Operacija načelo Turbomolecular pumpa

Turbomolecular pumpa je tip vakuum pumpa, površno sličan turbopump, koristi se za dobivanje i zadržavanje visokog vakuuma. Ove pumpe rade na principu da plin molekule može dati zamah u željenom smjeru ponavlja sudara s kreće čvrstu površinu. U turbomolecular pumpa, brzo predenje ventilatorskog 'hitova' molekule plina od uvale pumpa prema ispušnih plinova za stvaranje ili održavanje vakuuma.

Operativni principi

Većina turbomolecular pumpe zaposliti više faze, svaka od brzo rotirajuće rotora oštrica i stacionarni statora oštrica para. Sustav radi kao kompresor koji stavlja energije u plin, a ne vaditi ga van. Plin zarobljen od gornje faze u nižim fazama i sukcesivno spojene do razine pritiska izražaja-vakuum (prateći pumpa). Kao molekule plina ući kroz uvale, rotora, koja ima niz kosi oštrice, udari molekula. Stoga Mehanička energija oštrice prenosi se molekule plina. Ova novostečena zamah, molekule plina unesite u rupe prijenos plina u statorskom. To ih dovodi u sljedeću fazu gdje opet nalete na površini rotora, a taj proces se nastavlja, napokon ih vodi prema van kroz ispušni.

Zbog relativnog gibanja rotora i statora, molekula po mogućnosti pogoditi donjoj strani oštrice. Zato što oštrica površina izgleda, većina raspršene molekule ću ga ostaviti dolje. Površina je gruba, tako da nema refleksije će se. Nož mora biti gusta i stabilna za visoki tlak i kao tanki kao moguće i malo savijena za maksimum stiskanje. Za visoke omjere kompresije grla između susjednih rotora lopatice pokazuje koliko je god moguće prema naprijed. Za velike protoke lopatica na 45° i do blizu osi.

Kompresija svake faze je ~ 10, svakoj fazi na izlazu je znatno manji od prethodne faze ulaz. To ima dvije posljedice. Geometrijski niz nam govori da beskonačna faza idealno uklopiti u konačnih aksijalne dužine. Konačna duljina u ovom slučaju je punu visinu kućišta kao ležajevi, motor i upravljač i neke posude može biti instaliran unutar na osi. Radijalno, shvatiti koliko tanka plina na ulazu, ulazni-strani rotora bi idealno imati veći radijus, i odgovarajuće veće centrifugalne sile; idealna oštrica bi eksponencijalno tanje prema svoje savjete i karbonskim vlaknima bi trebala pojačati aluminijske lopatice. Međutim, jer je brzinu od utječe na oštricu pumpanje toliko to se postiže povećanjem korijen promjera nego tip promjera gdje praktično.

Performanse turbomolecular pumpe je čvrsto vezan uz frekvenciju rotor. Povećanjem okretaja, lopatice rotora skrenuti više. Za povećanje brzine i smanjenje deformacije, tvrđe materijale i različite oštrica dizajna predloženo.

Turbomolecular pumpe moraju raditi pri vrlo velikim brzinama i gomilanje topline trenja nameće ograničenja dizajna. Neki turbomolecular pumpe koriste magnetni ležajevi za smanjenje trenja i ulje kontaminacije. Jer magnetni ležajevi i temperature ciklusa omogućavaju samo ograničenu razmak između rotora i statora, oštrice u fazi visokog tlaka su pomalo degenerirana u jedan spiralni mrežicu jedni. Normalan protok ne može koristiti za ispumpavanje, jer laminarna turbine zatajiti kada se ne koristi u osmišljen tijek. Pumpa može biti hlađen dolje za poboljšanje kompresiju, ali ne bi trebalo biti hladno i kondenzirati leda na klizaljkama. Kada je turbopump je zaustavljen, ulje od prateći vakuuma može backstream kroz u turbopump i kontaminirati komore. Jedan način da to spriječimo je predstaviti Laminarno strujanje dušika kroz pumpu. Prijelaz iz vakuum dušika i trčanje na još turbopump mora sinkronizirati upravo kako bi se izbjeglo mehanička naprezanja pumpe i eskplozije letjelice u ispušnih plinova. Tanka membrana i ventil na izduvnoj cijevi treba dodati zaštitu na turbopump od prekomjernog tlaka (npr. nakon nestanka struje ili pukotina u podršku).

