Các yếu tố cần xem xét khi chọn bơm chân không

Khi đến lúc chọn một máy bơm chân không mới, điều quan trọng là phải có một cách tiếp cận thấu đáo và chuyên môn kỹ thuật ngành chân không. Thoạt nhìn, nó có vẻ là một nhiệm vụ đơn giản, nhưng, có một số yếu tố cần xem xét.

Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hiệu quả và khả năng tổng thể của máy bơm chân không. Mỗi máy bơm yêu cầu các điều kiện quy trình riêng, có phạm vi hoạt động riêng và cung cấp các lợi ích và hạn chế riêng. Những đặc điểm này phụ thuộc vào bốn yếu tố:

  • Mức độ chân không
  • Quy trình hoặc ứng dụng tác động lên máy bơm
  • Tác động của bơm đối với quá trình hoặc ứng dụng
  • Chi phí và bảo trì

1. Mức độ chân không

Mức độ chân không có lẽ là yếu tố quan trọng nhất.
Nó ảnh hưởng đến từng yếu tố khác. Các phân loại và phạm vi chân không điển hình bao gồm:

  • Chân không thô: từ 10^3 mbar đến 1 mbar
  • Chân không trung bình: 1 mbar đến 10^-3 mbar
  • Chân không cao: 10^-3 mbar đến 10^-7 mbar
  • Chân không siêu cao: 10^-7 mbar đến 10^-12 mbar
  • Chân không cực cao: ít hơn 10^-12 mbar

Các công nghệ bơm khác nhau được yêu cầu để đạt được các dải áp suất chân không khác nhau. Tùy thuộc vào mức chân không mục tiêu, có thể cần kết hợp các công nghệ bơm chân không khác nhau.

Máy bơm phụ trợ (Forevacuum pump) – những máy hoạt động trong phạm vi chân không thô và trung bình – thải ra khí quyển và có thể hoạt động cô lập.

Máy bơm chân không cao và cực cao (High and ultra-high vacuum pumps) – chẳng hạn như máy bơm chân không phân tử Turbo và máy bơm khuếch tán dầu – cần phải xả hoặc vận hành với máy bơm chân không phụ trợ (Backing pump).

Máy bơm ion, máy bơm chân không loại không bay hơi và máy bơm chân không cryo (cryopumps) cần máy hút chân không ban đầu. Và thỉnh thoảng, cần có máy bơm chân không cao hỗ trợ ở một số giai đoạn nhất định.

2. Quy trình sử dụng hoặc loại ứng dụng tác động lên khả năng hoạt động và tuổi thọ của máy bơm hút chân không

Cách ta sử dụng bơm chân không, ứng dụng bơm chân không có tác động đến máy bơm. Ví dụ ứng dụng sấy thăng hoa, ứng dụng ép kính màn hình điện thoại, ứng dụng hút túi khí để đóng gói, ứng dụng hút dịch bệnh nhân trong phòng khám nha khoa. Do đó, tùy vào ứng dụng ta chọn loại bơm hút chân không phù hợp. Tác động của ứng dụng đối với công nghệ máy bơm đã chọn cần được đánh giá cẩn thận, cũng như tác động tiềm tàng của:

  • Bụi hoặc mảnh vụn từ quá trình
  • Khí ăn mòn như clo hoặc hỗn hợp axit khi có hơi nước
  • Lưu lượng khí cao
  • Hút buồng khí hở liên tục
  • Chuyển động cơ học và chấn động
  • Rung động
  • Bức xạ nhiệt trên máy bơm
  • Bức xạ hạt hoặc tia X
  • Từ trường và điện trường

Ví dụ, máy bơm cánh quay rất phù hợp cho nhiều ứng dụng chân không thấp và trung bình, chẳng hạn như:

  • Nghiên cứu và phát triển
  • Dụng cụ phân tích
  • Hoạt động công nghiệp và sơn phủ
  • Bảo quản khô lạnh

Quy trình kỹ thuật

Mặt khác, máy bơm cuộn cung cấp chân không không chứa hydrocacbon bằng cách nén khí bằng cách sử dụng hai đầu xoắn ốc được bịt kín quay lệch tâm so với nhau. Điều này dẫn đến chi phí vận hành và bảo trì thấp.

So với máy bơm RV, các ứng dụng máy bơm cuộn chủ yếu được giới hạn trong các quy trình không có bụi hoặc chất bẩn có thể làm hỏng các phớt đầu.

3. Tác động của bơm chân không ảnh hưởng lên quy trình sử dụng

Đánh giá tác động của bơm chân không đối với ứng dụng hoặc quy trình cũng quan trọng không kém. Một số biến số có thể ảnh hưởng đến sự lựa chọn bơm chân không, bao gồm – nhưng không giới hạn ở:

  • Phát thải dầu hoặc hydrocacbon hoặc chảy ngược dòng
  • Rung do máy bơm tạo ra / gây ra
  • Tiếng ồn
  • Từ trường do máy bơm tạo ra (hiếm)
  • Tỏa nhiệt
  • Tiêu thụ năng lượng
  • Bơm Rotary Vane gặp bất lợi vì chúng không thể tạo ra chân không không chứa hydrocacbon do phát thải hơi dầu.

Mặt khác, mặc dù có khả năng tạo ra chân không không chứa hydrocacbon, nhưng công nghệ cuộn có nguy cơ phát xạ hạt do mài mòn đầu mút.

4. Chi phí vận hành và chi phí bảo trì

Ngoài chi phí vốn ban đầu, còn có chi phí liên quan đến vận hành và bảo trì (dịch vụ).

Hoạt động của bơm khuếch tán có thể đắt hơn nhiều khi so sánh với bơm phân tử tua bin. Ngoài ra, chi phí sở hữu trong 5 năm cũng bao gồm các yếu tố như chi phí năng lượng và bảo trì cao hơn.

Máy bơm khuếch tán có thể xử lý các quy trình công nghiệp bẩn hơn, trong khi máy bơm tuabin được sử dụng chủ yếu trong các quy trình sạch.

5. Phân cấp bơm chân không

Có hai loại bơm chân không bao gồm: bơm chân không trước (forevacuum pumps) và bơm chân không cao (high vacuum pumps).

Bơm chân không trước hay bơm chân không sơ cấp (forevacuum pumps or primary vacuum pump)

Bơm chân không trước xả trực tiếp khí xả đến khí quyển. Chúng bao gồm:

  • Bơm cánh gạt
  • Máy bơm cuộn xoắn ốc
  • Máy bơm màng
  • Máy bơm trục vít
Máy bơm thứ cấp (Secondary Pumps)

Máy bơm thứ cấp dựa vào máy bơm sơ cấp để liên tục hỗ trợ hoạt động của chúng vì chúng không thể thải khí và yêu cầu áp suất thấp ở ống xả của chúng, được gọi là “hỗ trợ”.

Máy bơm chân không cao được hỗ trợ liên tục (được hỗ trợ) bao gồm máy bơm phân tử và khuếch tán tuabin.

Máy bơm chân không siêu cao bao gồm bộ thu ion, bộ thăng hoa titan, bộ thu không bay hơi và máy bơm đông lạnh.

Máy bơm thổi rễ thường được kết hợp với máy bơm chân không để hoạt động như một cặp máy bơm, nhưng chúng được phân loại nghiêm ngặt là máy bơm thứ cấp, vì chúng không được thiết kế để sử dụng mà không có máy bơm chân không.