Cursus Vacuümtechniek 1

1 Cursus Vacu mtechniek1 Cursus Vacu mtechniekWeek 8 RotatiepompenCursus Vacu mtechniek2 Voorbeeld vacu mopstelling (vacu moven) Cursus Vacu mtechniek3 Principe van een pompVermogen pompPV,m,S,qppa"papvCursus Vacu mtechniek4 Vacu mpompen transportpompenopslagpompenverdringings- pompenimpulsoverdracht-pompenmembraanpom psorptiepompenkryopompengetterpompendraa ischuifpompvloeistofringpompklauwpompRoo tspompdiffusiepompturbomoleculairpompget terionenpompenCursus Vacu mtechniek5 Natte rotatiepompen vloeistofringpomp draaischuifpomp schottenpomp draaizuigerpomp Oscillatiepompen zuigerpomp membraanpomp Droge rotatiepompen droge schottenpomp scrollpomp klauwpomp slotpomp schroefpomp rootspomp Vloeistofstraalpompen Dampstroompompen stoomstraalpomp boosterpomp diffusiepomp Moleculairpompen turbomoleculairpomp moleculaire dragpomp hybride moleculairpomp Sorptiepompen geactiveerd kool silica-gel zeolieten (aluminiumsilicaat)

2 Titanium/barium Getter-ionenpompen verstuivingsgetterionenpomp verdampingsgetterionenpomp ionenbaffle Kryogeenpompen kryopompTransportpompenOpslagpompenOverz icht vacuumpompenCursus Vacu mtechniek6 Fundamentele grootheden bij transportpompenGrootheidsymbooldefinitie SI-eenheidformuledrukp-Pa = doorde pomp uitrecipi nt bij deheersende = V/tcapaciteitQHoeveelheid gasdat pertijdseenheid deinlaat van depomp = p*Smassastroomm metpuntDe massa diedoor de pompgetransporteerdwordt = 3600 mCursus Vacu mtechniek7 VloeistofringpompCursus Vacu mtechniek8 Opdracht 1 Maak opgave 44 (L) Cursus Vacu mtechniek9 Draaischuifpomp In een cylindrische ruimte draait een excentrischexcentrischgeplaatste rotorrotormet een nauwe passing langs n cylinderzijde. In de rotor zijn in spleten twee of meer naar buiten verende schuivenschuivenondergebracht, die tegen de cylinderwand worden gedrukt. Er zijn nn-en Vacu mtechniek10 DraaischuifpompMet dank aan Busch Vacu mtechniek11 Draaischuifpomp: zonder gasballastDraaischuifpomp: zonder gasballast1: schuif2:2:vacuvacu mgedeeltemgedeelte3: oliereservoir4: vacu minlaat5: uitlaat naarnaarbuitenlucht6: uitlaat naarpomphuis7: afsluiter enbeluchting pomp8: filter9: olieleiding10: doorlaat Cursus Vacu mtechniek12 DraaischuifpompCursus Vacu mtechniek13 Pompsnelheidskrommes draaischuifpomp18 to 900 cfm =30 to 1500 m3/hrCursus Vacu mtechniek14 Opdracht 2 Maak opgave 45 (L) Cursus Vacu mtechniek15 Draaischuifpomp: gasballastGasbalast:lucht toevoeren alsverbinding metvacuum afgesloten isOliecirculatieCursus Vacu mtechniek16 Uitleg gasballastAanname: compressieverhouding pomp = K = V/v = 106vVv + BGasballast, zie figuur:extra buitenlucht in laten,zodat veel eerder de uitblaas-druk wordt bereikt, v wordt dan:v + B K = V/(v + B) V/BAanname.

