Como funciona uma bomba de vácuo?

O vácuo é um espaço desprovido de matéria em que a pressão gasosa dentro deste volume está abaixo da pressão atmosférica. A função principal da bomba de vácuo é alterar a pressão em um espaço contido para criar um vácuo completo ou parcial mecanicamente ou quimicamente. A pressão sempre tentará empatar nas regiões conectadas, à medida que as moléculas de gás fluem de alta para baixa para preencher toda a área desse volume. Portanto, se um novo espaço de baixa pressão for introduzido, o gás fluirá naturalmente da área de alta pressão para a nova área de baixa pressão até que sejam de igual pressão. Observe que este processo de vácuo é criado não por [sugando "gases, mas empurrando moléculas. As bombas de vácuo movem essencialmente as moléculas de gás de uma região para a próxima para criar um vácuo alterando estados de alta e baixa pressão.
Básico da bomba a vácuo
À medida que as moléculas são removidas do espaço de vácuo, torna -se exponencialmente mais difícil remover as adicionais, aumentando assim a energia de vácuo necessária. As faixas de pressão são colocadas em vários grupos:
Vacuum áspero / baixo: 1000 a 1 mbar / 760 a 0,75 Torr
Vacuum fino / médio: 1 a 10-3 mbar / 0,75 a 7,5-3 Torr
A vácuo alto: 10-3 a 10-7 mbar / 7.5-3 a 7,5-7 Torr
Vacuum ultra-alto: 10-7 a 10-11 MBAR / 7.5-7 a 7.5-11 Torr
Vacuum extremo alto: <10-11 mbar / <7,5-11 Torr
As bombas de vácuo são classificadas pela faixa de pressão que podem alcançar para ajudar a distinguir suas capacidades. Essas classificações são:
As bombas primárias (de apoio) que lidam com faixas de pressão de vácuo ásperas e baixas.
As bombas de reforço lidam com faixas de baixa e média pressão.
As bombas secundárias (alto a vácuo) lidam com faixas de pressão de vácuo altas, muito altas e ultra-altas.

Dependendo dos requisitos de pressão e da aplicação operacional, as tecnologias de bomba de vácuo são consideradas úmidas ou secas. As bombas úmidas usam óleo ou água para lubrificação e vedação, enquanto as bombas secas não têm fluido no espaço entre os mecanismos rotativos ou as partes estáticas usadas para isolar e comprimir moléculas de gás. Sem lubrificação, as bombas secas têm tolerancesto muito rígido opera efetivamente sem desgaste. Vejamos alguns dos métodos usados ​​em uma bomba de vácuo.

Capture bombas
As bombas de captura, também conhecidas como bombas de aprisionamento, não possuem peças móveis e são usadas para aplicações que requerem pressões de vácuo extremamente altas. Sem peças móveis, as bombas de captura podem criar um ambiente de vácuo usando dois métodos diferentes.
Criopump (seco, secundário): pressão 7,5 x 10-10 Torr, velocidade de bombeamento 1200-4200 I/s
Um dos métodos utilizados pelas bombas de captura é prender moléculas de gás através da criogênica para prender moléculas de gás. Os criopumps usam a tecnologia criogênica para congelar ou prender o gás para uma superfície muito fria. Usando temperaturas extremamente baixas, eles efetivamente desenham moléculas para dentro para criar um vácuo.
Bombas de íons de pulverização (seca, secundária): pressão 7,5 x 10-12 torr, velocidade de bombeamento 1.000 i/s
As bombas de íons pulverizadas usam campos altamente magnéticos e ionização de moléculas de gás para torná -las eletricamente condutivas como um método de aprisionamento. O campo magnético cria uma nuvem de íons eletropositivos que são depositados em um cátodo de titânio. Nesse processo, os materiais quimicamente ativos combinam -se com moléculas de gás para atraí -las e criar um vácuo.

Bombas de transferência
As bombas de transferência podem operar usando dois tipos de métodos; Energia cinética ou deslocamento positivo. Ao contrário das bombas de captura, as bombas de transferência estão empurrando as moléculas de gás para fora do espaço através do sistema. O que eles têm em comum é que todos usam um método de empurrar mecanicamente o gás e o ar através do sistema em diferentes intervalos do sistema. É comum que várias bombas de transferência sejam usadas juntas em paralelo para fornecer maior vazão e vazão. Também é comum utilizar várias bombas de transferência em um sistema para permitir a redundância no caso de uma falha na bomba.
Bombas cinéticas
As bombas cinéticas usam o princípio do momento através dos impulsores (lâminas) ou introduzindo vapor para empurrar o gás em direção à saída.
Bomba turbomolecular (seca, secundária): pressão 7,5 x 10-11 Torr, velocidade de bombeamento 10-50.000 i/s.
Todas as bombas cinéticas são bombas secundárias, pois são usadas para aplicações de alta pressão. Um método seco é a bomba turbomolecular, que usa lâminas rotativas de alta velocidade dentro da câmara que impulsionam as moléculas de gás. Transferência de impulso das lâminas rotativas para as moléculas de gás, aumentando sua taxa de movimento em direção à saída. Essas bombas fornecem baixas pressões e têm baixas taxas de transferência.
Bomba de difusão de vapor (úmida, secundária): pressão 7,5 x 10-11 Torr, velocidade de bombeamento 10-50.000 i/s.
A bomba de difusão de vapor usa vapor de óleo aquecido de alta velocidade que usa energia cinética para arrastar moléculas de gás da entrada para a tomada. Não há partes móveis e há uma pressão reduzida na entrada.
Bombas de deslocamento positivo
A outra forma de tipo de transferência é um deslocamento positivo. O princípio básico de uma bomba de deslocamento positivo é expandindo o volume original para a câmara que eles movem pequenos volumes isolados de gás em diferentes estágios, compactando -se a um volume menor e a uma pressão mais alta expulsa para o exterior. Essas bombas operam em faixas de pressão mais baixa e são categorizadas sob bombas primárias ou de reforço e incorporam tecnologias úmidas ou secas. Aqui estão os vários tipos de bombas de vácuo primário de deslocamento positivo:
Bomba de palheta rotativa selada a óleo (úmida, primária): pressão 1 x 10-3 mbar, velocidade de bombeamento 0,7-275 m3/h (0,4-162 ft3/min)
As bombas de palhetas rotativas seladas com óleo comprimem gases com um rotor montado exccentricamente que gira um conjunto de palhetas. Devido à força centrífuga, essas palhetas deslizam e formam câmaras entre elas e a habitação. O meio bombeado está preso dentro dessas câmaras. Durante a rotação adicional, seu volume é constantemente reduzido. Assim, o meio bombeado é comprimido e transportado para a saída. As bombas de vácuo rotativas da palhetas estão disponíveis em versões únicas e em duas etapas.

