Conoscenza di base della pompa per vuoto

Una pompa per vuoto è un dispositivo che aspira le molecole di gas da un volume sigillato e mantiene un vuoto parziale. Il suo compito principale è quello di creare un vuoto relativo all'interno di un determinato volume o volumi. Esistono molti tipi di pompe per vuoto. Questo articolo ne descrive il funzionamento, i tipi e le applicazioni.

Come funziona

La pompa per vuoto è un dispositivo meccanico che rimuove il gas da un sistema applicandogli una pressione superiore a quella dell'atmosfera circostante. Il principio di funzionamento della pompa per vuoto si basa sul principio del trasferimento e dell'intrappolamento dei gas. Le pompe per vuoto possono essere classificate in base al loro livello di vuoto e al numero di molecole che possono essere rimosse per centimetro cubo di spazio. Nel vuoto medio-alto, il flusso viscoso si verifica quando le molecole di gas si scontrano tra loro. L'aumento del vuoto provoca un flusso molecolare o di transizione.
Una pompa per vuoto ha diversi componenti che la rendono uno strumento versatile. Uno dei componenti principali è il motore, costituito da un rotore e da uno statore. Il rotore e lo statore contengono bobine che generano un campo magnetico quando vengono eccitate. Entrambe le parti devono essere montate su una base che sostenga il peso della pompa. È presente anche uno scarico dell'olio che fa circolare l'olio in tutto il sistema a scopo di lubrificazione e raffreddamento.
Un altro tipo di pompa per vuoto è la pompa per vuoto ad anello liquido. Funziona posizionando la girante sopra o sotto le pale. Le pompe ad anello liquido possono anche regolare la velocità della girante. Tuttavia, se si intende utilizzare questo tipo di pompa, è consigliabile consultare uno specialista.
Le pompe per vuoto funzionano spostando le molecole di gas in aree a pressione più o meno elevata. Quando la pressione diminuisce, la rimozione delle molecole diventa più difficile. I sistemi di vuoto industriali richiedono pompe in grado di operare in un intervallo compreso tra 1 e 10-6 Torr.

Tipo

Esistono diversi tipi di pompe per vuoto. Vengono utilizzate in molte applicazioni diverse, come ad esempio nei laboratori. Lo scopo principale di queste pompe è quello di rimuovere l'aria o le molecole di gas dalla camera del vuoto. Per raggiungere questo obiettivo, i diversi tipi di pompe utilizzano tecniche diverse. Alcuni tipi di pompe utilizzano lo spostamento positivo, mentre altri utilizzano tecniche ad anello liquido, di trasferimento molecolare e di intrappolamento.
Alcune di queste pompe sono utilizzate nei processi industriali, tra cui la produzione di tubi a vuoto, CRT, luci elettriche e la lavorazione dei semiconduttori. Sono utilizzate anche nei veicoli a motore per alimentare i componenti idraulici e negli aerei. Il giroscopio è solitamente controllato da queste pompe. In alcuni casi sono utilizzate anche in ambito medico.
Il funzionamento di una pompa per vuoto dipende dal tipo di gas che viene pompato. Esistono tre tipi principali: a spostamento positivo, a spostamento negativo e a trasferimento di quantità di moto. A seconda del tipo di lubrificazione, questi principi possono essere ulteriormente suddivisi in diversi tipi di pompe. Ad esempio, le pompe per vuoto a secco sono meno sensibili ai gas e ai vapori.
Un altro tipo di pompa per vuoto è la pompa rotativa a palette. Questo tipo di pompa ha due componenti principali, il rotore e la camera del vuoto. Queste pompe funzionano facendo ruotare le parti mobili contro l'involucro della pompa. Le superfici di accoppiamento delle pompe rotative sono progettate con giochi molto ridotti per evitare perdite di fluido sul lato della bassa pressione. Sono adatte per applicazioni di vuoto che richiedono basse pulsazioni e un elevato flusso continuo. Tuttavia, non sono adatte all'uso con mezzi di macinazione.
Esistono molti tipi di pompe per vuoto ed è importante scegliere quella giusta per la propria applicazione. Il tipo di pompa dipende dalle esigenze e dallo scopo del sistema. Le pompe più grandi possono lavorare in modo continuo, mentre quelle più piccole sono più adatte a un uso intermittente.

