Диффузионные насосы, вероятно, являются наиболее часто используемыми механизмами для создания высокого вакуума при промышленной вакуумной обработке. Качественные разработки также широко используются в масс-спектрометрии, аналитических приборах, исследованиях, нанотехнологиях и во многих других технологических системах. Из-за отсутствия движущихся механических частей, диффузионные насосы в действительности надежны и работают практически без шума или вибрации. По той же причине диффузионные насосы относительно недорогие для приобретения, эксплуатации и обслуживания.
Для улучшения предельного вакуума можно обеспечить более высокое давление форвакуума. Соединение диффузионных агрегатов осуществляется последовательно. Но важно учесть, что корректная работа данного агрегата напрямую зависит от форвакуумной откачки.
Принцип работа диффузионного насоса
Агрегат очень эффективен при производстве вакуума до 10-8 мбар даже в плохих условиях, когда присутствуют реактивные газы или газы с избыточными частицами. Диффузионный насос представляет собой камеру из нержавеющей стали, размер которой зависит от применения. Как правило, внутренняя часть диффузионных насосов независимо от их размеров одинакова и состоит из трех изменяющихся размеров паровой струи давления, уложенная вертикально. Следует отметить, что низкий сложный конус является самым большим и уменьшается по размеру.
В самой нижней части камеры находится нагреватель, в котором масло на основе диффузионного насоса нагревается до тех пор, пока оно не достигнет газообразного состояния от 180 до 270 ° C. Газ перемещается вверх и выходит через высокоскоростную струю давления, которые направлены вниз под углом. Таким образом, температура рабочей жидкости повышается при помощи нагревателя.
Когда газ перемещается к стенкам насосной камеры, он захватывает молекулы воздуха по пути «диффузии». Поскольку стенки насосной камеры обычно охлаждаются водой, когда газ поступает к стенкам камеры, он немедленно возвращается в жидкое состояние, освобождая захваченные молекулы воздуха в более низком положении и при увеличении давления, создавая вакуум. Масло капает обратно на дно камеры насоса, где оно снова нагревается.
Напомним, что верхняя часть камеры находится там, где начинается вакуум, и где молекулы воздуха втягиваются в диффузионный насос и движутся вниз при повышенном давлении. В нижней части насоса находится сопло, в котором происходит понижение давления газа. Поскольку сам диффузионный насос не может поддерживать выходное давление, для поддержания давления на выходе около 0,1 мбар требуется дополнительный датчик.
Несмотря на то, что диффузионный насос является наиболее экономичным методом создания высокого вакуума, существуют ограничения, которые делают его непригодным для некоторых применений. Например, может возникать обратная потоковая передача, когда газообразное масло насоса возвращается и загрязняет вакуумную среду. Поэтому использование диффузионного насоса может не подходить для применений, где требуется чистая вакуумная среда, например, где используется высокочувствительное оборудование. Поскольку альтернативные насосы с высоким вакуумом намного дороже, диффузионные насосы иногда используют с воздушным охлаждением НВО-40 для предотвращения обратного потока за счет немного более низких возможностей откачки.
Масляный диффузионный насос
Масляные диффузионные насосы остаются популярными в индустрии вакуумной термообработки. Агрегат данного типа является одним из немногих применений среди высоковакуумных насосов во многих странах мира. Основными причинами дальнейшего использования качественных агрегатов являются их долговечность и надежность. Когда процесс требует понижения давления механического насоса, необходимо использовать масляной вакуумный насос. Эти устройства, турбомолекулярные насосы работает с любыми парами и газами, не действующими разрушающе на сам агрегат.
Турбомолекулярные насосы ограничены по физическим размерам из-за высоких скоростей вращения ротора, необходимых для создания молекулярного потока в механизме насоса. Такие термины, как «турбо» и «крио» очень восприимчивы к загрязнению процесса. Большие криосы часто используются в вакуумных покрытиях. Они также применяются в вакуумной термообработке.
