Турбомолекулярный насос – вид вакуумного насоса, который предназначен для создания и поддерживания вакуума высокого давления, путем откачки газов или смесей.
Навигация:
- Принцип работы турбомолекулярных насосов
- Турбомолекулярный насос ТМН
- Турбомолекулярный насос KYKY
- Ремонт турбомолекулярных насосов
С его помощью можно получить не только высокий вакуум, но и низкий, средний и сверхвысокий.
Примечание. Конструктивные особенности турбомолекулярных насосов не позволяют откачивать смеси углеводородов и агрессивных газов, паров и смесей.
Область применения турбомолекулярного вакуумного насоса:
- научно-исследовательские лаборатории (масс-спектрометрия, ядерные исследования, имитация космических условий и прочее);
- авиация;
- атомная промышленность;
- металлургия (электронно-дуговая сварка);
- течеискатели;
- электротехника (изготовление полупроводников, покрытия поверхностей);
- покрытие пленкой стекла (офтальмология, солнечные фотоэлементы)
- создание форвакуума в случаях, где необходим безмаслянный насос и многое другое.
Такая широкая сфера использования обусловлена преимуществами, которые обеспечивает работа турбомолекулярных насосов.
Рассмотрим подробно преимущества работы турбомолекулярных вакуумных насосов:
- быстрый запуск обусловленный постоянной готовностью к работе;
- возможность работать при резких перепадах давления;
- безмасляный процесс создания вакуума не загрязняет перекачиваемый воздух;
- возможность перекачать большие объемы воздушной среды;
- большой интервал рабочего давления: 10-7 – 10-1 Па;
- некоторые газы можно сжимать до очень высокого давления.
Без недостатков также не обойтись, хотя их немного меньше.
Недостатки работы турбомолекулярных вакуумных насосов:
- необходим строгий баланс лопастей ротора и статора, иначе появится вибрация и быстро выйдут из строя подшипники;
- часто выходят из строя подшипники даже в хорошо настроенном оборудовании.
Примечание. Чтобы минимизировать износ шариковых подшипников в насосе, устанавливают подшипники с шариками из нитрида силикона. Они намного тверже стальных, имеют хорошую стойкость к износу и нагреву.
Обслуживание турбомолекулярных насосов сводится к замене твердой смазки в подшипниках – это каждые полгода, и замене самих подшипников, срок службы которых 2 – 3 года.
В период разбалансировки ротора шариковые подшипники значительно уменьшают вибрации в насосе, в отличии от подшипников качения.
Принцип работы турбомолекулярных насосов
Рассмотрим теперь подробно турбомолекулярный насос: принцип работы и устройство.
На рисунке показана схема устройства турбомолекулярного насоса, где видно, что на неподвижном роторе (1) находятся вращающиеся колеса (3). Между этими колесами находятся статичные колеса статора (4), которые закреплены на корпусе (2).
Колеса выполнены в виде диска с лопастями, которые расположены зеркально к лопастям другого колеса и имеют пазы на каждой лопасти.
Во время движения колеса лопасти ударяются об молекулы воздуха, передают им часть механической энергии. После этого молекулы перемещаются от входа по канавкам статора и накапливаются сжимаясь до разной степени. Дальше с помощью подкачивающего насоса сжатый воздух выходит по нагнетательному отверстию.
Длина пазов на лопастях совсем не большая, поэтому давление в них создается небольшое, но за счет большого количества лопастей, получаемое давление в каждой из них суммируется и в результате получается необходимое значение вакуума.
Таким образом воздух проходит через всасывающее отверстие, сжимается внутри турбомолекулярного насоса и выходит с помощью подкачивающего насоса через выходное отверстие.
Скорость ротора находится в пределах 24000 – 90000 оборотов за минуту. Рабочее давление турбомолекулярного насоса варьируется от 1 до 10-7 Па.
Исполнение насоса может быть вертикальное и горизонтальное, это можно увидеть на схеме устройства турбомолекулярного насоса (а – горизонтальное положение ротора, б – вертикальное положение ротора).
