Pompen kunnen grofweg volgens drie technieken worden ingedeeld:
Positieve verdringerpompen maken gebruik van een mechanisme om een holte herhaaldelijk uit te zetten, gassen uit de kamer naar binnen te laten stromen, de holte af te sluiten en naar de atmosfeer af te voeren. De pompen van de impulsoverdracht, ook moleculaire pompen genoemd, gebruiken hoge snelheidsstralen van dichte vloeistof of hoge snelheids roterende bladen om gasmolecules uit de kamer te kloppen. Entrapmentpompen vangen gassen in vaste of geadsorbeerde toestand. Dit omvat cryopompen, getters, en ionenpompen.
Positieve verplaatsingspompen zijn het meest efficiënt voor lage vacuüms. De pompen van de impulsoverdracht samen met één of twee positieve verdringerpompen zijn de gemeenschappelijkste configuratie die wordt gebruikt om hoge vacuüms te bereiken. In deze configuratie dient de verdringerpomp twee doelen. Ten eerste wordt een ruw vacuüm in het af te zuigen vat bereikt voordat de momentum transferpomp kan worden gebruikt om het hoge vacuüm te bereiken, aangezien momentum transferpompen niet kunnen beginnen te pompen bij atmosferische druk. Ten tweede ondersteunt de verdringerpomp de momentumtransferpomp door de ophoping van verplaatste moleculen in de hoogvacuümpomp te evacueren tot laag vacuüm. Er kunnen vangstofpompen worden toegevoegd om ultrahoge vacuüms te bereiken, maar deze moeten de oppervlakken die de luchtmoleculen of ionen vasthouden periodiek regenereren. Als gevolg van deze vereiste kan hun beschikbare bedrijfstijd onaanvaardbaar kort zijn in laag- en hoogvacuüm, waardoor hun gebruik tot ultrahoogvacuüm wordt beperkt. Pompen verschillen ook in details zoals fabricagetoleranties, afdichtingsmateriaal, druk, debiet, al dan niet toelaten van oliedampen, onderhoudsintervallen, betrouwbaarheid, tolerantie voor stof, tolerantie voor chemicaliën, tolerantie voor vloeistoffen en trillingen.
VerdringerpompEdit
Een gedeeltelijk vacuüm kan worden opgewekt door het volume van een vat te vergroten. Om een kamer oneindig te blijven evacueren zonder dat een oneindige groei nodig is, kan een compartiment van het vacuüm herhaaldelijk worden afgesloten, uitgeput en weer uitgebreid. Dit is het principe achter een verdringerpomp, bijvoorbeeld de handbediende waterpomp. Binnenin de pomp zet een mechanisme een kleine afgesloten holte uit om de druk te verlagen tot onder die van de atmosfeer. Door het drukverschil wordt wat vloeistof uit de kamer (of de put, in ons voorbeeld) in de kleine holte van de pomp geduwd. De holte van de pomp wordt dan afgesloten van de kamer, geopend voor de atmosfeer, en teruggeperst tot een minieme omvang.
Voor de meeste industriële toepassingen worden meer gesofisticeerde systemen gebruikt, maar het basisprincipe van cyclische volumeverwijdering is hetzelfde:
- Schottenpomp, de meest voorkomende
- Membraanpomp, geen olieverontreiniging
- Vloeistofring hoge weerstand tegen stof
- Zuigerpomp, fluctuerend vacuüm
- Scroll pomp, hoogste snelheid droge pomp
- Schroefpomp (10 Pa)
- Wankelpomp
- Buitenwerkse schottenpomp
- Roots blower, ook wel boosterpomp genoemd, heeft hoogste pompsnelheden maar lage compressieverhouding
- Multistage Rootspomp die verschillende trappen combineert voor een hoge pompsnelheid met betere compressieverhouding
- Toeplerpomp
- Lobbenpomp
De basisdruk van een rubber- en kunststofafgedicht zuigerpompsysteem is typisch 1 tot 50 kPa, terwijl een scrollpomp 10 Pa kan bereiken (als hij nieuw is) en een rotatie-oliepomp met een schone en lege metalen kamer gemakkelijk 0.1 Pa.
Een verdringingsvacuümpomp verplaatst bij elke cyclus hetzelfde volume gas, zodat de pompsnelheid constant is, tenzij deze wordt overwonnen door terugstroming.
