¿Qué es Bomba turbomolecular?

Una bomba de vacío que utiliza un impulsor giratorio de alta velocidad para transferir el impulso a las moléculas de gas, de modo que el gas produzca un flujo direccional y bombee aire. Las ventajas de las bombas turbomoleculares son el arranque rápido, la resistencia a diversos rayos de radiación, la resistencia a los golpes atmosféricos, la ausencia de efectos de almacenamiento y desorción de gas, la ausencia de contaminación por vapor de aceite o muy poca contaminación, y se puede obtener un vacío ultra alto limpio. Las bombas turbomoleculares se utilizan ampliamente en aceleradores de alta energía, reactores termonucleares controlables, aceleradores de partículas pesadas y fabricación avanzada de dispositivos electrónicos.

Estructura y principio de funcionamientoEn 1958, W. Baker de la República Federal de Alemania propuso por primera vez una bomba turbomolecular con valor práctico. Posteriormente, varias bombas moleculares de diferentes estructuras aparecieron una tras otra, principalmente verticales y horizontales. La figura 1 muestra la vertical. diagrama de estructura de la bomba turbomolecular.

La bomba turbomolecular se compone principalmente de un cuerpo de bomba, un rotor con palas (es decir, un impulsor en movimiento), un impulsor estacionario y un sistema de transmisión. La velocidad lineal del borde exterior del impulsor en movimiento es tan alta como la velocidad del movimiento térmico de las moléculas de gas (generalmente 150-400 m / s).

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La relación de compresión de un solo impulsor es muy pequeña y la bomba turbomolecular está compuesta por más de diez impulsores móviles e impulsores estáticos. El impulsor móvil y el impulsor estático están dispuestos alternativamente. Las dimensiones geométricas de los impulsores móviles y estáticos son básicamente las mismas, pero los ángulos de inclinación de las palas son opuestos.

La figura 2 muestra un rotor integral compuesto por 20 impulsores móviles. Se instala un impulsor estático entre cada dos impulsores en movimiento. El borde exterior del impulsor estático se fija con un anillo y se mantiene un espacio de aproximadamente 1 mm entre los impulsores móviles y estáticos, y el impulsor móvil puede girar libremente entre los impulsores estáticos.

La figura 3 es un diagrama esquemático de trabajo de una cuchilla en movimiento. Las moléculas de gas en ambos lados de la cuchilla en movimiento se dispersan de manera difusa. En el lado izquierdo del impulsor (Figura 3a), cuando las moléculas de gas alcanzan cerca del punto A , las moléculas de gas reflejadas en el ángulo 1 regresan a la izquierda; parte de las moléculas de gas reflejadas en el ángulo 1 regresa a la izquierda, y el la otra parte pasa a través de la pala para llegar a la derecha; las moléculas de gas reflejadas dentro del ángulo 1 pasarán directamente a través de la pala hacia la derecha.

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De manera similar, en el lado derecho del impulsor (Figura 3b), cuando las moléculas de gas inciden cerca del punto B , las moléculas de gas reflejadas en el ángulo 2 volverán a la derecha; parte de las moléculas de gas reflejadas en el ángulo 2 volverán llegar al lado izquierdo, y la otra parte volverá a la derecha; las moléculas de gas reflejadas dentro del ángulo 2 pasan a través de la cuchilla hacia la izquierda.

El movimiento de la pala inclinada hace que las moléculas de gas atraviesen la pala de izquierda a derecha, lo que es mucho más probable que atravesar la pala de derecha a izquierda. El impulsor gira continuamente y las moléculas de gas continúan fluyendo de izquierda a derecha, generando así un efecto de bombeo.

Rendimiento y característicasLa relación entre la presión de descarga de la bomba y la presión de admisión se denomina relación de compresión. Además del número de etapas y la velocidad de la bomba, la relación de compresión también está relacionada con el tipo de gas. Un gas con un gran peso molecular tiene una alta relación de compresión. La relación de compresión para el nitrógeno (o aire) es de 10 8 a 10 9 ; para el hidrógeno es de 102 a 10 4 ; para gases con gran peso molecular, como el vapor de aceite, es mayor que 10 10 .

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La presión final de la bomba es 10 – . 9 Pa, rango de presión de trabajo de 10 – . 1 ~ 10 – . 8 Pa, la velocidad de bombeo de decenas a miles de litros por segundo (1 litro = 10 – 3 yardas 3 ). Debe turbomolecular bomba (mucho más grande que la dimensión de la sección transversal del catéter fluidizado recorrido libre medio de las moléculas de gas) en la obra estado de flujo molecular para mostrar su superioridad, y por lo tanto requiere trabajar con una presión de 1 a 10 – 2 Pa antes Bomba de vacío de grado. La bomba molecular en sí es impulsada directamente por un motor de frecuencia intermedia con una velocidad de 10,000 a 60,000 rpm.