مقدمه‌ای بر پمپ‌های مکش

[parsvacuum]

هنگام طراحی یا بهره برداری از سیستم مکش، درک عملکرد آنها بسیار مهم است. ما متداول‌ترین انواع پمپ‌های مکش و اصول عملکرد آنها و مکانی که در سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند را مرور خواهیم کرد. در ماه‌های آینده به جزئیات بیشتری از هریک از این پمپ‌ها خواهیم پرداخت.

دسته‌بندی پمپ‌های مکش (با فشار عملیاتی)
پمپ‌های مکش بر اساس محدوده فشار عملیاتی به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند: پمپ‌های اولیه، پمپ‌های تقویت کننده یا پمپ‌های فرعی. در هر محدوده فشار چندین نوع پمپ خلا مختلف وجود دارد که هر کدام از فناوری متفاوتی بهره می‌برند و هر کدام از مزایای منحصر به فرد در رابطه با ظرفیت فشار، سرعت جریان، هزینه و نیازهای نگهداری برخوردار هستند.

صرف نظر از طراحی آنها، اصول کارکرد آنها همین است. پمپ‌های مکش با خارج کردن مولکول‌های هوا و سایر گازها از محفظه مکش یا از سمت خروجی پمپ مکش بالاتر در صورت اتصال به مجموعه، عمل می‌کنند. با کاهش فشار در محفظه و حذف مولکول‌های اضافی، آنها از نظر ظاهری فشرده‌تر می‌شوند. در نتیجه، یک سیستم مکش صنعتی باید قادر باشد بیش از بخشی از یک محدوده فشار فوق‌العاده بزرگ عمل کند، به طور معمول فشار آنها از 1 تا 10 متفاوت است. در تحقیقات و کاربردهای علمی این میزان تا 10-9 Torr یا بالاتر افزایش داشته است. برای دستیابی به این هدف، از چندین سبک مختلف پمپ در یک سیستم معمولی استفاده می‌شود که هر یک بخشی از محدوده فشار را پوشش می‌دهند و در بعضی مواقع به صورت سری کار می‌کنند.

سیستم‌های مکش در گروه بندی گسترده‌ای از محدوده فشار زیر قرار می‌گیرند:

• مکش کم:> فشار اتمسفر به 1 Torr
• مکش متوسط: یک تا 10-3 Torr
• مکش بالا: 10-3 Torr تا 10-7 Torr
• مکش فوق العاده بالا: 10-7 Torr تا 10-11 Torr
• خلاء شدید شدید: < 10-11 Torr

انواع مختلف پمپ‌های مکش را می‌توان به صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

• پمپ‌های اولیه (پشتیبان): محدوده فشار مکش کم.
• پمپ‌های تقویت کننده: محدوده فشار مکش کم.
• پمپ‌های ثانویه (مکش بالا): دامنه مکش بسیار بالا و فوق العاده بالا.

دو فناوری مورد استفاده در پمپ‌های مکش عملیات انتقال گاز و جذب گاز است. پمپ‌های انتقال با انتقال مولکول‌های گازی توسط هر دو تبادل حرکت (عملیات جنبشی) یا جابجایی مثبت کار می‌کنند. همان تعداد مولکول‌های گازی که وارد آن می‌شوند از پمپ تخلیه می‌شوند و هنگام بیرون کشیدن گاز فشاری کمی بالاتر از فشار اتمسفر دارند. نسبت فشار اگزوز (خروجی) به کمترین فشار بدست آمده (ورودی) نسبت فشرده‌سازی نامیده می‌شود.

پمپ‌های انتقال جنبشی بر اساس اصل انتقال نیرو کار می‌کنند و گاز را به سمت خروجی پمپ هدایت می‌کنند تا احتمال افزایش مولکول به سمت خروجی با استفاده از تیغه‌های پرسرعت یا بخار وارد شده فراهم شود. پمپ‌های جنبشی معمولا دارای حجم درزگیر نیستند اما در فشارهای کم می‌توانند به نسبت فشار کمتری برساند.

پمپ‌های انتقال جابجایی مثبت با به دام انداختن مکانیکی یک حجم گاز و انتقال آن از طریق پمپ کار می‌کنند. آنها اغلب در چند مرحله بر روی شفت پیشران معمولی طراحی می‌شوند. حجم جدا شده با فشار بیشتر به حجم کمتری فشرده می‌شود و سرانجام گاز فشرده شده به اتمسفر (یا به پمپ بعدی) منتقل می‌شود. اتفاق معمول به این صورت است که دو پمپ انتقال به صورت سری مورد استفاده قرار می‌گیرند تا مکش بالاتر و سرعت جریان بیشتری فراهم کنند. به عنوان مثال، یک پمپ توربو مولکولی را می‌توان در یک سری با پمپ پیمایشی (جابجایی مثبت) به عنوان یک سیستم بسته‌بندی شده خریداری کرد.

پمپ‌های جذب با گرفتن مولکول‌های گازی روی سطوح درون سیستم مکش کار می‌کنند. پمپ‌های جذب با سرعت جریان کمتری نسبت به پمپ‌های انتقال کار می‌کنند اما می‌توانند مکش فوق العاده بالا را تا 10-12 Torr ایجاد کرده و مکش بدون جذب روغن ایجاد کنند. پمپ‌های جذب با استفاده از تراکم کرایوژنیک، واکنش یونی یا واکنش شیمیایی عمل می‌کنند و هیچ قسمت متحرکی ندارند.