MomentumtransferpompEdit
In een momentumtransferpomp worden gasmoleculen versneld van de vacuümzijde naar de uitlaatzijde (die gewoonlijk door een verdringerpomp op een gereduceerde druk wordt gehouden). Pompen met momentumtransfer is alleen mogelijk beneden een druk van ongeveer 0,1 kPa. Materie stroomt anders bij verschillende drukken op basis van de wetten van de vloeistofdynamica. Bij atmosferische druk en lichte onderdruk interageren moleculen met elkaar en duwen ze op hun naburige moleculen in wat bekend staat als viskeuze stroming. Wanneer de afstand tussen de moleculen toeneemt, treden de moleculen vaker in wisselwerking met de wanden van de kamer dan met de andere moleculen, en wordt moleculair pompen doeltreffender dan pompen met positieve verplaatsing. Dit regime wordt in het algemeen hoogvacuüm genoemd.
Moleculaire pompen bestrijken een groter gebied dan mechanische pompen en doen dit vaker, waardoor zij in staat zijn tot veel hogere pompsnelheden. Zij doen dit ten koste van de afdichting tussen het vacuüm en hun uitlaat. Omdat er geen afdichting is, kan een kleine druk bij de uitlaat gemakkelijk terugstroming door de pomp veroorzaken; dit wordt stall genoemd. In hoog vacuüm hebben drukgradiënten echter weinig effect op de vloeistofstromen, en kunnen moleculaire pompen hun volledige potentieel bereiken.
De twee belangrijkste typen moleculaire pompen zijn de diffusiepomp en de turbomoleculaire pomp. Beide soorten pompen blazen gasmoleculen uit die in de pomp diffunderen door momentum aan de gasmoleculen toe te kennen. Diffusiepompen blazen gasmoleculen uit met stralen olie of kwik, terwijl turbomoleculaire pompen ventilatoren met hoge snelheid gebruiken om het gas voort te stuwen. Beide pompen zullen afslaan en niet pompen indien zij rechtstreeks aan atmosferische druk worden afgevoerd, zodat zij moeten worden afgevoerd naar een lager niveau van vacuüm dat door een mechanische pomp wordt gecreëerd.
Zoals met verdringerpompen, zal de basisdruk worden bereikt wanneer lekkage, outgassing, en backstreaming gelijk zijn aan de pompsnelheid, maar nu wordt het minimaliseren van lekkage en outgassing tot een niveau vergelijkbaar met backstreaming veel moeilijker.
Regeneratieve pompEdit
Regeneratieve pompen maken gebruik van vortex gedrag van de vloeistof (lucht). De constructie is gebaseerd op het hybride concept van centrifugaalpomp en turbopomp. Gewoonlijk bestaan zij uit verscheidene reeksen loodrechte tanden op de rotor die luchtmoleculen binnen stationaire holle groeven laten circuleren zoals meertraps centrifugaalpompen. Zij kunnen een druk bereiken van 1×10-5 mbar (0,001 Pa) (in combinatie met de Holweck-pomp) en rechtstreeks uitblazen naar atmosferische druk. Voorbeelden van dergelijke pompen zijn Edwards EPX (technisch document) en Pfeiffer OnTool™ Booster 150. Deze pomp wordt ook wel zijkanaalpomp genoemd. Door de hoge pompsnelheid van atmosfeer naar hoog vacuüm en minder vervuiling omdat het lager aan de uitlaatzijde kan worden geïnstalleerd, worden dit soort pompen gebruikt in load lock in halfgeleider fabricageprocessen.
Dit type pomp lijdt aan een hoog stroomverbruik (~1 kW) in vergelijking met een turbomoleculaire pomp (<100W) bij lage druk omdat de meeste stroom wordt verbruikt om de atmosferische druk te herstellen. Dit kan worden verminderd met bijna 10 keer door terug met een kleine pomp.
InsluitingspompEdit
Een insluitingspomp kan een cryopomp zijn, die koude temperaturen gebruikt om gassen te condenseren tot een vaste of geadsorbeerde toestand, een chemische pomp, die met gassen reageert om een vast residu te produceren, of een ionenpomp, die sterke elektrische velden gebruikt om gassen te ioniseren en de ionen in een vast substraat voort te stuwen. Een cryomodule maakt gebruik van cryopompen. Andere typen zijn de sorptiepomp, de niet-verdampingsgetterpomp, en de titaniumsublimatiepomp (een type verdampingsgetter dat herhaaldelijk kan worden gebruikt).
Andere typenEdit
- Venturi-vacuümpomp (aspirator) (10 tot 30 kPa)
- Stoomejector (vacuüm hangt af van het aantal trappen, maar kan zeer laag zijn)