ТУРБОМОЛЕКУЛЯРНІ НАСОСИ
Турбомолекулярні насоси – це прилади, які можуть створювати, а також підтримувати високий та надвисокий вакуум в робочих камерах. Основним принципом роботи таких насосів є механічне спрямування в заданому напрямку дифузно-рухомих молекул (молекулярний потік) відкачуваного газу. В режимі в’язкого потоку (при тисках газу більших за 10-3 мбар) дія турбомолекулярного насосу значно зменшується, що вимагає застосування для попередньої відкачки форвакуумного насосу.
Турбомолекулярний насосу складається із набору пар роторних та статорних дисків. Ротор – це швидкорухомий диск, сконструйований із лопаток, розміщених під певним кутом, а статор – нерухома частина насосу, складений із пластинок, розміщених під зустрічним кутом до лопаток ротора, це дозволяє спрямувати потік молекул газу в заданому напрямку до зони відкачування.
Крізь вхідний фланець турбомолекулярного насосу молекули відкачуваного газу потрапляють до першої ступені ротора-статора, де зіштовхуються з лопатками ротора, який швидко обертається. Рухомі лопатки надають молекулам газу тангенціальну компоненту швидкості, завдяки якій вони починають рухатись по каналам утвореним пластинками статора до наступної ступені насосу. Кожна наступна пара ротора-статора є новою ступінню стискання, де відбувається ущільнення відкачуваного газу. Молекули спрямовуються до відкачувальної області, де тиск досягає значень робочого діапазону форвакуумного насосу. Для забезпечення роботи турбомолекулярного насосу необхідні високі швидкості обертання ротора (до 100 тис. обертів/хв), а також дуже малі зазори між ротором і статором, що в свою чергу накладає високі вимого точності при виготовленні та збиранні деталей насосу. Число ступеннів відкачування в одному турбомолекулярному насосі може складати до 40.
Переваги:
турбомолекулярні насоси забезпечують гарантоване отримання високого вакууму, високу надійність та продуктивність роботи, а також низькі шумові і вібраційні показники. Турбомолекулярні насоси, зазвичай, допускають будь-яку орієнтацію при розміщенні. Такий насос може забезпечити граничний вакуум для до 10-10мбар.
Недоліки:
Турбомелекулярні насоси дуже чутливі до механічних забруднень, тому вимагають додаткової уваги до роботи, щоб в повному обсязі забезпечувати функціональні можливості насосу. Особливістю роботи насосу є селективність відкачування, тобто таким типом насосу забезпечується найкраще відкачуються молекули із великою масою і, відповідно, гірше відкачуються легкі гази.
Модельний ряд TwisTorr це турбомолекулярні насоси оновленої конструкції, які забезпечують одні з кращих показників, серед аналогів, за коефіцієнтом стиснення і швидкості відкачки маючи компактний дизайн, високу міцність і тривалий термін експлуатації.
Компанія Agilent Technologies, маючи в своєму арсеналі високотехнологічне обладнання для виробничих процесів, передове програмне забезпечення та багаторічний дослідницький досвід, виготовляє цільноточені ротори і унікальні конструкційні рішення по гнучкій підвіски ротора. Дана технологія дозволяє отримувати незначну вібрацію насоса і менші показники по шуму (менше 50dB), поліпшити показники стійкості підшипників і ротора при підвищених робочих навантаженнях тим самим збільшуючи строк служби обладнання, зменшення ваги виробу, забезпечуючи можливість встановлювати насос в необхідній для конкретних завдань орієнтації.
Покращена конструкція підшипників: при виробництві кульок для підшипника використовується керамічний матеріал – нітрид кремнію, а не сталь як зазвичай. Завдяки високій міцності нового матеріалу, малому коефіцієнту тертя, зниженій щільності нітриту кремнію значно зменшується знос поверхонь і негативні ефекти пов’язані з контактом кульок. Для ущільнення в таких підшипниках використовується сухі безмасляні мастила, які дозволяють при роботі отримати вакуум без слідів вуглеводнів і не вимагають додаткового обслуговування впродовж всього терміну використання насоса.
У моделі TwisTorr використовується запатентована технологія MacroTorr, яка дозволяє отримати найвище співвідношення граничного тиску в робочій камері до продуктивності відкачування маючи, при цьому, не великі габарити самого насоса. Такий результат досягається завдяки заміні нижніх лопаток насоса на турбодиски з отворами, що дозволяють накопичувати і додатково стискати відкачувані гази. Маючи в своїй конструкції дві стадії стиснення можливо отримати дуже високі показники по відкачці в камері. Система MacroTorr дозволяє зменшити вимоги щодо продуктивності для форвакуумних насосів, завдяки збільшенню коефіцієнта стиснення. Цей результат дає можливість використовувати спіральні (безмасляні) насоси при попередній відкачці, організувати повністю безмасляні системи і отримувати глибокий вакуум.
Що б швидко і зручно керувати турбомолекулярними насосами серії TwisTorr використовують вбудовані або зовнішні контролери Plug & Pump і NavigatorT-Plus. (Напруга живлення контролерів 48В). NavigatorT-Plus можливо підключити до комп’ютера і забезпечити контроль параметрів насоса в реальному часі.
| TwisTorr74 | TwisTorr84 | TwisTorr305 | TwisTorr404 | TwisTorr 704 | TwisTorr 804 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Продуктивність л/с | ||||||
| Азот | 60 | 67 | 250 | 330-380 | 660–700 | ~620–720 |
| Аргон | 59 | 66 | 250 | 305–340 | 625 | ~594–690 |
| Гелій | 54 | 63 | 255 | 435–505 | 640 | ~570–660 |
| Водень | 42 | 53 | 220 | ~290–415 | 480 | ~335-485 |
| Коефіцієнт стиснення | ||||||
| Азот | 1x109 | >1x1011 | >1x1011 | >1x1011 | >1x1011 | >1x1011 |
| Аргон | ≥1x109 | >1x1011 | >1x1011 | >1x1010 | >1x1011 | >1x1011 |
| Гелій | 2x105 | 2x106 | >1x108 | > 1х10⁷ | 2x108 | >1x107 |
| Водень | 1x104 | 5x104 | 1.5x106 | ~3х10⁶ | 3x106 | >1x105 |
| Граничний вакуум, мбар | <5 x 10-10 | <5 x 10-10 | <1 x10-10 | <1 x10-10 | <1x10-10 | <1x10-10 |
| Максимальний тиск на виході, мбар | 14 | 14 | 12-16 | 10 | 10 | 10 |
| Вхідний фланець | KF 40 | KF 40 | ISO 100К | ISO 6 | ISO 160K | ISO 200K |
| CF 2.75 | ConFlat40 | CFF 6 | ISO 160F | ISO 250K | ||
| CF 4.5 | ISO 63 | ISO 160 | CF 8 | CF 10 | ||
| ISO-K DN 63 | ConFla63 | CFF 8 | DN 160 | |||
| Вихідний фланець | KF 16 NW | K F16 | KF 16 NW | KF 25 NW | KF 25 NW | KF 25 NW |
| Час запуску, хв | <2 | <2 | <3 | <5 | <5 | <5 |
| Обороти ротора, об/хв | 70000 | 81000 | 60000 | Від 40800 до 49500 | Від 40800 до 49500 | Від 40800 до 49500 |
| Рекомендований насос для форвакууму | ||||||
| Пластинчато-роторний | DS 40M чи DS102 | DS42 чи DS102 | DS102 чи DS 302 | ~10 м³/год | DS302 | DS302 |
| Спіральний | IDP3 чи IDP-7 | IDP3 чи SH110 | IDP3 чи IDP7 чи IDP10 | 8–12 м³/год | IDP-10 | IDP-10 чи IDP-15 |
| Вага, кг | 2.05 – 3.5 | 2.05 | 5.84 | 22.6–23.5 | 20.6–22.5 | 22–24 |
Модельний ряд насосів Turbo-V спеціально створені для використання при великих навантажень. Даний тип насосів забезпечує виконання широкого спектру завдань для отримання глибокого вакууму. Середній час безвідмовної роботи (MTTF) будь-якого насоса типу Turbo-V перевищує 20 000 годин.
Завдяки інноваційній удосконаленій конструкції насосів моделі Turbo-V, як і в серії TwisTorr, маємо поліпшені показники по продуктивності з меншим енергоспоживанням в порівнянні з іншими насосами схожого типу. Такі показники дозволяють економити енергію, створюючи менше тепла, що підвищує надійність роботи насосів даного типу. Турбомолекулярні насоси типу Turbo-V також можуть використовувати в роботі в будь-яких положеннях, задовольняючи поставлені задачі споживача. Як і насоси попередньої моделі, Turbo-V мають оптимізовану геометрію ступенів MacroTorr, що забезпечує отримання високого коефіцієнт стиснення у відкачуваній камері і зменшувати запити по продуктивності для форвакуумних насосів.
Турбомолекулярні насоси даного типу мають гнучкість у виборі системи охолодження, можливо обрати як водяне так і повітряне. Оптимізовані охолоджуючі ребра дозволяють отримати кращі температурні показники охолодження повітрям, що додатково підвищує надійність насоса за рахунок зниження робочої температури.
Для управління і контролем насосів даного типу використовується програмне забезпечення A-PLUS (раніше T-plus). Оновлене програмне забезпечення від компанії Agilent дозволяє швидко і надійно отримувати інформацію про роботу насоса.
| Turbo-V 551 | Turbo-V 701 | Turbo-V 1001 | Turbo-V 2300 | Turbo-V 1K-G | Turbo-V 2K-G | Turbo-V 3K-G | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Продуктивність л/с | |||||||
| Азот | 550 | ~690–700 | до 1050 | 2050 | 1080 | 1600 | 2200 |
| Аргон | 550 | ~690–700 | ~1050 | ~2000–2050 | 1040 | 1400 | 2050 |
| Гелій | 600 | 620 | ~900 | 1800 | 1150 | ~1100–1300 | 1900 |
| Водень | 510 | ~510–520 | ~920 | 1500 | 730 | ~800–1000 | ~1200–1500 |
| Коефіцієнт стиснення | |||||||
| Азот | >1x109 | >1x109 | >1x109 | >8x108 | >5x107 | >3x105 | >1x107 |
| Аргон | >1x109 | >1x109 | >1x109 | > ~108 | > ~107 | ~105 | >1х108 |
| Гелій | ~1x107 | ~1x107 | ~1x107 | ~8x105 | >4x104 | ~104 | ~6х103 |
| Водень | ~1x106 | ~1x106 | ~1x106 | ~4x104 | 1.5x104 | ~10³–10⁴ | ~10³–10⁴ |
| Граничний вакуум, мбар | <1x10-10 | <1x10-10 | <1x10-10 | ~1x10-10 | <1x10-10 | <1x10-8 | <1x10-8 |
| Максимальний тиск на виході, мбар | до ~10⁻²–10⁻¹ | ~10⁻² | 10 | 4 | 3 | 3 | до ~0.5 |
| Вхідний фланець | ISO 160 | ISO 200 | ISO K/F | ISO 250 F | DN160 ISO-F | ISO 250F | ISO 250F |
| ISO 100 | DN 200 | DN160 | CF 12 | DN200 ISO-F | DN250 | DN250 | |
| DN 160 | CF 8 | DN200 | CF 10 | ||||
| CF 10 | DN250 | ||||||
| Вихідний фланець | KF 25 NW | KF 25 NW | KF 40 NW | KF 40 NW | KF 25 NW, KF 40 NW | KF 40 NW | KF 40 NW |
| Час запуску, хв | <5 | <5 | <4 | <6 | <5 | <7 | <6 |
| Обороти ротора, об/хв | 42000 | 42000 | ~38000 | ~33300 | ~45660 | ~33000 | ~31800 |
| Рекомендований насос для форвакууму | |||||||
| Пластинчато-роторний | DS302 | DS302 | DS302–DS402 | DS302–DS402 | DS302–DS402 | ≥ 40 m³/h | ≥ 60 m³/h |
| Спіральний | TriScroll 300 | TriScroll 300 | IDP 15-30 | TriScroll 600 | IDP 10–15 | TriScroll 600 | TriScroll 600 |
| Вага, кг | 19–23.5 | 23–26 | 21.2 | 54 | 26.8 | 35 | 52 |