Applicare

Le pompe per vuoto sono utilizzate in diversi processi industriali e scientifici. Ad esempio, sono utilizzate nella produzione di tubi a vuoto, CRT e lampade elettriche. Sono utilizzate anche nella lavorazione dei semiconduttori. Le pompe per vuoto sono utilizzate anche come supporto meccanico per altre apparecchiature. Ad esempio, sul motore di un veicolo a motore possono essere presenti più pompe del vuoto che alimentano i componenti idraulici di un aereo. Inoltre, sono spesso utilizzate nella ricerca sulla fusione.
Il tipo più comune di pompa per vuoto utilizzata in laboratorio è la pompa rotativa a palette. Funziona dirigendo il flusso d'aria attraverso una serie di lame rotanti in un alloggiamento circolare. Quando le lame passano attraverso l'involucro, rimuovono il gas dalla cavità e creano il vuoto. Le pompe rotative sono solitamente a uno o due stadi e possono gestire pressioni comprese tra 10 e 6 bar. Hanno inoltre un'elevata velocità di pompaggio.
Le pompe da vuoto sono utilizzate anche per fabbricare celle solari su wafer. Si tratta di una serie di processi che comprendono il drogaggio, la diffusione, l'incisione a secco, la deposizione chimica di vapore al plasma e la generazione di polvere in massa. Queste applicazioni dipendono dal tipo di pompa per vuoto utilizzata nel processo e la pompa per vuoto scelta deve essere progettata per l'ambiente.
Sebbene esistano diversi tipi di pompe per vuoto, i principi di funzionamento di base rimangono gli stessi. Ciascuna ha funzioni e capacità diverse, a seconda del tipo di vuoto. Generalmente si dividono in pompe volumetriche, pompe rotative a palette, pompe ad anello liquido e pompe a mandata molecolare.

Manutenzione

Il responsabile della manutenzione generale e delle riparazioni è il ricercatore principale (PI). Le Agknx devono essere seguite e approvate dal PI e dal personale di laboratorio interessato. L'Agknx fornisce le linee guida per la manutenzione ordinaria dell'apparecchiatura della pompa per vuoto. Le Agknx non intendono sostituire le ispezioni di routine dettagliate delle apparecchiature con pompa per vuoto, che devono essere eseguite da personale di assistenza certificato/qualificato. In caso di guasto del dispositivo, l'utente deve contattare PI o RP per assistenza.
Innanzitutto, controllare che la pompa del vuoto non abbia parti allentate. Assicurarsi che i manometri di ingresso e di uscita siano aperti. Quando viene visualizzata la pressione corretta, aprire la valvola a saracinesca. Controllare anche la prevalenza e la portata della pompa del vuoto. La portata e la prevalenza devono rientrare nell'intervallo indicato sull'etichetta. La temperatura dei cuscinetti non deve superare i 35°F e la temperatura massima non deve superare gli 80°F. La boccola della pompa del vuoto deve essere sostituita quando è molto usurata.
Se la pompa del vuoto ha sperimentato diverse condizioni operative anomale, è necessario eseguire un test delle prestazioni. I risultati devono essere confrontati con i valori di riferimento per identificare le anomalie. Per evitare guasti prematuri alle pompe, è essenziale un approccio sistematico alla manutenzione predittiva. Si tratta di un'area relativamente nuova nel settore dei semiconduttori, ma le principali aziende di semiconduttori e i principali fornitori di pompe per vuoto non hanno ancora sviluppato un approccio coerente.
Per valutare le prestazioni delle pompe per vuoto, viene proposto un metodo di prova semplificato di pump-down. Il metodo comprende test di aerazione simulati sul campo e quattro indicatori di prestazione della pompa. Le metriche delle prestazioni sono valutate in condizioni di carico di gas, inattività e in condizioni dipendenti dal carico di gas.

Costo

Il costo totale di una pompa per vuoto è costituito da due componenti principali: l'investimento iniziale e i costi di manutenzione continua. Quest'ultima è la componente più costosa, poiché consuma circa quattro o cinque volte l'investimento iniziale. Pertanto, la scelta di un modello più efficiente dal punto di vista energetico è un buon modo per ridurre il costo totale del sistema e il periodo di ammortamento.
Il costo iniziale di una pompa per vuoto è di circa $786. Le pompe rotative a palette lubrificate a olio sono le più economiche, mentre quelle senza olio sono leggermente più costose. Anche le pompe senza contatto hanno un costo leggermente superiore. Il costo di una pompa per vuoto non è elevato, ma è un fattore che va considerato con attenzione.
Quando si sceglie una pompa per vuoto, è importante considerare il tipo di gas da pompare. Alcune pompe sono adatte solo per pompare aria, mentre altre sono progettate per pompare elio. L'aria priva di olio ha un profilo di velocità di pompaggio diverso da quello dell'aria. Pertanto, è necessario considerare le caratteristiche del mezzo per garantire che la pompa soddisfi le vostre esigenze. Il costo di una pompa per vuoto può essere molto più alto del prezzo di acquisto, poiché i costi di funzionamento e manutenzione giornalieri possono essere molto più elevati.
Le pompe per vuoto lubrificate tendono ad essere più durevoli e meno costose, ma possono richiedere una maggiore manutenzione. I costi di manutenzione dipendono dal tipo di gas che deve essere pompato. I gas più leggeri devono essere pompati lentamente, mentre quelli più pesanti devono essere pompati più velocemente. Il livello di manutenzione di una pompa per vuoto dipende anche dalla frequenza di lubrificazione.
Le pompe per vuoto a membrana richiedono una manutenzione e un cambio dell'olio regolari. L'olio della pompa a membrana deve essere sostituito ogni 3000 ore di utilizzo. La pompa è inoltre resistente agli agenti chimici e alla corrosione. Pertanto, può essere utilizzata per prodotti acidi e viscosi.

editor by CX 2024-04-08