Турбомолекулярные насосы

Турбомолекулярный вакуумный насос – это вакуумный насос, который позволяет получать высокое качество вакуума. Турбомолекулярный насос является не чем иным, как молекулярной турбиной, которая удаляет газ в результате передачи направленного импульса и столкновения частиц газа с соответствующим образом сформированными лопатками турбины. Турбина вращается с очень большой скоростью. Обычно эта скорость составляет от 24 до 70 тысяч оборотов в минуту. Степень сжатия одного лопастного колеса является небольшой. Поскольку мощность, необходимая для вращения турбины, пропорциональна скорости вращения и момента силы, скорость вращения турбины будет увеличиваться с понижением давления.

Преимущество данного насоса заключается в том, чтобы быстро начать работ. Он устойчив к различным облучениям, атмосферным воздействиям, к хранению газа и эффекту десорбции. Турбомолекулярный вакуумный насос широко используется в ускорителях высокой энергии, реакторах термоядерного синтеза, ускорителей тяжелых частиц и в других электронных устройствах. По надежности он сопоставим с насосом АХ, используемом в химической промышленности.

Турбомолекулярные насосы. Принцип действия


Основными элементами насоса являются две системы лопастей:

-неподвижный статор

-вращающийся ротор

Лопатки ротора расположены радиально на оси, а лопатки статора на внешнем корпусе. Плоскость лопастей не перпендикулярна оси, а повернута на некоторый угол. Угол скручивания плоскости лопастей ротора находится против угла скручивания лопаток статора (представляют собой зеркальное отражение), а зубчатый венец ротора представляет собой перечеркнутые венки статора.

Ротор приводится во вращательное движение, придавая в результате столкновений молекулы воздуха скорость, так что движутся они в направлении выхода насоса. Таким образом, с внутренней вакуумной камеры частицы удаляются, а давление внутри камеры падает. Ротор насоса вращается очень быстро, так, чтобы скорость лопастей была сравнима со скоростью тепловых движений молекул. Скорость вращения может доходить до ста тысяч оборотов в минуту.

Турбомолекулярные насосы. Принцип работы


Турбомолекулярный насос не может работать при атмосферном давлении, когда дорога свободной молекулы воздуха слишком коротка и требует использования другого насоса для получения предварительного вакуума порядка 1 Па. В зависимости от конкретной конструкции и применения, получается вакуум в диапазоне 10-2 10-7 Па. Скорость прокачки колеблется от нескольких десятков литров в секунду в лабораторных насосах до тысяч литров в секунду в производственных системах.

В стандартных лабораторных насосах ротор вращается 800 или 1500 раз в секунду (соответственно 48 000 и 90 000 оборотов в минуту). Компактная конструкция ротора является лучшей в своем классе, благодаря производительности и расходу на самом высоком уровне, вместе с небольшим размером. Технологии сопротивления позволяют получать более высокие давления по продольной оси, в результате чего более высокую эффективность. Серия турбомолекулярных вакуумных насосов использует шариковые керамические подшипники, которые необходимо смазывать постоянно. Средний срок службы устройства значительно превышает 200 000 часов работ.