真空ポンプはどのように機能しますか？

真空は、このボリューム内の気圧が大気圧を下回っている問題のない宇宙です。真空ポンプの主な機能は、含まれるスペースの圧力を変更して、機械的または化学的に完全または部分的な真空を作成することです。ガス分子が高から低に流れてその体積の全領域を埋めるため、圧力は接続領域全体で常に等しくなります。したがって、新しい低圧空間が導入された場合、ガスは自然に高圧領域から低圧の新しい領域に等しい圧力になるまで流れます。この真空プロセスは、[ガスを吸うが分子を押すことによっても作成されないことに注意してください。真空ポンプは、基本的に1つの領域から次の領域にガス分子を移動して、高圧状態と低圧状態を変更することにより真空を作成します。
真空ポンプの基本
分子が真空空間から除去されると、追加の空間を除去することが指数関数的に困難になり、必要な真空電力が増加します。圧力範囲はいくつかのグループに配置されます。
ラフ /低真空：1000〜1 mbar / 760〜0.75トル
細かい /中掃除機：1〜10-3 MBAR / 0.75〜7.5-3トル
高い真空：10-3から10-7 mbar / 7.5-3〜7.5-7トーラ
超高真空：10-7〜10-11 mbar / 7.5-7〜7.5-11トル
極端な高真空：<10-11 MBAR / <7.5-11 TORR
真空ポンプは、機能を区別するために達成できる圧力範囲によって分類されます。これらの分類は次のとおりです。
ラフと低い真空圧力範囲を処理するプライマリ（バッキング）ポンプ。
ブースターポンプは、低圧範囲と中程度の圧力範囲を処理します。
二次（高真空）ポンプは、高く、非常に高く、非常に高い真空圧範囲を処理します。

圧力要件と動作アプリケーションに応じて、真空ポンプ技術は濡れているか乾燥していると見なされます。ウェットポンプは潤滑およびシーリングに油または水を使用しますが、ドライポンプは、ガス分子を分離および圧縮するために使用される回転メカニズムまたは静的部分の間の空間に流体がありません。潤滑がなければ、ドライポンプは非常にタイトなトレランストを摩耗せずに効果的に動作します。真空ポンプで使用される方法のいくつかを見てみましょう。

ポンプをキャプチャします
捕獲ポンプは、閉じ込めポンプとも呼ばれ、可動部品がなく、非常に高い真空圧を必要とするアプリケーションに使用されます。移動部品がなければ、キャプチャポンプは2つの異なる方法を使用して真空環境を作成できます。
cryopump（乾燥、二次）：圧力7.5 x 10-10トル、ポンピング速度1200〜4200 I/s
キャプチャポンプで使用される方法の1つは、極低温を介してガス分子を閉じ込めてガス分子をトラップすることです。極低温は極低温技術を使用して、ガスを非常に寒い表面に凍結または閉じ込めます。極端に寒い温度を使用することにより、彼らは効果的に分子を内側に描いて真空を作り出します。
スパッタイオンポンプ（ドライ、セカンダリ）：圧力7.5 x 10-12 Torr、ポンピング速度1,000 I/s
スパッタイオンポンプは、高磁場とガス分子のイオン化を使用して、閉じ込めの方法として電気的に導電性にします。磁場は、チタンカソードに堆積される電気陽性イオンの雲を作成します。このプロセスでは、化学的に活性材料がガス分子と結合してそれらを引き込み、真空を作成します。

転送ポンプ
トランスファーポンプは、2種類の方法を使用して動作できます。運動エネルギーまたは正の変位。同様のキャプチャポンプとは異なり、トランスファーポンプはシステムを介してスペースからガス分子を押し出しています。彼らが共通しているのは、彼らがすべて異なるシステム間隔でシステムを通して機械的にガスと空気を押す方法を使用していることです。複数のトランスファーポンプが並行して一緒に使用され、より高い真空と流量を提供することがよくあります。また、システムで複数のトランスファーポンプを利用して、ポンプの故障が発生した場合に冗長性を可能にすることも一般的です。
運動ポンプ
運動ポンプは、インペラ（ブレード）または蒸気を導入してガスを出口に押し込むことにより、運動量の原理を使用します。
ターボ分子ポンプ（乾燥、二次）：圧力7.5 x 10-11トル、ポンピング速度10〜50,000 I/s。
すべての運動ポンプは、高圧アプリケーションに使用されるため、二次ポンプです。乾燥した方法の1つは、ガス分子を推進するチャンバー内の高速回転ブレードを使用するターボ分子ポンプです。回転ブレードからガス分子に運動量を伝達すると、出口に向かって移動する速度が高まります。これらのポンプは低圧を提供し、転送速度が低くなります。
蒸気拡散ポンプ（ウェット、セカンダリ）：圧力7.5 x 10-11トル、ポンピング速度10〜50,000 I/s。
蒸気拡散ポンプは、運動エネルギーを使用して入口から出口にガス分子を引きずり込む高速加熱油蒸気を使用します。可動部分はなく、入口には減圧があります。
正の変位ポンプ
転送タイプの他の形式は正の変位です。ポジティブ変位ポンプの基本原理は、元の体積をチャンバーに拡大することにより、小さな隔離のガスをさまざまな段階で移動し、より少ないボリュームに圧縮し、外側に排出されるより高い圧力で圧縮されます。これらのポンプは、より低い圧力範囲で動作し、プライマリポンプまたはブースターポンプに分類され、ウェットまたはドライテクノロジーが組み込まれています。ここに、さまざまなタイプの正の変位プライマリバキュームポンプがあります。
オイルシールロータリーベーンポンプ（ウェット、プライマリ）：圧力1 x 10-3 mbar、ポンピング速度0.7〜275 m3/h（0.4 - 162 ft3/min）
オイルシールされたロータリーベーンポンプは、羽根のセットを回す偏心的に取り付けられたローターでガスを圧縮します。遠心力により、これらの羽根は滑り落ち、自分自身とハウジングの間にチャンバーを形成します。ポンピングされた培地はこれらのチャンバー内に閉じ込められています。さらに回転中、それらの体積は絶えず減少します。それにより、ポンピングされた培地が圧縮され、コンセントに輸送されます。ロータリーベーン真空ポンプは、単一および2段階のバージョンで利用できます。