3 Bmax= 0,1 VDus dan is K = 10 Voor de veiligheid stelt men: Kxpd= 80% x pverzDe toelaatbare dampdruk is dan:verzdpKp =18,0max,Voor K = 10 wordt dit: pd,max= 0,08 xpverzCursus Vacu mtechniek17 Rekenvoorbeeld gasballastWaterdamp-lucht mengsel van 3 : 10 Uitlaatklep opent bij 1300 mbarAanname: compressieverhouding pomp = K = V/v = 106pmin= 1300 : 106= = 1,3x10-3mbarpdamp= 3x10-4mbarNa compressie (x106) zou deze worden: 300 mbarMaar bij 60 0C is pverz= 200 mbar, dus condensatiecondensatieOpm.: bij een pomptemperatuurvan 20 0C is dit nog erger:pverz= 22,5 mbar;bij een pomptemperatuur van80 0C gaat het goed: pverz= 450 mbarCursus Vacu mtechniek18 Belangrijke punten Met koudekoudepomp geen damp verpompengeen damp verpompen, zelfs niet met volledig geopende gasballast; eerst pomp op temperatuur laten komen (minimaal 70 0C) bij veel damp: condensordamp: condensorgebruiken, of smoorklepsmoorklepin aanzuigleiding per m3verpompt gas verdwijnt 2 2 --5 gram olie5 gram olie: naar olienevelafscheider bij lange aanzuigleidinglange aanzuigleidingkan er al condensatiecondensatiein de leiding optreden: gasballast helpt dan nietgasballast helpt dan niet bij tweetrapspomptweetrapspompkan de eindrukeindrukzo laagliggen dat het moleculaire gebied bereikt wordt: oliedamp richting recipi nt: gebruik absorptievalabsorptieval explosief mengsel bij gasballast met luchtexplosief mengsel bij gasballast met lucht?

4 Dan met stikstof stikstof gasballastengasballastenCursus Vacu mtechniek19 Opdracht 3 Maak opgave 49 ( ) Cursus Vacu mtechniek20 RUVAC RA, 50 Hz (Leybold) Cursus Vacu mtechniek21 Rootspomp RUVAC (Leybold) Cursus Vacu mtechniek22 RUVAC 500 F en 2000 FCursus Vacu mtechniek23 Werking van de met de inlaatdruk pastroomt de pomp volume V wordt is geheel maakt contact met de uitlaatzijde waar een hogere druk pvheerst; op dit moment wordt het gas in V Vacu mtechniek24 Compressieverhouding RootspompCursus Vacu mtechniek25 Pompsnelheidscurves Rootspomp De lage compressie van een Rootspomp maakt dat we niet kunnen spreken van de pompsnelheidskarakteristiek van een Rootspomp. De in een specieke situatie geldende pompsnelheidscurve wordt in belangrijke mate bepaald door de kwaliteit van de gebruikte voorvacu mpomp. Curves 6 t/m 10 - Rootspomp met de voorvacu mpompen 1 t/m 5 Curve 1 - waterringpomp, curve 2 - waterringpomp met gasstraler curve 3 - eentraps draaischuifpomp met geopend gasballastventiel curve 4 - waterringpomp met gasstraler en extra Rootspomp curve 5 - eentraps draaischuifpomp met gesloten gasballastventielCursus Vacu mtechniek26 Teruglek in Rootspomp1.

5 Teruglek via gasgeleiding:1. Teruglek via gasgeleiding: Als gevolg van het drukverschil over de pomp lekt gas van de uitlaat-naar de inlaatzijde terug via de spleten tussen de rotoren onderling en tussen de rotoren en het Teruglek via spleetcompressie:2. Teruglek via spleetcompressie: Bij de overgang van situatie 2 naar 3 in sheet 14 wordt de wigvormige ruimte tussen de rotoren aan de uitlaatzijde zeer snel verkleind. De zich hier bevindende gasmoleculen krijgen niet voldoende tijd om normaal naar de voor-vacu mzijde af te stromen. Het gas wordt in de spleet tussen de rotoren gecomprimeerd en `meegesleept'. Bij verder draaien van de rotoren expandeert deze meegesleepte gashoeveelheid weer in de Vacu mtechniek27*Opdracht 4* Maak opgave * Cursus Vacu mtechniek28 Droge rotatiepompen de droge schottenpomp IPX-pomp (Bocedwards) de scrollpomp de klauwpomp de slotpomp de schroefpompCursus Vacu mtechniek29 Droge schottenpomp (eentraps)1 - inlaatopening2 - pompruimtes tussen de schotten3 - uitlaatopeningCursus Vacu mtechniek30 Droge pomp (IPX)Met dank aan Met dank aan Cursus Vacu mtechniek31 Droge pomp (IPX)Met dank aan Met dank aan Cursus Vacu mtechniek32 Droge pomp (IPX)

