространения в турбомолекулярных насосах, применяют оборудование ротационного и сорбционного типа. Это дает возможность получить значения разрежения воздуха в вакуумной системе в 10-8 Па. После данной процедуры, в рабочей области присутствуют лишь газы, сродни водороду (легкие).

Сухой вакуумный насос

Сухой вакуумный насос — это насос, конструкция которого подразумевает исключение из системы паров масел, попадающих из подшипников, что происходит благодаря сжатию и образованию тяжелых молекул. Таким образом, получаем вакуумный насос сухого типа, очищенный от следов углеводородов. Теряется потребность в установке ловушек и отражателей, которые охлаждаются жидким азотом. Однако, когда насос сухого типа находится в состоянии покоя, частицы масла могут проникать в вакуумную систему. Во избежания подобного, следует быть предусмотрительными в обслуживании техники.

Кругер и Шапиро представили теорию, которая стала новым толчком на пути усовершенствования структуры турбомолекулярных насосов. В отличие от конструкции, предложенной Беккером, в данных насосах лопатки были видоизменены таким образом, что их производительность возросла многократно. В сотрудничестве с Остерстремом, Шапиро так же предоставил вариант конструкции, в которой скорость откачки имела десятикратные значения при меньшем количестве секция. При этом на размере устройства это никак не сказалось, и его габариты были аналогичны с размерами первоначального образца. Ученые достигли этого за счет ускорения ротора до 42 000 оборотов в минуту, используя электродвигатели постоянного тока и электронное управления.

Данный агрегат обладает такими характеристиками:

  • Высота насоса — 46 см.
  • Диаметр насоса — 20 см.
  • Скорость, с которой происходит перемещение статора — 24000 оборотов в минуту.
  • Скорость откачки — 1332 м3*ч-1.

В насосах подобного образца, можно избежать неравномерных нагрузок на подшипники, и, следовательно, обойтись без выделения жидкости или ее паров из привода и попаданию в рабочую область вакуумной установки.

Фирма Pfeiffer изготавливает весьма дорогостоящие, но при этом достаточно надежные вакуумные насосы. В то время, как их конкуренты представили вариант насоса с вертикальным размещением ротора, в котором вакуум огражден от загрязнения маслом, но при этом страдает от физических воздействий (удары, вибрация), фирма Pfeiffer предложила конструкцию с подшипниками на магнитной подвеске. Данное решение позволило обезопасить работу ротора и избежать загрязнение вакуума.

С обеспечением высоких показателей сжатия, откачка стала возможна при давлении ниже 10-6 Па, а образующийся при этом газ транспортируется напрямую в окружающую среду. Чтобы получить требуемые условия для свободного течения молекул на входе в насос, следует использовать агрегаты с воздушным турбокомпрессором на оси ротора, который позволит получить значение начального форвакуума равное 10 Па.

Форвакуумный насос

Форвакуумный насос необходим для получения необходимых коэффициентов скорости откачки, вакуума (10-8 Па), а так же для ликвидации загрязняющих следов масла. При работе такого оборудования, его температура достигает приблизительно 1000С. Если форвакуумный насос купить, то не потребуется лишних затрат на отражатели и ловушки.

Скорость вращения ротора в данных устройствах достаточно велика, а соответственно это сказывается на цене и уровне обслуживания. Особое внимание следует уделить подшипникам, ведь они наиболее подвержены износу в результате взаимодействия с твердыми частицами, попадающими в рабочую область насоса.

В случае, если форвакуумный насос, принцип работы которого был описан выше, использует ротационные устройства, необходимо позаботиться о том, чтобы ограничить попадание масляных паров. Но, даже при невозможности решения данной проблемы, она не является критичной для работы турбомолекулярного насоса, в отличие от диффузионого.

Турбомолекулярные насосы используются повсеместно, в частности в электронных микроскопах, благодаря высоким показателям производительности, которые они предоставляют.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector