Успеть или "как получится"?

Оборудование

Как выбрать сухой вакуумный насос

Очень часто в высокотехнологичных производствах, как правило связанных с микроэлектроникой или полупроводниками, а также в научных исследованиях, возникает необходимость создавать чистый и сухой вакуум. Это может требоваться как в качестве предварительного разрежения для запуска высоковакуумных насосов, так и для самостоятельной работы форвакуумного насоса. При такой постановке задачи очевидным решением являются спиральные и винтовые насосы, а также многоступенчатые насосы Рутса.

Попробуем разобраться, что это за оборудование и как его правильно подобрать.

Винтовые насосы

LEYVAC_Gruppenfoto.pngLEYVAC_RAK.jpg
  • Винтовые насосы, как правило, используются в случаях, когда требуется откачка достаточно больших объемов (более 1,5 м3), т.к. они имеют высокие скорости откачки(от 100 м3/час). Исключениями с меньшими скоростями откачки являются несколько моделей от японских производителей.
  • Откачка в винтовых насосах происходит за счет перемещения газа в рабочих каналах, образованных парой роторов со специальным винтовым профилем и расточкой корпуса.
  • Синхронизирующие шестерни, необходимые для поддержания требуемых зазоров между роторами (которые не соприкасаются друг с другом в работе), вынесены из рабочего объема в отдельную полость.
  • Для уплотнения рабочей полости чаще всего используются механические торцевые уплотнения.
  • Такая конструкция дает винтовым насосам одно из их основных преимуществ: возможность выполнить его в коррозионном исполнении, которое позволяет им работать с практически любыми средами, в том числе с фтористыми (даже гексафторидом урана).
  • Роторы покрывают PTFE, а в качестве уплотнений используют специальные материалы.
  • Винтовые насосы достаточно надежны, просты в эксплуатации, ремонтопригодны.
  • При достаточно небольших габаритах они имеют высокие скорости откачки.

Спиральные насосы

Scrollvac.jpg
Спиральные насосы в силу своей малой быстроты действия (до 60 м3/час) в основном применяются в лабораторных условиях и в производстве, где нет больших откачиваемых объемов (до 1 м3).
  • Спиральные насосы имеют очень низкий уровень шума и вибрации, что как раз выгодно отличает их в плане применения в лабораторных условиях.
  • Они имеют постоянную скорость откачки практически во всем диапазоне давлений, за исключением области близкой к предельному остаточному давлению. Это очень важный момент, т.к. винтовые насосы, как и многоступенчатые насосы Рутса, имеют значительный провал по быстроте действия в области давлений близких к атмосферному.

  • Это связано с конструктивными особенностями и физическим принципом действия насосов. Также практически все спиральные насосы оснащены газобалластным клапаном, что позволяет им откачивать большее количество влаги.

Многоступенчатые насосы Рутса

Многоступенчатый насос Рутс

Многоступенчатые насосы Рутса производят ограниченное количество заводов в мире (в Японии и Германии). Они крайне сложны в производстве и требуют высочайшей квалификации персонала и самых современных прецизионных станков. Такие требования обусловлены сложностью сборки (большое количество ответственных деталей), а также высокими требованиями к точности изготовления.

Преимущества насосов Рутс
  • Неоспоримым преимуществом такого типа насосов является низкое потребление энергии: в разы ниже, чем у спиральных и винтовых насосов.
Недостатки насосов Рутс
  • Их стоимость значительно выше.
  • При этом многоступенчатые Рутсы испытывают те же проблемы на высоких давлениях, что и винтовые насосы: их скорость откачки заметно снижается. Начиная примерно с 10 мбар быстрота откачки падает, а для некоторых моделей – в несколько раз.

Сферы применения

При подборе сухого форвакуумного насоса стоит особое внимание уделить применению и режимам работы насоса. Рассмотрим этот вопрос подробнее на примере спирального и винтового насоса эквивалентных быстрот действия. Оба насоса активно применяются как форвакуумные в полупроводниковой промышленности, например, для откачки камер напылительных установок или в качестве поддерживающих для высоковакуумных насосов.

Преимущества винтовых насосов

На первый взгляд, преимущества винтового насоса неоспоримы:

  1. Предельное остаточное давление по паспорту на степень ниже
  2. Быстрота действия эквивалентна.
  3. Энергопотребление в два раза ниже.
  4. Выигрыш в массе и габаритах.

Однако, не все так очевидно!

  1. Всегда обращать внимание на откачные характеристики.На графиках любого винтового насоса Вы увидите провал быстроты действия на высоких давлениях. Это очень важный момент.
  2. Область давлений от 1000 до 1 мбар наиболее критична с точки зрения времени откачки системы. т.е., чем ниже быстрота насоса в этом диапазоне, тем дольше он будет откачивать вашу камеру.
  3. На высоких давлениях подшипниковые узлы насоса испытывают максимальные нагрузки из-за большого газового потока. Соответственно, чем быстрее насос перейдет в область низких давлений (и низких нагрузок), тем это лучше скажется на его ресурсе
  4. Откачная Винт.JPG

Преимущества спиральных насосов

  1. Спиральный насос имеет более мощный, но менее оборотистый двигатель, что, во-первых, позволяет успешно справляться с большими газовыми нагрузками, а во-вторых, иметь больший ресурс подшипниковых узлов.
  2. Cпиральные насосы, при прочих равных, дешевле винтовых конкурентов на 30 – 50%.
откачная спиральник.jpg

Выводы

Исходя из вышесказанного, хочется еще раз обратить внимание на то, что при подборе насоса ключевым должны являться применение и режим работы.

  • Если Вы подбираете насос, например, для напылительной установки, где в процессе работы требуется многократная откачка камеры с атмосферы, то Ваш выбор – спиральный насос. Он сократит время откачки камеры, будет более надежен и долговечен, т.е. позволит сэкономить как деньги, так и время на обслуживание и ремонт.
  • Если же Вам требуется долгое время поддерживать в камере форвакуумное давление (~0,1 – 1 мбар) и не требуется постоянной откачки с атмосферы, то Ваш выбор – винтовой насос. Он потребляет намного меньше энергии и при работе без перегрузок достаточно надежен и долговечен. Такие насосы очень часто используют в поточных линиях при производстве LCD и плазменных панелей.

Если Вы сомневаетесь в выборе типа или модели форвакуумного насоса – обращайтесь к нашим специалистам. Мы с радостью подберем для Вас оптимальное решение, а также проконсультируем по всем возможным вопросам, связанным с техникой.

Инженер отдела высокого вакуума компании Эрствак, Хромцов Даниил.

сай.jpg

WhatsApp