Darbības princips Turbomolecular sūknis

Turbomolecular sūknis ir vakuuma sūknis, virspusēji līdzīgi turbopump, ko izmanto, lai iegūtu un uzturētu augstu vakuumu. Šiem sūkņiem, kas darbojas saskaņā ar principu, ka gāzes molekulu varētu dot impulsu vēlamajā virzienā atkārtota sadursme ar kustīgu cieto virsmu. Turbomolecular sūkni, strauji vērpšanas ventilatoru rotors "hits" gāzes molekulu no pret izplūdes, lai radītu vai uzturētu Vakuuma sūkņa ieplūdes.

Darbības principi

Visvairāk turbomolecular sūkņi strādā vairākos posmos, katrs sastāv no ātri rotējošu rotora asmeni un stacionāru statora asmeni pāris. Sistēma darbojas kā kompresoru, kas izvirza enerģijas, gāzes, nevis ņemot to ārā. Gāzes uzņemtais augšējo posmos ir uzstājām zemāka posmi un secīgi saspiesti priekšgalā vakuuma (pamatnes sūknis) spiediena līmenim. Kā gāzes molekulu ievadīt caur ieplūdes, rotors, kas piemīt vairākas slīpais asmeņi, hits un molekulas. Tādējādi asmeņi mehānisko enerģiju pārvada gāzes molekulu. Ar šīs jauniegūtās impulsu gāzes molekulu stājas statora gāzu pārvietošanas caurumus. Tas viņus aizvedīs uz nākamo stadiju, kur viņi atkal saduras ar rotoru virsmas, un šis process turpinājās, beidzot tos ved uz āru caur izplūdes.

Sakarā ar rotoru un statoru relatīvās kustības molekulas standartparauga hit apakšējā pusē asmeņi. Jo asmens virsmas nodur acis, lielākā daļa izkliedētā molekulas atstāt to uz leju. Virsma ir nelīdzena, tāpēc nekādas pārdomas rodas. Asmens ir jābūt bieza un stabili augsta spiediena darbībai un tikpat tievas kā iespējamu un nedaudz saliektu maksimāla saspiešana. Augstas kompresijas attiecība starp blakus rotora lāpstiņas rīkles ir vērsta cik vien iespējams uz priekšu virzienā. Par augstas plūsmas ātrumiem asmeņi atrodas 45° un sasniegt tuvāk asij.

Jo katra posma saspiešanas ir ~ 10, katrā posmā tuvāk kontaktligzdai ir ievērojami mazāki nekā ieplūdes iepriekšējos posmos. Tas ir divējādas sekas. Ģeometriskā progresijā stāsta mums, bezgalīgas posmiem varētu ideāli iederas galīgu aksiālā garumu. Ierobežots ilgums šajā gadījumā ir mājokļu, gultņi, mehānisko un kontroliera pilnā augumā un daži dzesētāji var instalēt iekšā uz ass. Radiāli, apgūt tik daudz plānas gāzes pie ieejas, ieplūdes pusē rotori ideālā variantā būtu lielāks rādiuss un attiecīgi lielāks centrbēdzes spēks; ideāls asmeņi iegūtu eksponenciāli plānāks pret viņu padomus un oglekļa šķiedras jāpastiprina alumīnija asmeņi. Tomēr, jo vidējais ātrums ir asmens ietekmē tik daudz tas tiek darīts, palielinot saknes diametrs nevis diametra padoms, kur praktiski sūkņu.

Turbomolecular sūkņa darbību stingri ir saistīts ar biežumu rotors. Kā palielinās apgr. /min., rotora lāpstiņas novirzīt vairāk. Lai palielinātu ātrumu un samazinātu deformāciju, ir ierosināts saspringtāka materiālus un citu asmeni modeļi.

Turbomolecular sūkņus jādarbojas ļoti lielā ātrumā, un berzes siltuma buildup uzliek dizains ierobežojumi. Daži turbomolecular sūkņi izmanto magnētisko gultņu samazināt berzi un naftas piesārņojuma. Tāpēc, ka magnētiskie gultņi un temperatūras ciklu pieļautu tikai ierobežotu atstatumu starp rotoru un statoru lāpstiņas augstspiediena posmos ir nedaudz degenerated spirālveida vienā folijā katrs. Laminārās plūsmas nevar izmantot sūknēšana, jo laminārās turbīnas apstāsies, ja netiek izmantoti pie izstrādātas plūsmu. Sūkni var atdzesēts uzlabot saspiešanas, bet nevajadzētu būt tik auksti kā kondensēt ledus uz lāpstiņām. Kad turbopump ir pārtraukta, eļļa no tūbas vakuumu var backstream pa turbopump un inficēt kamerā. Viens no veidiem, kā novērst šādas situācijas ir ieviest laminārās plūsmas slāpekļa caur sūkni. Pārejai no vakuuma slāpekļa un skrienot pie vēl turbopump ir jāsinhronizē precīzi, lai izvairītos no mehāniskai spriedzei ar sūkni un pārspiediens pie izplūdes. Plānas membrānas vārsts pie izplūdes jāpievieno un turbopump aizsargāt no pārmērīgas pretspiediens (piem., pēc īslaicīga strāvas zuduma vai noplūdes vakuumā pamatni).

