Pompele pot fi clasificate, în linii mari, în funcție de trei tehnici:
Pompele cu deplasare pozitivă folosesc un mecanism pentru a extinde în mod repetat o cavitate, a permite gazelor să pătrundă în interiorul camerei, a sigila cavitatea și a o evacua în atmosferă. Pompele cu transfer de impuls, numite și pompe moleculare, utilizează jeturi de fluid dens de mare viteză sau lame rotative de mare viteză pentru a scoate moleculele de gaz din cameră. Pompele de captare captează gazele în stare solidă sau adsorbită. Aceasta include crio-pompele, getterii și pompele ionice.
Pompele cu deplasare pozitivă sunt cele mai eficiente pentru viduri joase. Pompele de transfer de momentum în combinație cu una sau două pompe volumetrice sunt cea mai frecventă configurație utilizată pentru a obține viduri înalte. În această configurație, pompa volumetrică are două scopuri. În primul rând, obține un vid grosier în vasul care se evacuează înainte ca pompa de transfer de impulsuri să poată fi utilizată pentru a obține un vid ridicat, deoarece pompele de transfer de impulsuri nu pot începe pomparea la presiuni atmosferice. În al doilea rând, pompa volumetrică susține pompa de transfer de impulsuri prin evacuarea la vid redus a acumulării de molecule deplasate în pompa de vid înalt. Pompele de captare pot fi adăugate pentru a se ajunge la viduri foarte înalte, dar acestea necesită regenerarea periodică a suprafețelor care captează moleculele de aer sau ionii. Din cauza acestei cerințe, timpul lor de funcționare disponibil poate fi inacceptabil de scurt în vid mic și mare, limitând astfel utilizarea lor la viduri foarte înalte. De asemenea, pompele diferă și prin detalii cum ar fi toleranțele de fabricație, materialul de etanșare, presiunea, debitul, admiterea sau nu a vaporilor de ulei, intervalele de service, fiabilitatea, toleranța la praf, toleranța la substanțe chimice, toleranța la lichide și vibrații.
Pompă volumetrică pozitivăEdit
Un vid parțial poate fi generat prin creșterea volumului unui recipient. Pentru a continua să se evacueze o cameră la nesfârșit, fără a fi nevoie de o creștere infinită, un compartiment al vidului poate fi închis în mod repetat, epuizat și extins din nou. Acesta este principiul care stă la baza unei pompe volumetrice, de exemplu pompa de apă manuală. În interiorul pompei, un mecanism dilată o mică cavitate sigilată pentru a reduce presiunea acesteia sub cea a atmosferei. Datorită diferenței de presiune, o parte din lichidul din cameră (sau din puț, în exemplul nostru) este împins în mica cavitate a pompei. Cavitatea pompei este apoi sigilată față de cameră, deschisă la atmosferă și strânsă din nou la o dimensiune infimă.
Sunt folosite sisteme mai sofisticate pentru majoritatea aplicațiilor industriale, dar principiul de bază al îndepărtării ciclice a volumului este același:
- Pompă rotativă cu palete, cea mai comună
- Pompă cu diafragmă, contaminare zero cu ulei
- Inel de lichid cu rezistență mare la praf
- Pompă cu piston, vid fluctuant
- Pompă Scroll, pompă uscată cu cea mai mare viteză
- Pompă cu șurub (10 Pa)
- Pompă Wankel
- Pompă cu palete exterioare
- Suflantă Roots, numită și pompă de rapel, are cele mai mari viteze de pompare, dar un raport de compresie scăzut
- Pompă Roots multietajată care combină mai multe etaje oferind o viteză mare de pompare cu un raport de compresie mai bun
- Pompă Toepler
- Pompă cu lobi
Presiunea de bază a unui sistem de pompe cu pistoane etanșate cu cauciuc și plastic este de obicei cuprinsă între 1 și 50 kPa, în timp ce o pompă scroll poate ajunge la 10 Pa (când este nouă), iar o pompă de ulei cu palete rotative cu o cameră metalică curată și goală poate atinge cu ușurință 0.1 Pa.
O pompă de vid cu deplasare pozitivă deplasează același volum de gaz la fiecare ciclu, astfel încât viteza sa de pompare este constantă, cu excepția cazului în care este depășită de reflux.
