Nguyên lý làm việc của bơm chân không khuếch tán

Nguyên lý làm việc của bơm chân không khuếch tán

Máy bơm được sử dụng rộng rãi nhất để đạt được độ chân không cao là máy bơm khuếch tán Được phát minh vào năm 1913, máy bơm khuếch tán đã được sử dụng rộng rãi và ngày càng tăng cả trong các ứng dụng công nghiệp và nghiên cứu.

  Mặc dù việc sử dụng nó chủ yếu liên quan đến phạm vi chân không cao, máy bơm khuếch tán ngày nay có thể tạo ra áp suất gần 10-10 mbar khi được sử dụng đúng cách với dầu chính hãng và phụ kiện hiện đại.  Nói chung, các tính năng làm cho bơm khuếch tán phổ biến để sử dụng chân không cao và siêu cao do tốc độ bơm cao đối với tất cả các loại khí và chi phí vận hành thấp khi so sánh với bất kỳ loại bơm nào khác được sử dụng trong cùng dải chân không.

Máy bơm khuếch tán không có khả năng hoạt động độc lập và yêu cầu máy bơm hỗ trợ (thường là máy bơm vòng dầu) phải được vận hành liên tục theo phạm vi hoạt động với nó.  Bên ngoài của thân bơm được làm mát bằng nước, mặc dù có các phiên bản làm mát bằng không khí kết hợp quạt thổi qua các cánh tản nhiệt cố định, thường được sử dụng di động.  Bộ gia nhiệt điện được kẹp vào mặt dưới của đế máy bơm và dầu làm việc được đặt bên trong đế.  Dầu này thường là dầu có áp suất bay  hơi thấp mặc dù một số phiên bản của bơm khuếch tán sử dụng thủy ngân.  Bên trong thân máy bơm là một cụm hình tháp rỗng được làm lạnh khoảng 20ºC, thường được gọi là ống khói. Đầu vào của bơm thường được trang bị bộ trao đổi nhiệt dạng ống được làm mát ở nhiệt độ khoảng 12ºC giúp giảm thiểu hơi dầu bay ngược lên 

Nó được hoạt động như sau:

Với đầu vào của bơm khuếch tán thường được đóng bởi van, bơm chân không vòng dầu được bật và chạy liên tục, áp suất ít nhất 0,1 mbar được yêu cầu lắp đặt ở phía xả của bơm khuếch tán ( thường trên đường ống sẽ được lắp đặt đĩa bẫy hơi dầu).  Nguồn cấp nước hoặc làm mát không khí được bật.  Dầu sẽ được làm nóng lên khoảng 250ºC sẽ bắt đầu sôi lên bay hơi. Hơi dầu nóng hình thành sẽ lấp đầy và thoát ra khỏi vòi phun. Hơi bay ra khi đi từ vùng có áp suất tương đối cao (áp suất lò hơi bên trong cụm tháp bẫy hơi có 10- 3 mbar) đến vùng có áp suất thấp.  Một tia hơi hình khuyên được tạo ra đang di chuyển với vận tốc siêu âm và tác động vào bên trong thân bơm bên ngoài được làm mát bằng nước.  Tại đây hơi ngưng tụ và dầu chảy xuống thành và được đưa trở lại lò hơi để tái chế.  Các phân tử khí khuếch tán vào miệng bơm va chạm với các phân tử hơi dầu nặng hơn nhiều và hầu hết sẽ nhận được một thành phần vận tốc hướng về đầu xả của bơm, sau đó chúng sẽ được loại bỏ khỏi bơm khuếch tán bởi bơm chân không vòng dầu.  Do đó, sự chênh lệch áp suất được thiết lập trên tia hơi chảy liên tục.

Bản thân máy bơm khuếch tán không thể tiếp xúc với áp suất khí quyển trong khi dầu đang ở nhiệt độ làm việc, do các vấn đề liên quan đến sự suy giảm dầu và nhiễm bẩn hệ thống đó phải thường xuyên bảo dưỡng vệ sinh định kỳ để duy trì tốt hiệu suất của bơm