Rotors ir nostabilizēts visās tās sešu brīvības pakāpes. Elektromotors reglamentē vienu grādu. Minimāli, šī pakāpe ir stabila elektroniski (vai diamagnetic materiālu, kas ir pārāk nestabila jālieto precīzijas sūkņa gultņu). Citā veidā (neņemot vērā zaudējumi pie augstas frekvences magnētiskā serdes) ir būvēt šo paturot kā asi ar lodi abos galos. Šajās jomās ir iekšā dobu statiskā sfērās. Uz katras sfēras virsmas ir šaha galdiņa shēmu uz iekšu un uz āru notiek magnētiskā lauka līnijām. Kā šaha galdiņa shēmu statiskā sfēru tiek pagriezta, rotors griežas. Šī konstrukcija nav asu ir izgatavoti stabils uz izmaksām padarītu vēl vienu asi nestabila, bet visām asīm ir neitrāli un elektronisko regula ir mazāk uzsvērts, un būs vairāk dinamiski stabilas. Hall effect sensorus var tikt izmantoti, lai sajūta rotācijas pozīcijā un citas brīvības pakāpēm var mērīt capacitively.

Maksimālais spiediens

Atmosfēras spiedienā vidējais brīvo gaisa ceļš ir apmēram 70 nm. Turbomolecular sūknis var darboties tikai tad, ja šīm molekulām skāris pārvietojas asmeņi pirms sadurties ar citu molekulu ceļā sasniegt stacionāru asmeņi. Lai panāktu, ka plaisa starp kustīgo asmeņi un stacionāro asmeņi jābūt tuvu vai mazāk nekā vidējais brīvu ceļu. No praktiskās uzbūves viedokļa, iespējama plaisa starp asmeņu komplekti ir par kārtību 1 mm, tāpēc turbopump būs kabīne (bez neto sūknēšanas) Ja izsmeltas tieši uz atmosfēru. Tā nozīmē brīvu ceļu ir apgriezti proporcionāla spiediena, turbopump būs sūknis ja izplūdes spiediens ir mazāka par 10 Pa (0.10 mbar) kur vidējais bezmaksas ceļš ir apmēram 0,7 mm.

Visvairāk turbopumps ir Votkinss sūknis (vai molekulārajā vilkšanas sūknis) kā savu pēdējo posmu palielināt maksimālo spiedienu (izplūdes spiediens) pamatni, apmēram 1-10 mbar. Teorētiski, centrbēdzes sūknis, sānu kanāls sūknis vai reģeneratīvo sūkni var izmantot, lai tieši atpakaļ pie atmosfēras spiediena, bet pašlaik nav neviena komerciāli pieejami turbopump, kas izplūst tieši uz atmosfēru. Lielākajā daļā gadījumu izplūdes gāzēs ir savienota ar mehānisko atbalstot sūkni (ko parasti sauc par roughing sūknis), kas ražo spiediens zems pietiekami turbomolecular sūkni, lai efektīvi strādātu. Parasti šīs pamatnes spiediens ir zem 0,1 mbar un biežāk par 0,01 mbar. Pamatnes spiediens ir reti zem 10-3 mbar (nozīmē brīvu ceļu ≈ 70mm) jo vakuuma cauruļu starp turbopump un roughing sūkņa plūsmas pretestība kļūst būtiska.

Turbomolecular sūkni var būt ļoti daudzpusīgs sūkni. Tas var radīt daudzas pakāpes vakuumā no starpposma vakuuma (~ 10−2 Pa) līdz vakuuma ultra-augstā līmenī (~ 10−8 Pa).

Vairākas turbomolecular sūkņi lab vai ražošanas iekārtās var savienot ar caurulēm ar nelielu atbalstu sūkni. Automātisku vārstu un difūzijas sūkņu, piemēram, iesūknējamu lielo bufera caurule pie pamatnes sūknis novērš jebkuru pārspiediena no vienu sūkni, lai kabīnes citu sūkni.