6 Met dank aan Met dank aan Cursus Vacu mtechniek33 Werking IPX-pompMet dank aan Met dank aan Cursus Vacu mtechniek34 Werking IPX-pompMet dank aan Met dank aan Cursus Vacu mtechniek35 IPX-pompMet dank aan Met dank aan Cursus Vacu mtechniek36 Pompsnelheidscurve IPX-pompMet dank aan Met dank aan Cursus Vacu mtechniek37 Werking scrollpompCursus Vacu mtechniek38 Belangrijke punten (vervolg) Agressievegassen verpompen, die in combinatie met water metaal van pomp kunnen aantasten: bij gasballast geen luchttoevoeren, maar droge stikstof automatischeterugslagklep in uitlaatleidingof (bij moderne pompen) extra openingop pomphuis waar een constante externe gasstroom op aangesloten kan worden gassen afpompen die olie chemisch kunnen aantasten: filter noodzakelijk toch damp gecondenseerd, dan pomp enige urenmet gesloten uitlaat en geopende gasballastlaten draaienCursus Vacu mtechniek39 Rootspomp In een volume met twee halfronde cylindrische wanden draaien met nauwkeurige passing (ca 0,05 mm) een paar 8-vormige rotoren snel tegen elkaar in.

7 Rootspompen worden gecombineerd met rotatiepompen of vloeistofringpompen en kunnen zo het volumedebiet als het eindvacu m aanzienlijk Vacu mtechniek40 Schroefpomp CobraMet dank aan Busch Vacu mtechniek41 Schroefpomp CobraCursus Vacu mtechniek42 Pompsnelheidskrommes CobraCursus Vacu mtechniek43 Klauwpomp (4-traps) Cursus Vacu mtechniek44 Pompsnelheidskrommes klauwpompCursus Vacu mtechniek45 Klauwenpompeinddruk:10-2mbarcapaciteit:1 00 1 atmte gebruikenbijzonderheid:doorgeefvolumedaa rdoor 2xexpansie:K =(V/v)2 Cursus Vacu mtechniek46 Klauwpomp met isochore opening voor inlaat van gekoeld comprimeren volume V (vgl. dia 11stand 1) Vacu mtechniek47 Werking klauwpompCursus Vacu mtechniek48 Uitleg klauwenpomp: aanzuigfaseCursus Vacu mtechniek49 Uitleg klauwenpomp: compressiefaseCursus Vacu mtechniek50 Uitleg klauwenpomp Door het draaien van de beide rotoren wordt in de stand 1van sheet 7 het volumevin verbinding gebracht met de inlaatopening, waarna het zich vergroot.

8 In de stand 2komt ook de uitlaatopening vrij. Op het moment 3worden beide openingen afgesloten. Het inlaatvolume heeft zich dan vergroot tot het zgn. slagvolume V . Tot op dit moment is de druk in V gelijk aan de inlaatdruk pi. Bij iets verder draaien zal echterde afdichting tussen de rotoren worden verbroken en het kleine restvolume vop eenuitlaatdruk puals een 'doorgeefvolume' van links naar rechts expanderen in V . Cursus Vacu mtechniek51 Uitleg klauwenpomp Bij verder doordraaien ontstaat de situatie 4, waarbij in de geheel communicerende en naar buiten afgesloten ruimte V + veen tussentijdse druk ptheerst als gevolg van het mixenvan de gashoeveelheden piV en pu v. Bij de stand 5begint voor het volume V decompressiefase. Op het moment 6is het compressievolume reeds kleiner geworden en komt de uitlaatopening vrij, terwijl in de stand 7de uitlaatopening alweer afgesloten is. Bij verdere rotatie zal het doorgeefvolume weer expanderen en keren we via de communicerende fase 8terug naar de stand Vacu mtechniek52 Overzicht transportpompenA membraanpompB VloeistofringpompC draaischuifpompD RootspompE dampstraalpompF BoosterpompG diffusiepompH turbomoleculairpompIdragpomp10510210-110 -410-7p [Pa]EADBCFHIGC ursus Vacu mtechniek53 Overzicht werkdruk vacu mpom