انواع پمپ‌های خلأ
در یک سیستم خلأ بر اساس نوع فرآیندی که در آن انجام می‌پذیرد، با توجه به میزان خلأ و ظرفیت مخزن از پمپ‌های مختلفی استفاده می‌شود. برای ایجاد خلأ‌های کم، اغلب از یک پمپ استفاده می‌شود. پمپ‌های مکانیکی معمولاً به عنوان پمپ‌های پشتیبان در سیستم‌های ایجاد کننده خلأ بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در شکل ۱‑۹ انواع پمپ‌های خلأ ارائه شده است.
( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
شکل ۱‑۹: انواع پمپ‌های خلأ
پمپ‌های ایجاد کننده خلأ کم و متوسط
پمپ‌هایی مثل پمپ چرخشی تیغه‌ای، چرخشی پیستونی و پمپ بوستر مکانیکی همگی از نوع جابجایی مثبت هستند. این گونه پمپ‌ها با خارج کردن توده‌ای از گاز در هر مرحله از داخل پمپ، فشار سیستم را کاهش می‌دهند. این پمپ‌ها گازها را از ورودی گرفته آن را در داخل پمپ حبس کرده و پس از تراکم از قسمت خروجی بیرون می‌راند.
مناسب‌ترین پمپ برای ایجاد خلأ‌های کم، پمپ چرخشی می‌باشد. این‌گونه پمپ‌ها یک سیستم را به سرعت تخلیه کرده و قادرند به طور پیوسته کار کنند و در صورت نیاز قادر به پمپ کردن مجدد نیز می‌باشند. البته یکی از اشکالات پمپ‌های چرخشی این است که می‌توانند به عنوان یک منبع احتمالی آلوده‌کننده سیستم باشند. علاوه براینکه روغن این پمپ‌ها تحت تهاجم گازهای پمپ شده ممکن است خواص خودش را از دست بدهد. تا زمانی که فشار بالاتر از ۱/۰ میلی‌بار باشد، شدت عبور گازهای در حال پمپ شدن، مانع از برگشت بخار روغن به سیستم خلأ می‌گردد ولی هنگامی که فشار پایین‌تر از این حد می‌شود، احتمال برگشت روغن به داخل سیستم خلأ افزایش می‌یابد. این گونه پمپ‌ها در سیستم‌های خلأ کم تا متوسط (در محدوده ۱۰ تا ۲۰۰ متر مکعب بر ساعت) مورد استفاده قرار گرفته و معمولا به عنوان پمپ اولیه به کار می‌روند.
پمپ‌های ایجاد کننده خلأ بالا و فوق بالا
پمپ‌های تولید‌کننده خلأ بالا و فوق‌العاده بالا شامل پمپ‌های پخشی، توربومولکولی، انجمادی و اسپاتر یونی می‌باشند.
پمپ پخشی
انتقال گاز در این پمپ‌ها به وسیله‌ی یک سری جت بخار (معمولاً از بخار روغن) با سرعت خیلی زیاد انجام می‌شود. این جت‌ها در داخل خود پمپ ایجاد می‌شوند. مکانیزم عمل چنین است که، بخشی از
گاز که از مجرای ورودی به داخل پمپ نفوذ کرده، در برخورد با جت بخار پر انرژی به سمت جت پایینی رانده می‌شود، طبقه جت بعدی هم با اعمال چنین روشی موجب تراکم گازها در مجرای خروجی پمپ می‌گردد. گازهای متراکم شده در این قسمت به وسیله‌ی پمپ اولیه از سیستم خارج می‌گردند. شکل ۱‑۱۰ تصویر اجزاء این نمونه پمپ را نشان می‌دهد.
شکل ۱‑۱۰: پمپ پخشی ونحوه عملکرد آن
با وجود اینکه سرعت پمپی در پمپ‌های پخشی با وزن مولکولی گازها تناسب دارد اما می‌توان گفت که عملکرد این پمپ‌ها تقریبا غیر گزینشی می‌باشد. برای مثال H2 تنها حدود ۲۰% سریع‌تر از نیتروژن پمپ می‌شود و پمپ هیچ‌گونه اثری از گازهای پمپ شده نمی‌پذیرد. این پمپ می‌تواند بعد از حدود ۱۵ دقیقه یا بیش‌تر (بسته به حجم آن) به دمای کارکردی خود برسد. این سیستم بسیار سریع عمل می‌کند، و اغلب برای سیکل‌هایی با فرایند سریع به کار می‌رود. در چنین سیستم‌هایی به یک شیر قوی باز و بست خلأ بالا هم نیاز می‌باشد. در جدول ۱‑۳ مشخصات سیستم‌های شامل این نوع پمپ به اختصار آمده‌است.
