Турбомолекулярные вакуумные насосы очень широко востребованы и в лабораторной практике, и в различных отраслях промышленности. Эти насосы относятся к категории сверхвысоковакуумных, но в данной категории они выделяются благодаря наличию большого количества преимуществ. Насосы отличаются высокой скоростью запуска (около 10 минут), они не чувствительны к резкому росту давления, работают в широком диапазоне давлений, а также показывают высокую степень сжатия.
⚠️ Важно! Как правило, насос работает в определенном интервале давлений, а остальную работу берет на себя вспомогательный насос, следовательно, турбомолекулярный насос чаще всего требует для работы вспомогательное устройство.
Принцип работы и действия
Если обобщить, то конструктивно насос представляет собой круглый диск с лопастями, который вращается. Когда лопасти находятся в движении, они оказывают влияние на молекулы газа, переводимые в механическую энергию. В ходе работы газ сжимается и движется к нагнетательному отверстию, оттуда они выводятся при помощи устройства подкачки.
Всю работу турбомолекулярного насоса можно разложить на несколько этапов: через патрубок всасывания газ поступает в рабочую камеру ТМН, газ проходит через некоторое количество турбомолекулярных ступеней, что приводит его сжатию, далее подкачивающее устройство обеспечивает вывод газов.
Такой принцип работы позволяет вакуумизировать газ даже серьезных нагрузках до 50Па. Ротор устройства, являющийся ключевым элементом устройства, может развивать скорость 24-90 тысяч оборотов в минуту, а также работать от различных источников питания, в том числе и от генератора.
Конструкция турбомолекулярного насоса и его схема
Главным элементов всей конструкции можно назвать ротор. На роторе расположились наборы лопаток-лопастей, которые находятся в полостях перпендикулярно оси ротора, между наборами выдерживается определенное расстояние.
Лопатки располагаются под определенным углом к плоскости, где они располагаются. Между лопатками находятся пластины, которые неподвижны, они закреплены на корпусе. Между лопатками и пластинами выдерживается минимальное расстояние.
Быстрота работы устройства зависит от формы лопаток, расстояния между пластинами и лопатками, а также от угла наклона лопаток, все это тщательно высчитывается при проектировании насоса, чтобы обеспечить необходимые характеристики насоса. Чтобы облегчить ротор, его выполняют из специального сплава алюминия и тщательно балансируется. Чтобы обеспечить вращения ротора, его подключают к электрическому двигателю.
Все элементы устройства выполняются только на современном дорогостоящем оборудовании, чтобы обеспечить наивысшее качество устройства. Особенное внимание уделяется изготовлению ротора, так как его повреждения полностью выводят из строя насос. В зависимости от модели может быть выполнен различный подвес ротора.
Современные турбомолекулярные устройства могут работать без использования смазки, но в некоторых моделях она все же присутствует, но ее количество настолько незначительное, что она не оказывает практически никакого влияния на состав остаточной среды в вакууме. Модели, спроектированные ранее, но все еще находящиеся в продаже, допускают небольшое количество паров паров масла в системе вакуума, но их содержание будет незначительным.
Разновидности типов подвеса ротора
Все турбомолекулярные насосы можно разделить на три группы относительно типа подвеса ротора.
- ТМН насосы с классическим подвесом ротора. Ротор совершает вращение в верхнем и нижнем механических подшипниках качения. В наиболее современных устройствах используются необслуживаемые керамические подшипники, которые содержат консистентную смазку. В случае выхода из строя подшипников, пользователь столкнется с трудностями, так как в данных конструкциях это достаточно сложная процедура, это обусловлено тем, что потребуется выполнять балансировку ротора. Специалисты рекомендуют производить данную процедуру в заводских условиях, так как по месту работы насоса качественно выполнить балансировку будет крайне сложно.
