En turbomolekylær pumpe er en type vakuumpumpe, der bruges til at skabe og opretholde et højt vakuum. Virkningen af en turbomolekylær pumpe er baseret på at bibringe yderligere hastighed til molekylerne i den pumpede gas i retning af udpumpning af en roterende rotor. Rotoren består af et skivesystem. Vakuumet skabt af den turbomolekylære pumpe er fra 10 −2 Pa til 10 −8 Pa (10 −10 mbar; 7,5 −11 mm Hg). Rotorens rotationshastighed er titusindvis af omdrejninger i minuttet. Kræver en forlinjepumpe for at fungere .
Turbomolekylære pumper (TMP) gør det muligt at opnå medium, højt og ultrahøjt vakuum med restgasser, hvis molekylvægt er mindre end 44.
TMP er en flertrins aksial kompressor, hvis rotor- og statortrin er udstyret med flade skrå kanaler langs bladenes radius. Når rotortrinene roterer med høj hastighed, pumpes gasmolekyler ud på grund af deres forskellige sandsynlighed for at passere gennem trinenes skrå kanaler i frem- og baglæns retning.
TMP er designet til at fungere under betingelserne for det molekylære regime af gasstrøm. For at sikre driften af TMP'en er det nødvendigt at sikre det molekylære regime af gasstrømmen ved udløbet af dets sidste trin af enhver foreløbig vakuumpumpe (fore vakuumpumpe) med udstødning til atmosfæren.
Den molekylære pumpe (MH) består af molekylære trin monteret på en enkelt rotor. For at sikre dens funktionalitet er det muligt at bruge en forreste vakuumpumpe (afhængigt af designet af MH-trinene).
Hybrid TMP (HTMP) indeholder de første trin fra en turbomolekylær pumpe og de sidste trin fra en molekylær pumpe. Rotortrinene i GTMP er fastgjort på en fælles aksel. Formålet med de molekylære trin er at sikre normal drift af de sidste trin af TMP'en med en trykstigning ved indløbet til TMP'en, samt muligheden for at anvende billigere enkelttrins forvakuumpumper med høj belastning tryk.
Pumpehastigheden bestemmes af den ydre diameter af rotortrinene, længden af bladene, deres antal, hældningsvinklen for bladene i de første trin og rotationshastigheden. Ved et højt tryk ved indløbet til TMP afhænger dens virkningshastighed også af pumpehastigheden af forlinepumpen. Når gastrykket ved indløbet til TMP stiger, stiger dets friktion i stadierne af TMP-strømningsvejen og den effekt, der forbruges af den elektriske motor, især når rotorhastigheden falder på grund af gasfriktion. Dette forårsager en stigning i opvarmningen af flowdelen af TMP, lejer rotationsenheder, et fald i pumpehastigheden og kan føre til en ulykke. Derfor, når temperaturen på rotorrotationsknudepunkterne stiger over en vis værdi, slukkes TMP-elektromotoren ved hjælp af en temperatursensor installeret i nærheden af en af rotorrotationsnoderne. Sådan begrænses pumpetiden for den maksimale gasstrøm ved TMP-indløbet.
Når et højt vakuum nås, kolliderer gasmolekyler meget oftere med vakuumkammerets vægge end med hinanden. Gastrykgradienten ophører med at eksistere, og nu vil det ikke være muligt målrettet at pege molekylerne mod "udgangen", dette vil ske sandsynligt. Fra dette øjeblik vil forholdet mellem arealet af pumpeindløbsvinduerne og området af vakuumkammerets vægge påvirke hastigheden af yderligere pumpning betydeligt.
Nominel strømforbrug er den effekt, der bestemmes ved TMP-rotorens nominelle rotationshastighed. Når et højt vakuum opnås, bestemmes det af friktionskræfterne i TMP-rotationsknuderne. Under accelerationen af TMP-rotoren er den effekt, der forbruges af dens drev, maksimal. Normalt er det begrænset af driftsparametrene for TMP-strømforsyningen.
Kompressionsforholdet bestemmes af rotationshastigheden, antallet af trin og molekylvægten af den pumpede gas . Det er højere for tunge gasser, hvilket giver effektiv modstand mod indtrængning af kulbrinter i det pumpede volumen. Værdien af hydrogenkompressionsforholdet er vigtig, når man bruger en pumpe til at skabe et ultrahøjt vakuum.
Det begrænsende resttryk, bestemt i overensstemmelse med Pneurop-standarder, er det resttryk, der opnås i det pumpede system efter 48 timers pumpning efter afslutningen af opvarmningsafgasningen. I dette tilfælde bør kun en to-trins roterende vingepumpe vælges som forlinjepumpe.
Der anvendes to hovedophængssystemer: magnetisk ophæng og keramiske lejer. Vedligeholdelsesfrie keramiske lejer anvendes i stedet for konventionelle stållejer. Siliciumnitrid lejekugler er lettere, hårdere og mere ensartede end deres stålmodstykker . Når du bruger dem, øges ressourcen, og vibrationsniveauet falder.
En stigning i pålideligheden opnås ved at bruge forskellige materialer i kugle-rille-parret, som forhindrer dannelsen af overfladehuller. Brugen af magnetisk ophæng øger yderligere pålideligheden af hele systemet. Et hybridophængsskema bruges ofte i pumper. Pumpens højvakuumside har magnetiske lejer ved indløbet og olie- eller fedtsmurte keramiske lejer ved udløbet.
Rotorens fuldt magnetiske ophæng giver yderligere fordele:
Regulatoren styrer turbomolekylær pumpedrevet. Den turbomolekylære pumpe kræver høje omdrejningshastigheder, op til 100.000 rpm. For at sikre sådanne hastigheder og starttilstande for drivmotorer bruges en controller, der jævnt regulerer frekvensen fra næsten nul til maksimum.