جدول ۱‑۳: مشخصات سیستم‌های شامل پمپ پخشی
| نقاط قوت | نقاط ضعف |
| ساده و قابل اطمینان سرعت بالا جرم خروجی بالا هزینه‌ی کم مقاوم در برابر آلودگی سرعت قابل دسترس ۱۰- ۹۰۰۰۰ لیتر بر ثانیه سرعت بالا برای بخار آب )با یک تله‌ی نیتروژن مایع) |
وجود جریان برگشتی و نیازمندی به بافل نیاز به پمپ اولیه چرخشی برای ایجاد خلأ اولیه استفاده فقط به صورت عمودی |
پمپ توربومولکولی
این پمپ روتوری دارد که بر روی آن تیغه‌های فلزی منظمی نصب شده‌است. روتور در داخل استاتوری با تیغه‌های ثابت، با سرعت خیلی زیادی دوران می‌کند. مولکول‌های گازی که وارد قسمت ورودی می‌شوند، در نتیجه‌ی یکسری برخورد‌های خیلی سریع با تیغه‌های روتور، از بین تیغه‌های استاتور به سمت خروجی رانده می‌شوند. سرعت چرخش روتور در این پمپ‌ها بسیار بالا می‌باشد (مثلاً برای نمونه‌های کوچکتر در حدود ۸۰۰۰۰ دور بر دقیقه). شکل ۱‑۱۱ نمونه‌ی واقعی از این پمپ را نمایش می‌دهد. همچنین تصویر برش میانی شماتیک پمپ نیز در این شکل دیده می‌شود که اجزاء داخلی آن را نشان می‌دهد. در خانواده پمپ‌های توربو برای انتقال تکانه به گازهایی که قرار است پمپاژ شوند، به جای مولکول‌های پر سرعت روغن از یک سیستم مکانیکی چرخان استفاده می‌کنند. این به آن معناست که به این وسیله سیستمی تمیز و بدون هیدروکربن خواهیم داشت. در بسیاری از موارد پمپ‌ها به بلبرینگ‌هایی نیاز دارند که به روان‌کننده آغشته شده باشد. اغلب روان‌کننده‌ها به شکل سوسپانسیون هستند. در هنگام استفاده از این خانواده از پمپ‌ها بخارات روغن مشاهده می‌شود که مشابه جریان بازگشتی در پمپ‌های مکانیکی روغنبندی شده هستند. از آنجا که خانواده پمپ‌های توربو به پمپ پشتیبان نیاز دارند، بهتر است از پمپ‌های بدون روغن برای پمپ پشتیبان آن‌ها نیز استفاده کرد تا تمیزی کامل در سیستم به دست آید. پمپ‌های معلق مغناطیسی[۲۹] که به هیچ روان‌کنندگی نیاز ندارد، با قیمت بالاتر موجود می‌باشد.
شکل ۱‑۱۱: نمایش نما و تصویر واقعی یک پمپ توربومولکولی محوری
پمپ توربومولکول بسیار روان بوده و استفاده از آن راحت می‌باشد. معمولا تنها از یک دکمه‌ی روشن/ خاموش برای کلیه‌ی مراحل پمپ‌کردن استفاده می‌شود. این پمپ‌ها برای سیستم‌هایی که نیاز به شیر ندارند و یا واحد‌هایی که لازم است به سرعت پمپ شوند مناسب هستند. این پمپ‌ها ذاتاً گازها را با سرعتی یکسان پمپ می‌کنند و نیاز به نیتروژن مایع ندارند. وقتی پمپ خاموش است باید تخلیه شوند. پمپ لرزش بسیار بالایی دارد ولی این ارتعاش در مقایسه با ارتعاش اولیهی پمپ مکانیکی قابل چشم پوشی است. پایین‌ترین فشار قابل حصول توسط این پمپ‌ها تابعی از فشار جزیی هیدروژن می‌باشد. این امر به دلیل قدرت تراکم کم پمپ برای گازهای سبک می‌باشد. برای گازهای سنگین، بازده پمپ بالا‌ترین مقدار و برای گازهای سبک، کم‌ترین مقدار خودش را داراست. گازهای سبک مثل هیدروژن و هلیم می‌توانند از داخل پمپ به عقب برگشت‌کنند، بعضی مواقع برای جلوگیری از این امر پمپ‌های توربومولکول را توسط پمپ پخشی پشتیبانی می‌کنند. از این نوع پمپ‌ها مدل‌هایی ساخته شده است که می‌توانند برای پمپ‌کردن گازهای رادیواکتیو به کار روند. همچنین مدل‌هایی وجود دارند که نسبت به مخزن می‌توانند در هر جهتی نصب شوند.
جدول ۱‑۴: مشخصه های سیستم‌های شامل پمپ توربومولکولی
| نقاط قوت | نقاط ضعف |
| ۱-رسیدن سریع به سرعت پمپی حداکثر ۲- هزینه‌ی کارکردی کم ۳- تمیز ۴- انتخابی بودن جهت نصب ۵- قابلیت استفاده بدون شیر ۶- محدوده‌ی سرعت قابل حصول ۵۰ تا ۹۰۰۰ لیتر بر ثانیه |
۱- هزینه‌ی اولیهی فوق العاده بالا |