液体リングポンプ（ウェット、プライマリ）：30 mbarの圧力、ポンピング速度25〜30,000 m3/h（15 - 17,700 ft3/min）
液体リングポンプには、遠心性加速からケーシングの周りに液体の動く円筒形のリングを形成する回転に向かって羽根を曲げた中心外のインペラがあります。羽根は、回転するときに異なるサイズの三日月形のスペースを作り、液体リングで密閉されます。吸引または入口の近くで、ボリュームが大きくなり、それぞれの圧力が低下してガスを吸収します。回転するにつれて、エキセントリックな位置付けられたインペラーと液体リング形成のために、各ベーン間のボリュームが減少します。これにより、排出されるガスが圧縮され、連続的な流れが生じます。

ダイアフラムポンプ（乾燥、一次）：5 x 10-8 mbarの圧力、ポンピング速度0.6〜10 m3/h（0.35 - 5.9 ft3/min）
ダイアフラムポンプは、乾燥方法陽性変位真空ポンプです。ダイアフラムは、回転するときにダイアフラムを垂直に動かすクランクシャフトを介して接続されたロッドの上に座っています。ダイアフラムが低い位置にあると、チャンバーの体積が増加し、圧力を下げて空気分子を引き込みます。ダイアフラムが上昇すると、体積が減少し、出口に流れながらガス分子が圧縮されます。インレットバルブとアウトレットバルブの両方が、圧力の変化に反応するようにスプリングロードされています。
スクロールポンプ（乾燥、一次）：1 x 10-2 mbarの圧力、ポンピング速度5.0〜46 m3/h（3.0 - 27 ft3/min）
スクロールポンプは、スパイラルデザインで2つの非回転スクロールを使用します。ここでは、内側の軌道が外側のボリュームスペースにガスを閉じ込めます。軌道に乗ると、ガスの量が小さくなり、小さくなり、最小量と最大圧力に達し、スパイラルの中心にある出口で排出されるまで圧縮します。
根スタイルポンプ（ドライ、ブースター）：圧力<10-3トーロ、ポンピング速度100,000 m3/h（58,860ft3/min）
ルートポンプは、カウンターが回転するときに触れることなく噛み合う2つのローブを介して一方向にガスを押します。このカウンター回転は、圧力を圧縮する出口で同時に減少する入口で体積が増加すると、最大流量を生成します。これらのポンプは、大量のガスが必要な用途向けに設計されています。
爪ポンプ（ドライ、ブースター）：圧力1 x 10-3 mbar、ポンピング速度100〜800 m3/h（59 - 472 ft3/min）
爪ポンプには、カウンターが回転する2つの回転爪があります。それらは非常に効率的で、信頼性が高く、メンテナンスが少なく、過酷な産業環境でよく使用されます。爪は互いに2/1000`ですが、実際には触れることはありません。爪とチャンバーハウジングの間のこの最小限のクリアランスは、内部シールを最適化し、摩耗と潤滑剤またはオイルの必要性を排除します。

スクリューポンプ（ドライ、ブースター）：圧力1 x 10-2トル、ポンピング速度750 m3/h（440 ft3/min）
ネジポンプは、チャンバーの内側に沿って水平に配置された2本の回転ネジ、1本の左利きと1本の右利きを使用して、接触せずにメッシュします。一端に導入されたガス分子は2本のネジの間に閉じ込められ、反対方向に回転すると、ガスはボリュームの減少とともに空間に押し込まれ、出口に到達すると圧縮され、入口によって減圧を引き起こします。

結論
ご覧のとおり、ガス除去プロセスに必要な真空ポンプを決定することは、非常に多くの要因によって異なる場合があります。これらには、ポンプの圧力と速度範囲、流量、ガスタイプの適用、ボリュームサイズ、平均余命、システムの位置が含まれます。これは、適切に選択されていなければ、時間がかかり、費用がかかる可能性のある困難な作業になる可能性があります。 Anderson Processは、専門家の知識、ポンプと機器の在庫の膨大な配列、およびシステムがカスタム製造されたソリューションを必要とする場合は、エンジニアリングと製造施設を備えたこの選択プロセスをシンプルにすることができます。
Anderson Processは、あらゆる業界で多様なアプリケーションの需要を満たすことができるユニークな製品の認定プロバイダーです。これらのポンプの種類は、回転式ベーン、回転葉、液体リング、巻物、ドライスクリュー、爪ポンプ、フルレッジ範囲とポンプ速度を完全に選択して、真空アプリケーションが必要とする流量を処理します。
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