Una bomba turbomolecular es un tipo de bomba de vacío que se utiliza para crear y mantener un alto vacío. La acción de una bomba turbomolecular se basa en impartir una velocidad adicional a las moléculas del gas bombeado en la dirección de bombeo por un rotor giratorio. El rotor consta de un sistema de discos. El vacío creado por la bomba turbomolecular es de 10 −2 Pa a 10 −8 Pa (10 −10 mbar; 7,5 −11 mm Hg). La velocidad de rotación del rotor es de decenas de miles de revoluciones por minuto. Requiere una bomba delantera para funcionar .
Las bombas turbomoleculares (TMP) permiten obtener medio, alto y ultra alto vacío con gases residuales de peso molecular inferior a 44.
TMP es un compresor axial de etapas múltiples, cuyas etapas de rotor y estator están equipadas con canales inclinados planos a lo largo del radio de las palas. Cuando las etapas del rotor giran a alta velocidad, las moléculas de gas se bombean debido a su diferente probabilidad de pasar a través de los canales inclinados de las etapas en las direcciones de avance y retroceso.
El TMP está diseñado para operar bajo las condiciones del régimen molecular del flujo de gas. Para asegurar la operatividad del TMP, es necesario asegurar el régimen molecular de flujo de gas a la salida de su última etapa por cualquier bomba de vacío preliminar (bomba de vacío preliminar) con escape a la atmósfera.
La bomba molecular (MH) consta de etapas moleculares montadas en un solo rotor. Para asegurar su operatividad, es posible utilizar una bomba de vacío delantera (dependiendo del diseño de las etapas MH).
Hybrid TMP (HTMP) contiene las primeras etapas de una bomba turbomolecular y las últimas etapas de una bomba molecular. Las etapas del rotor del GTMP están fijadas en un eje común. El objetivo de las etapas moleculares es asegurar el normal funcionamiento de las últimas etapas de la TMP con aumento de presión a la entrada de la TMP, así como la posibilidad de utilizar bombas de vacío previo monoetapa más económicas con un alto rendimiento final. presión.
La velocidad de bombeo está determinada por el diámetro exterior de las etapas del rotor, la longitud de las palas, su número, el ángulo de inclinación de las palas de las primeras etapas y la velocidad de rotación. A una alta presión en la entrada al TMP, su velocidad de acción también depende de la velocidad de bombeo de la bomba delantera. Cuando aumenta la presión del gas a la entrada del TMP, aumenta su fricción en las etapas de la trayectoria del flujo del TMP y la potencia consumida por el motor eléctrico, especialmente cuando la velocidad del rotor disminuye debido a la fricción del gas. Esto provoca un aumento del calentamiento de la parte de flujo del TMP, las unidades de rotación de los cojinetes, una disminución de la velocidad de bombeo y puede provocar un accidente. Por lo tanto, cuando la temperatura de los nodos de rotación del rotor supera un cierto valor, el motor eléctrico TMP se apaga mediante un sensor de temperatura instalado cerca de uno de los nodos de rotación del rotor. De esta forma se limita el tiempo de bombeo del caudal máximo de gas en la entrada del TMP.
Cuando se alcanza un alto vacío, las moléculas de gas chocan con mucha más frecuencia con las paredes de la cámara de vacío que entre sí. El gradiente de presión del gas deja de existir, y ahora no será posible señalar intencionalmente las moléculas hacia la "salida", esto sucederá de manera probabilística. A partir de este momento, la relación entre el área de las ventanas de entrada de la bomba y el área de las paredes de la cámara de vacío afectará significativamente la tasa de bombeo adicional.
El consumo de potencia nominal es la potencia determinada a la velocidad nominal de rotación del rotor TMP. Cuando se obtiene un alto vacío, está determinado por las fuerzas de fricción en los nodos de rotación de TMP. Durante la aceleración del rotor TMP, la potencia consumida por su accionamiento es máxima. Por lo general, está limitado por los parámetros operativos de la fuente de alimentación TMP.
La relación de compresión está determinada por la velocidad de rotación, el número de etapas y el peso molecular del gas bombeado . Es mayor para gases pesados, lo que proporciona una resistencia efectiva a la penetración de hidrocarburos en el volumen bombeado. El valor de la relación de compresión de hidrógeno es importante cuando se usa una bomba para crear un vacío ultraalto.
La presión residual límite, determinada de acuerdo con los estándares de Pneurop, es la presión residual alcanzada en el sistema bombeado después de 48 horas de bombeo después del final de la desgasificación de calentamiento. En este caso, solo se debe seleccionar una bomba rotativa de paletas de dos etapas como bomba principal.
Se utilizan dos sistemas de suspensión principales: suspensión magnética y cojinetes cerámicos. Se utilizan cojinetes cerámicos libres de mantenimiento en lugar de los cojinetes de acero convencionales. Las bolas de nitruro de silicio son más ligeras, más duras y más uniformes que las de acero. Al usarlos, el recurso aumenta y el nivel de vibraciones disminuye.
Se logra un aumento en la confiabilidad mediante el uso de diferentes materiales en el par de ranuras de bolas, que evitan la formación de agujeros en la superficie. El uso de suspensión magnética aumenta aún más la fiabilidad de todo el sistema. Un esquema de suspensión híbrido se usa a menudo en bombas. El lado de alto vacío de la bomba tiene cojinetes magnéticos en la entrada y cojinetes cerámicos lubricados con aceite o grasa en la salida.
La suspensión completamente magnética del rotor proporciona beneficios adicionales:
El controlador controla el accionamiento de la bomba turbomolecular. La bomba turbomolecular requiere altas velocidades de rotación, hasta 100.000 rpm. Para garantizar tales velocidades y modos de arranque de los motores de accionamiento, se utiliza un controlador que regula suavemente la frecuencia desde casi cero hasta el máximo.