Pompă de transfer de impulsuriEdit
Într-o pompă de transfer de impulsuri, moleculele de gaz sunt accelerate de pe partea de vid pe partea de evacuare (care este de obicei menținută la o presiune redusă de o pompă volumetrică). Pomparea cu transfer de momentum este posibilă numai sub presiuni de aproximativ 0,1 kPa. Materia curge diferit la diferite presiuni, pe baza legilor dinamicii fluidelor. La presiunea atmosferică și la viduri ușoare, moleculele interacționează între ele și împing moleculele vecine în ceea ce se numește curgere vâscoasă. Atunci când distanța dintre molecule crește, moleculele interacționează cu pereții camerei mai des decât cu celelalte molecule, iar pomparea moleculară devine mai eficientă decât pomparea cu deplasare pozitivă. Acest regim se numește în general vid înalt.
Pompele moleculare mătură o suprafață mai mare decât pompele mecanice și fac acest lucru mai frecvent, ceea ce le face capabile de viteze de pompare mult mai mari. Ele fac acest lucru în detrimentul etanșării între vid și evacuarea lor. Deoarece nu există o etanșare, o presiune mică la evacuare poate provoca cu ușurință un reflux prin pompă; acest lucru se numește staționare. Cu toate acestea, în vid înalt, gradienții de presiune au un efect redus asupra fluxurilor de fluid, iar pompele moleculare își pot atinge potențialul maxim.
Cele două tipuri principale de pompe moleculare sunt pompa de difuzie și pompa turbomoleculară. Ambele tipuri de pompe suflă moleculele de gaz care difuzează în pompă prin imprimarea impulsului moleculelor de gaz. Pompele de difuzie suflă moleculele de gaz cu ajutorul unor jeturi de ulei sau mercur, în timp ce pompele turbomoleculare folosesc ventilatoare de mare viteză pentru a împinge gazul. Ambele pompe se vor bloca și nu vor reuși să pompeze dacă sunt evacuate direct la presiunea atmosferică, așa că trebuie să fie evacuate la un vid de grad inferior creat de o pompă mecanică.
Ca și în cazul pompelor volumetrice, presiunea de bază va fi atinsă atunci când scurgerile, degazarea și refluxul sunt egale cu viteza pompei, dar acum minimizarea scurgerilor și a degazării la un nivel comparabil cu refluxul devine mult mai dificilă.
Pompă regenerativăEdit
Pompele regenerative utilizează comportamentul vortex al fluidului (aer). Construcția se bazează pe conceptul hibrid al pompei centrifuge și al turbopompei. De obicei, aceasta constă în mai multe seturi de dinți perpendiculare pe rotor care circulă moleculele de aer în interiorul unor caneluri goale staționare, ca o pompă centrifugă multietajată. Acestea pot ajunge până la 1×10-5 mbar (0,001 Pa) (atunci când se combină cu pompa Holweck) și pot evacua direct la presiunea atmosferică. Exemple de astfel de pompe sunt Edwards EPX (document tehnic ) și Pfeiffer OnTool™ Booster 150. Uneori este denumită pompă cu canal lateral. Datorită ratei mari de pompare de la atmosferă la vid înalt și a unei contaminări mai reduse, deoarece rulmenții pot fi instalați pe partea de evacuare, acest tip de pompe sunt utilizate pentru blocarea încărcăturii în procesele de fabricație a semiconductorilor.
Acest tip de pompă suferă de un consum mare de energie (~1 kW) în comparație cu pompa turbomoleculară (<100W) la presiune joasă, deoarece cea mai mare parte a energiei este consumată pentru a readuce presiunea atmosferică. Acest lucru poate fi redus de aproape 10 ori prin backing cu o pompă mică.
Pompă de captareEdit
O pompă de captare poate fi o criopompă, care folosește temperaturi scăzute pentru a condensa gazele într-o stare solidă sau adsorbită, o pompă chimică, care reacționează cu gazele pentru a produce un reziduu solid, sau o pompă de ioni, care folosește câmpuri electrice puternice pentru a ioniza gazele și a propulsa ionii într-un substrat solid. Un criomodul utilizează criopompajul. Alte tipuri sunt pompa de sorbție, pompa de getter neevaporativă și pompa de sublimare cu titan (un tip de getter evaporativ care poate fi folosit în mod repetat).
Alte tipuriEdit
- Pompă de vid Venturi (aspirator) (10 până la 30 kPa)
- Ejector de abur (vidul depinde de numărul de trepte, dar poate fi foarte scăzut)
.