На российском рынке многие масляные диффузионные насосы широко используются для промышленного и научного применения. Однако следует отметить, что стоимость турбомолекулярного насоса по-прежнему очень высока, исходя из местных затрат на ведение бизнеса. Поэтому специалисты обычно заменяют данные конструкции другими устройствами. К основным характеристикам можно отнести:
- Оптимальный состав компонентов
- Высокую скорость откачки, предельное давление достигается очень быстро из-за оптимизированной конструкции
- Максимальное давление (маслом) 10-6 мбар
- Низкое потребление охлаждающей воды, подключение охлаждающей воды со штуцерами для шлангов
- Тип водяного охлаждения с ручным управлением клапаном
- Тип водяного охлаждения, с работой электропневматического клапана
Паромасляной диффузионный насос
Для более крупных диффузионных насосов, используемых в отраслях вакуумной термообработки и вакуумного осаждения, исходными сменными жидкостями для ртути являются углеводородные масла. Важно отметить, что они менее опасны, чем ртуть. Углеводородное масло слишком восприимчиво к окислению и видит любые молекулы кислорода, то есть при более высоких давлениях.
При окислении углеводородного масла, создается густая черная смолистая примесь. В диффузионном насосе эта масса имеет тенденцию накапливаться вокруг струйных участков реактивного узла. Здесь горячий масляный пар из котла насоса сначала соединяет молекулы кислорода, поступающие из вакуумной камеры. Легко понять, что это накопление загрязнений приведет к потере эффективности струй вакуумного насоса. Паровой поток от струй не будет образовываться должным образом, и это приведет к ухудшению обратного потока паров масла. Данное устройство широко применяют для металлургической промышленности, системы вакуумной сушки и напылительной установки.
Диффузионный масляной насос принцип работы
Принцип работы диффузионного масляного агрегата основан на захвате и перемещении газовых частиц, которые поступают в патрубку путем специального отверстия. Агрегат выполняет одинаковые функции для всех представленных на рынке моделей. В основном диффузионный масляной агрегат применяется в химических и металлургических промышленностях. Из-за обеспечения вакуума различной степени, происходит уменьшение частичек газа. Поэтому с помощью диффузионного масляного насоса осуществляется качественная и равномерная плавка металлов.
В то время как диффузионное масляное устройство выполняет действие, в откачиваемом объеме конденсата отсутствует жидкость и другие частицы в виде элементов. Однако, производится качественная задержка частичек газа. Кроме этого, агрегат данного типа можно использовать в насосной подстанции.
Принцип действия агрегата выглядит следующим образом. Основная труба служит для перемещения нагретого пара. После того как они соединяются с капиллярной трубкой, пар диффундирует с основной жидкостью. При перемещении частичек газа, пар направляет эти частицы газа в своеобразную ловушку. Их осаждение происходит в виде конденсата. Откачать конденсат возможно с применением форвакуумного агрегата.
Паромасляные диффузионные вакуумные насосы – их особенности
Этот тип агрегатов производится для откачки из герметичных объема газа, воздуха, пара и парогазовой смеси. Изготовление устройств осуществляется при климатических условиях УХЛ и О категории 4 по ГОСТ 15150. Однако, эксплуатация агрегата проводится при максимальной температуре от 10 до 45 градусов. Функционирование насосов данного типа возможно лишь с форвакуумным агрегатом во взрывобезопасных помещениях. Паромасляные диффузионные вакуумные насосы широко применяют для напылительных установок, вакуумных печей, системы вакуумной сушки и др.
Эти насосы создают и поддерживают вакуум в вакуумных технологических системах. Современные модели отличаются друг от друга диапазоном рабочего давления и другими технологическими решениями. Комплект монтажных частей оснащен поворотными кольцами и фланцами. Для создания этих элементов производитель применяет углеродистую или нержавеющую сталь.
Масла диффузионного насоса
Многие компании производят жидкость для диффузионных и механических вакуумных насосов, самых низких предельных вакуумов с использованием диффузионных агрегатов. Поставщики предлагают покупателям рабочую жидкость, которую можно использовать в разных промышленных сферах. Вакуумное масло представляет собой жидкость синтетического кремнийорганического оксидного полимера. Благодаря своей химической стабильности, масло диффузионного насоса широко применяется в промышленных приложениях.
Качественная жидкость предназначена для улучшения и защиты их процесса. Утилизация вакуумного масла обеспечивает значительную экономию средств по сравнению с расходами на новую жидкость и помогает защитить окружающую среду. С помощью диффузионной жидкости высокого качества можно откачать большой поток воздуха, агрессивный газ и водяной пар. Из-за низкой токсичности, масло обладает идеальной устойчивостью к гамма-излучению.