Турбомолекулярные вакуумные
насосы
Турбомолекулярный насос (ТМН) – это газоперемещающий
механический вакуумный насос, предназначенный для получения и поддержания
высокого и сверхвысокого вакуума.
Турбомолекулярные насосы обладают
высокой универсальностью: они обеспечивают эффективную, в том числе
безмасляную, откачку всех видов газов и паров в широком диапазоне рабочих
давлений (от ~0,1 Па до ~10-8 Па и ниже), могут устанавливаться в различных
положениях (вертикально, горизонтально, под произвольных углом наклона), не
требуют частого технического обслуживания. Специальные модели ТМН обеспечивают
откачку от атмосферного давления и выпуск непосредственно в атмосферу. В
больших производственных системах для повышения производительности откачки
возможна параллельная установка нескольких турбомолекулярных насосов.
Принцип действия турбомолекулярного насоса основан на придании молекулам откачиваемого газа импульса в направлении откачки механическими средствами.
Турбомолекулярный насос состоит из нескольких ступеней, каждая из которых включает в себя вращающееся с высокой скоростью роторное колесо и неподвижный статор. Установленные под углом лопатки ротора, «ударяя» по молекулам газа, придают им дополнительный импульс в направлении откачки. Неподвижные лопатки статора направляют ускоренные молекулы газа в следующий ротор. В качестве последней ступени во многих конструкциях турбомолекулярных насосов используется молекулярный насос.
Турбомолекулярный насос (с воздушным охлаждением, керамическими подшипниками и молекулярной ступенью Зигбана)
Подшипники (подвес) ротора насоса
В современных турбомолекулярных насосах используются три
основных типа подшипников (подвеса) ротора, каждый из которых обладает своими
достоинствами и недостатками.
·
Стальные подшипники обыкновенно сочетаются со смазкой жидким маслом. Масло, циркулируя в
системе смазки, проходит через фильтр и очищается от загрязнений, поэтому насос
оказывается малочувствительным к попаданию в него мелких твердых частиц (пыли).
Такой насос прост в техническом обслуживании (достаточно заменить отработанное
масло), но устанавливать его можно только в вертикальном положении. Разумеется,
такой насос не подходит для систем безмасляной откачки. Поскольку насос
вращается с высокой скоростью, даже небольшой разрыв пленки смазочного
материала может привести к микросварке шариков и обоймы в точке контакта и
выходу насоса из строя.
·
Насос
с керамическими подшипниками, состоящими из металлических обойм и
керамических шариков с консистентной смазкой, может устанавливаться в любом
положении (вертикально, горизонтально, под углом), не требует частого технического
обслуживания, вероятность микросварки шариков и обойм отсутствует. Давление
паров смазочного материала значительно ниже, чем у масляных насосов. Смазка
рассчитана на весь срок службы подшипников, а техническое обслуживание
заключается в замене последних и очистке насоса. Это сложная и дорогостоящая
операция, требующая специального оборудования и высокой квалификации
исполнителей, выполняется она, как правило, специалистами изготовителя насоса.
·
Магнитный
подвес ротора исключает контакт между
вращающимися и неподвижными деталями во время работы насоса, что устраняет
трение и необходимость в смазке. Насосы с магнитным подвесом обеспечивают полностью
безмасляную откачку (в сочетании с безмасляными форвакуумными насосами),
отличаются более длительным сроком службы, могут устанавливаться в произвольном
положении. Однако, они более чувствительны к вибрации, прорыву атмосферы, а
также внешним магнитным полям, нарушающим положение ротора относительно корпуса
насоса. В современных конструкциях с целью компенсации воздействия внешних
полей и вибрации используются электронные системы автоматической стабилизации
положения ротора. Подшипники в насосах с магнитным подвесом также используются:
для фиксации ротора при отключении электропитания насоса и во время его разгона
и торможения.
·
В некоторых
конструкция насосов используется гибридный подвес: с нижним керамическим
подшипником и верхней магнитной опорой.
Контроллеры турбомолекулярных насосов
Контроллеры турбомолекулярных насосов могут быть
интегрированы с насосом или располагаться отдельно. В некоторых контроллерах
предусмотрены функции управления не только турбомолекулярным насосом, но также
форвакуумным насосом и вакуумными клапанами, что позволяет легко выстраивать
согласованные вакуумные системы.
В современных турбомолекулярных насосах предусмотрена функция
поддержания электропитания контроллера при отключении подачи электроэнергии за
счет генерации электричества электродвигателем турбомолекулярного насоса. Эта
функция позволяет обеспечить корректное замедление насоса в случае внезапного
пропадания электропитания и упрощает процесс отключения насоса: достаточно
просто отключить электропитание, и контроллер корректно остановит насос в
автономном режиме.
Особые требования
предъявляются к контроллерам турбомолекулярных насосов, работающих в условиях
повышенной радиации. Контроллеры устанавливают на удалении от насоса в зонах с
допустимым уровнем радиации, а если это невозможно, то для электропитания
насоса используют преобразователи частоты типа электродвигатель-генератор.
Специальные конструкции и
дополнительное оборудование турбомолекулярных насосов
·
Насосы
с несколькими впускными портами.
·
Насосы
с выпуском непосредственно в атмосферу.
·
Продувка
подшипников (для откачки сред, содержащих твердые микрочастицы и
коррозионно-активные газы).
·
Вентиляция
рабочей полости насоса (после откачки токсичных, горючих и коррозионно-активных
газов).
·
Коррозионно-стойкие
исполнения насосов.
Применение турбомолекулярных насосов
Турбомолекулярные насосы применяются в
технологических процессах, требующих создания чистого (безмасляного) вакуума в
различных отраслях промышленности и научных исследований:
- электронике и
микроэлектронике;
- химической
промышленности;
- фармацевтической
и медицинской промышленности;
- материаловедении;
- космических
исследованиях;
- атомной
энергетике;
- физике высоких
энергий
- и других.
Как выбрать
турбомолекулярный насос
Выбор турбомолекулярного насоса зачастую становится непростой задачей для специалистов, не являющихся профессионалами в области вакуумной техники. Необходимо учесть большое число факторов: состав откачиваемой атмосферы и особенности технологического процесса, требуемое давление и быстроту откачки, условия окружающей среды, наличие вибраций и магнитных полей и т.д. К Вашему ТМН необходимо корректно подобрать форвакуумный насос, соединительные элементы, высоковакуумный затвор, устройства подачи продувочного газа и другие компоненты вакуумной системы.
Компания «Ист Вакуум» имеет
многолетний опыт работы с турбомолекулярными насосами и добрые связи с
производителями вакуумной техники. В ассортименте имеются все возможные виды
вакуумных насосов. Специалисты компании помогут комплексно подобрать насосы,
управляющие и измерительные приборы и сопутствующее вакуумное оборудование,
которое в полной мере обеспечит необходимые рабочие характеристики вашей
вакуумной системы.
Компания «Ист Вакуум»
поставит необходимое оборудование в кратчайшие сроки и по конкурентоспособной
цене.
Подробнее о Турбомолекулярные насосах.