Bomba de anel líquido (úmido, primário): pressão de 30 Mbar, velocidade de bombeamento 25 - 30.000 m3/h (15 - 17.700 ft3/min)
As bombas de anel líquido têm um impulsor fora do centro, com palhetas dobradas em direção à rotação que formam um anel cilíndrico em movimento de líquido ao redor do invólucro da aceleração centrífuga. As palhetas criam espaços em forma de crescente de tamanhos diferentes à medida que giram e são selados pelo anel líquido. Perto da sucção ou entrada, o volume se torna maior, causando a pressão em cada um para cair e desenhar gases. À medida que gira, os volumes entre cada palheta diminuem devido ao impulsor excêntrico posicionado e à formação do anel líquido. Isso comprime o gás à medida que descarrega, criando um fluxo contínuo.

Bomba de diafragma (seca, primária): pressão de 5 x 10-8 mbar, velocidade de bombeamento 0,6-10 m3/h (0,35-5,9 ft3/min)
As bombas de diafragma são bombas de vácuo de deslocamento positivo do método seco. Um diafragma fica em uma haste conectada através do eixo de manivela que move o diafragma verticalmente à medida que gira. Quando o diafragma está na posição baixa, o volume na câmara aumenta, diminuindo a pressão e puxando as moléculas de ar. À medida que o diafragma se move, o volume diminui e as moléculas de gás são compactadas durante a saída. As válvulas de entrada e saída são carregadas na mola para reagir às mudanças de pressão.
Bomba de rolagem (seca, primária): pressão de 1 x 10-2 mbar, velocidade de bombeamento 5,0-46 m3/h (3,0-27 ft3/min)
As bombas de rolagem usam dois rolos não rotativos em um design em espiral, onde o interno orbita e retém um gás no espaço de volume externo. À medida que orbita, o volume de gás fica diminuindo cada vez menor, comprimindo -o até atingir o volume mínimo e a pressão máxima permitidos e é expulsa na saída localizada no centro da espiral.
Bombas de estilo de raízes (seco, reforço): pressão <10-3 Torr, velocidade de bombeamento 100.000 m3/h (58.860ft3/min)
As bombas radiculares empurram o gás em uma direção através de dois lóbulos que combinam sem tocar à medida que o contador gira. Esse contador de rotação cria a taxa de fluxo máximo à medida que o volume aumenta na entrada no simultaneamente diminuindo na saída que comprime a pressão. Essas bombas são projetadas para aplicações em que é necessária remoção de grandes volumes de gás.
Bombas de garras (seco, reforço): pressão 1 x 10-3 mbar, velocidade de bombeamento 100-800 m3/h (59-472 ft3/min)
As bombas de garra têm duas garras rotativas que o contrariam. Eles são extremamente eficientes, confiáveis ​​e de baixa manutenção e geralmente usados ​​em ambientes industriais severos. As garras vêm dentro de 2/1000 '' uma da outra, mas nunca tocam. Essa folga mínima entre as garras e a caixa da câmara otimiza o selo interno, eliminando o desgaste e a necessidade de lubrificantes ou óleos.

Bombas de parafuso (seco, reforço): pressão 1 x 10-2 torr, velocidade de bombeamento 750 m3/h (440 ft3/min)
As bombas de parafuso utilizam dois parafusos rotativos, colocados horizontalmente ao longo do interior de uma câmara, um canhoto e um destro, que também combinam sem contato. As moléculas de gás introduzidas em uma extremidade estão presas entre os dois parafusos e, quando giram em direções opostas, o gás é empurrado para o espaço com volume decrescente, comprimindo -o quando atinge a saída e criando uma pressão reduzida pela entrada.

Conclusão
Como você pode ver, determinar qual bomba de vácuo você pode precisar para o seu processo de remoção de gás pode variar em muitos fatores. Isso inclui a pressão de bombeamento e as faixas de velocidade, vazão, aplicação do tipo de gás, tamanho de volume, expectativa de vida e a localização do seu sistema. Essa pode ser uma tarefa assustadora que pode ser demorada e cara, se não for escolhida. O processo de Anderson pode simplificar esse processo de seleção com conhecimento especializado, uma vasta gama de bombas e inventário de equipamentos e instalações completas de engenharia e fabricação se o seu sistema exigir uma solução fabricada personalizada.
O Anderson Process é um fornecedor autorizado de uma gama única de produtos que podem atender à demanda por diversas aplicações em todos os setores. Esses tipos de bomba são palhetas rotativas, lobo rotativo, anel líquido, rolagem, parafuso seco e bombas de garra com seleção completa de faixas de pressão e velocidades de bombeamento para lidar com as taxas de fluxo que seu aplicativo de vácuo exige.
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