Турбомолекулярный насос очень часто работает в паре с форвакуумным насосом. Это позволяет создавать очень высокие показатели предельного остаточного давления (до 10-10 мм.рт.ст.). Но в период запуска и прекращения работы насоса должна исключаться возможность попадания паров масла в насос и в откачиваемую вакуумную систему путем проведения определенных мероприятий.
Во время работы клапан, который соединяет два насоса, находится в открытом состоянии, но движение ротора препятствует переходу паров. При уменьшении скорости ротора или во время его разгона, клапан находится в закрытом положении, поэтому сквозь него пары масла попасть в турбомолекулярный насос также не могут. Остается только входное всасывающее отверстие, через которое пары масла и могут перемещаться внутрь насоса. Чтобы этого избежать чаще всего на всасывающий патрубок напускается сухой воздух, он то и предотвращает загрязнение турбомолекулярного насоса.
Турбомолекулярный насос ТМН
Турбомолекулярный насос ТМН может работать в любом положении в пространстве и не боится сложных условий работы.
Модификации насосов ТМН-150, ТМН-200, ТМН-500 имеют одинаковый принцип работы, основным же отличием у них является скорость откачки газа. О ней можно судить по цифрам в обозначении моделей, это соответственно 150, 200 и 500 л/с. Остаточное давление легкого газа и есть значением остаточного давления турбомолекулярного насоса. Для насоса ТМН-100 или ТМН-150 это число составляет 10-8 Па, а для ТМН-500 может достигать 10-9 Па.
Турбомолекулярный насос ТМН-500 имеет встроенное воздушное охлаждение, в отличии от ТМН -150, где статор привода выносится за пределы области вакуумирования. В этом случае катушки охлаждаются при естественных условиях.
Достоинством турбомолекулярного насоса ТМН (кроме тех, которые рассмотрены ранее) является возможность откачивать пары, которые конденсируют и создавать предельный вакуум до 10-7 Па. А вот недостатком являются его габаритные размеры и высокая стоимость.
Применяется насос ТМН часто для откачки различных сред и в случае необходимости работы насоса длительное время на создание среднего вакуума. Такая необходимость возникает в системах ионного распыления и травления различных материалов.
Турбомолекулярный насос KYKY
Турбомолекулярный насос КYКY является оборудованием китайского производства, но он отличается хорошим качеством и надежностью.
Имеется несколько типов турбомолекулярных насосов КYКY: это с ротором на магнитной подвеске, с керамическими подшипниками в твердой смазке и с керамическими подшипниками с масляной смазкой.
Насос с керамическими подшипниками и твердой смазкой может устанавливаться в любом положении, а вот с керамическими подшипниками с масляной смазкой могут устанавливаться только вертикально.
Как было сказано ранее, в зависимости от типа, турбомолекулярный насос КYКY также можно монтировать в любом положении и это не влияет на качество работы.
Этот турбомолекулярный насос имеет такие характеристики.
Скорость откачки насосов КYКY может достигать в некоторых моделях 2000 л/с, при весе всего 32 кг, предельный вакуум создается 6х10-6 – 6х10-8 Па (в зависимости от модели). Охлаждение, по желанию заказчика, может быть, как воздушное, так и водяное. А в комплектацию обычно еще входит контроллер, что позволяет сразу вводить насос в эксплуатацию после монтажа.
Поэтому турбомолекулярные насосы, цена которых доступна для многих потребителей, отлично подходят в случае модернизации существующих систем или для разработки новых систем.
Ремонт турбомолекулярных насосов
Производители турбомолекулярного вакуумного насоса в основном предлагают свои услуги по наладке, техобслуживанию и ремонту не только своего оборудования, но и зарубежного производства.
Специально обученные специалисты могут отремонтировать турбомолекулярный насос (купить который можно у другого производителя), а потом произвести необходимые проверки герметичности и других показателей для обеспечения гарантии послеремонтного периода.
Также есть предприятия, которые производят обмен старого неремонтопригодного оборудования на новое с некоторой доплатой за новую установку.
Все эти услуги предоставляются официально на договорной основе, поэтому гарантируют качество ремонтных работ.
Ремонтировать турбомолекулярные вакуумные насосы самостоятельно без специальных знаний не рекомендуется в целях безопасности.