- Турбомолекулярные вакуумные насосы на магнитном подвесе. Исходя из названия, можно понять, что конструкция содержит два магнитных подшипника. Классические механические подшипники здесь также предусмотрены, но они вступают в работу исключительно в аварийном режиме. Механические подшипники вступают в работу только в случае отключения электричества или при существенных одиночных колебаниях ротора.
- Гибридные турбомолекулярные насосы. Это комбинированный вариант, здесь верхний подшипник представлен в магнитном исполнении, а нижний - в классическом механическом варианте. Следовательно, между ротором и статором отсутствует механическая связь. Нижний подшипник (магнитный), который расположен на атмосферной стороне, можно заменить прямо по месту установки устройства, без отправки насоса на завод-изготовитель.
Самые популярные бренды производители
При покупке такого производительного устройства лучше довериться проверенному бренду, такие устройства могут обеспечить продолжительную и бесперебойную работу. Среди надежных компаний можно выделить несколько, насосы которых стоит рассмотреть к покупке в первую очередь.
- Насосы KYKY VACUUM(Официальный сайт с каталогом). Китайский бренд, который составляет серьезную конкуренцию топовым европейским компаниям, при этом предлагает устройства по значительно более низкой стоимости. Насосы представлены с классическим (керамические механические подшипники) подвесом ротора, а также с магнитным вариантом подвеса ротора. Качество сборки не вызывает никаких вопросов, а балансировка ротора выполняется современном стенде Dual-Plane, что обеспечивает тихую работу без вибраций. При компактных размерах показывают отличную производительность.
- Насосы Leybold Turbovac(каталог с ценами и характеристиками). Производитель предлагает широчайший ассортимент оборудования, который позволяет выбрать насос с различными характеристиками под любые задачи. Все насосы отличаются долговечностью и высокой производительностью. Производство ведется в строгом соответствии с нормами RoHS и CE, а также с использованием наиболее качественных материалов.
- Насосы OSAKA Vacuum(Каталог с характеристиками). Один из лидирующих мировых брендов в данной нише. Предложен широчайший ассортимент высококачественных устройств, способных закрыть любые задачи.
- Насосы КВТ. Ассортимент устройств не слишком большой, но представленные устройства являются очень надежными. Производство в России обеспечивает наиболее низкую стоимость, а также исключает сложность с обслуживанием и ремонтом.
- Насосы Edwards. Насосы способны обеспечить бесперебойную работу длительный срок. Устройства отличаются тихой работой и низким уровнем вибрации.
- Насосы АКТАН Вакуум. Имеют немного сниженную скорость вращения ротора, но это практически никак не отразилось на предельном вакууме. Насосы очень востребованы за счет стабильной работы и низкой стоимости.
Сферы и области применения турбомолекулярных насосов
Насосы активно применяются в лабораториях (ядерные исследования, имитаторы космоса, ускорители частиц, масс-спектромия и прочие направления), а авиации, металлургии, атомной промышленности.
Также устройства используются при изготовлении и разработке солнечных батарей. Они задействованы в работе течеискателей. Кроме того, они задействованы в электротехнике и во многих других отраслях.
Главные преимущества и недостатки
✅ К достоинствам можно отнести следующее:
- создание сверхглубокого безмасляного вакуума;
- работают с большими потоками газа;
- способны взаимодействовать с коррозийными и инертными газами;
- широкий диапазон давлений;
- быстрый запуск;
- минимальное обслуживание;
- высокая скорость откачки, даже в условиях работы с тяжелыми газами.
⛔️ К недостаткам можно отнести только сложность замены подшипников в моделях с классическим подвесом ротора, а также чувствительность к наличию механических частиц в перекачиваемой среде.
Заключение
Турбомолекулярные насосы выделяются среди сверхвысоковакуумных благодаря большому количеству существенных преимуществ. При выборе устройств лучше всего обратить внимание на топовые проверенные бренды - Leybold или KYKY Vacuum, чьи устройства уже прошли проверку временем и точно обеспечат эффективное выполнение всех необходимых задач.
Для расчета необходимых характеристик и подбора оптимальной модели можете написать мне через форму.