Rotor je stabiliziran u sve svoje šest stupnjeva slobode. Jedan stupanj je uređeno električni motor. Minimalno, ovaj stupanj mora biti stabiliziran elektroničkim putem (ili dijamagnetska materijal, koji je previše nestabilan u ležaj pumpe preciznost). Drugi put (ignoriranje gubitaka u magnetske jezgre kod visokih frekvencija) je konstruirati ovaj smjer kao osi sa sfere na svakom kraju. Ove sfere su unutra šuplje statički sfere. Na površini svake kugle je tabla za igranje dama uzorak prema unutra i prema van ide magnetnog polja. Kao tabla za igranje dama uzorak statičkih sfera rotira, rotor rotira. U ovoj konstrukciji nema OS je napravio stabilan na trošak izrade drugog osi nestabilna, ali sve osi su neutralni i elektronska regulacija je manje pod stresom i bit će više dinamički stabilno. Hallov efekt senzori mogu se osjetiti rotacijskog položaja i drugih stupnjeva slobode može se mjeriti capacitively.

Maksimalni tlak

Pri atmosferskom tlaku, znači slobodan put zraka je oko 70 nm. Turbomolecular pumpa raditi samo ako molekule udario pokretne lopatice do stacionarne oštrice prije sudara s drugim molekulama na putu. To postiglo, jaz između pokretne lopatice i stacionarni oštrice moraju biti blizu ili manje nego znači slobodan put. Sa stajališta praktične konstrukcije moguće jaz između oštrica skupa je red od 1 mm, pa je turbopump će zatajiti (bez neto pumpanje) ako iscrpljen direktno u atmosferu. Jer znači slobodan put je obrnuto proporcionalna pritisak, na turbopump pumpa kada ispušni tlak je manji od oko 10 Pa (0.10 mbar) gdje znači slobodan put je oko 0,7 mm.

Većina Turbopumpe su pumpe Holweck (ili Molekularna povucite pumpa) kao svoje posljednje faze povećati maksimalno prateći tlaka (ispušni tlak) za oko 1 do 10 mbar. Teoretski, centrifugalna pumpa, strani kanala pumpa ili regenerativni pumpe može se koristiti za povratak na atmosferski tlak direktno, ali trenutno je nema komercijalno dostupnih turbopump to iscrpljuje izravno u atmosferu. U većini slučajeva, ispušnih plinova povezano mehaničku potporu pumpa (obično se naziva tući pumpa) koja daje tlak dovoljno nisko za turbomolecular pumpu za učinkovit rad. Tipično, ovaj prateći tlak je ispod 0,1 mbar i obično oko 0.01 mbar. Prateći tlak je rijetko ispod 10−3 mbar (znači slobodan put ≈ 70 mm) jer otpor tečenju vakuum cijevi na turbopump i maltretiraš pumpa postaje značajan.

Turbomolecular pumpa može biti vrlo svestran pumpa. Može generirati mnogo stupnjeva vakuum od srednji vakuum (~ 10−2 Pa) do ultra-visokog vakuuma razine (~ 10−8 Pa).

Više turbomolecular pumpe u laboratorij ili proizvodni pogon može spajati cijevi na malim prateći pumpa. Automatski ventili i difuzije pumpa kao injekcija u veliki tampon cijev ispred prateći pumpa sprječava bilo eskplozije letjelice iz jedne pumpe da nađe još jedna pumpa.