Принцип работы и схема подключения турбомолекулярного(ТМН) насоса

Современные турбомолекулярные насосы - это компактные высокотехнологичные устройства, которые обеспечивают чистый высокий вакуум, большие скорости откачки и низкую предельную производительность.

Даже меньшие модели обеспечивают скорость прокачки около 70 литров в секунду, а давление, превышающее w-8, является обычным, w-10 Торр может быть достигнуто при оптимальных условиях. Предельное давление турбо системы частично зависит от типа
впускного фланца, например, фланцев KF, ISO и Conflat, где все металлические герметичные впускные фланцы требуются для давления ниже 10-8 Торр.

Турбомолекулярные насосы не могут выходить прямо в атмосферу
и, следовательно, для работы необходим вспомогательный насос, а также другие вспомогательные элементы, в том числе контроллер турбонагнетателя, вентилятор воздушного охлаждения или комплект водяного охлаждения, вентиляционный клапан, впускной экран, которые являются некоторыми общими элементами (см. систему ниже), в которой отражено наше пакетное предложение Agilent VSSl. со всеми компонентами с маркировкой, турбонасос, контроллер, вентилятор воздушного охлаждения, комплект водяного охлаждения, впускной экран).

 В следующих параграфах будут обсуждаться многие аспекты турбомолекулярных насосов, включая их конструкцию, принцип их работы и предельное давление, а также взаимосвязь между скоростью накачки, степенью сжатия, размером вспомогательного насоса, техническим обслуживанием и откачкой агрессивных газов.

Как работает турбо молекулярный насос

Ротор турбомолекулярных насосов работает на высоких оборотах, в диапазоне от 24 000 до 90 000 об / мин. Лопасти ротора тонкие и расположены под углом для ускорения молекул газа в направлении действия откачки. Турбомолекулярные насосы можно рассматривать как устройство передачи импульса, молекулярную турбину. Движущиеся лопасти ротора насоса сталкиваются с отдельными молекулами газа и ускоряют их. Скорость молекулы газа после контакта с ротором является суммарным произведением скорости ротора и тепловой скорости молекул газа. Здесь показана фотография ротора турбонасоса, где ротор турбонасоса был изготовлен из цельной заготовки высокопрочного алюминиевого сплава. Современные роторы турбомолекулярных насосов имеют 9 или более рядов лопастей, напоминающий многоступенчатый компрессор с осевым потоком, с адекватной компрессией и оптимальной скоростью откачки. Лопасти, расположенные рядом с входом насоса, рассчитаны на высокую скорость откачки и более низкую степень сжатия, так как они будут перекачивать молекулы газа при низком давлении. Когда молекулы газа проходят через турбонасос, газ сжимается, и поэтому лопасти, ближайшие к выходному отверстию, рассчитаны на высокое сжатие и низкую скорость откачки.
Турбонасос включает в себя наборные зафиксированные ряды лопаток статора между каждым рядом лопаток ротора (см. Ниже). Угол лопастей статора противоположен лопастям ротора, эти углы оптимизированы, чтобы повысить вероятность того, что молекула газа будет двигаться в направлении откачки, а не в противоположном направлении через насос. Сам процесс работы турбонасоса можно рассматривать как совместную работу лопастей ротора и статора. Лопасти ротора ускоряют молекулы вдоль оси ротора. Затем лопатки статора уменьшают скорость прокачиваемого газа. Это необходимо для того, чтобы следующий ряд лопастей ротора мог придать ускорения молекулам, снова перемещая их дальше. Представляется предпочтительным рассматривать ряд лопастей ротора и соседний нижний ряд лопастей статора вместе как пару, как одну ступень.
Статоры с проставками установлены на внутренней стенке насоса, и расположены максимально близко к пластинам ротора, но не касаются его. Геометрия статора должна быть рассчитана на замедление молекул газа на минимальном расстоянии при обеспечении адекватной проводимости потока. Скорость кончика лопасти ротора турбомолекулярного насоса должна быть порядка тепловой скорости молекул. Благодаря этому условию турбонасосы вынуждены работать на высоких скоростях вращения. Угловая частота зависит от диаметра ротора, поэтому роторы меньшего размера должны вращаться быстрее, чем насосы большего размера, например, небольшие турбомолекулярные насосы часто вращаются между 70000 и 90000 об/мин. Более высокая скорость обеспечивает лучшую производительность насоса за счет более высокого сжатия газа, что приводит к более низкому предельному давлению. По этой причине лопасти высокомолекулярных насосов не доходят до центра насоса, так как область ближе к центру насоса. Насос будет иметь меньшую скорость и более низкое сжатие. По этим причинам турбонасосы спроектированы с длиной лопасти не более 30% диаметра ротора. Конструкция турбонасоса также оптимизирована для предотвращения обратного потока между ротором и статорами, а также предотвращения утечек вокруг кончиков лопастей ротора.