Bomba turbomolecular
Una bomba turbomolecular és un tipo de bomba de buit, en algunes similituts generals en una turbobomba, que s'utilisa per a obtindre i mantindre un alt buit.[1][2] Estes bombes funcionen segons el principi de que és possible transferir moment a les molècules de gas en una direcció determinada per mig de chocs successius contra una superfície mòvil sòlida. En una bomba turbomolecular, el rotor d'una turbina que gira a gran velocitat colpeja a les molècules de gas i les impulsa des de l'entrada de la bomba cap a la seua descàrrega de cara a crear o mantindre les condicions de buit.
Història
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Bomba d'arrastre molecular.
La bomba turbomolecular va ser inventada en 1958 per W. Becker, basant-se en les antigues bombes d'arrastre molecular desenrollades per Wolfgang Gaede en 1913, per Fernand Holweck en 1923 i per Manne Siegbahn en 1944.[3] L'intenció de l'inventor era crear una bomba de buit lliure d'hidrocarburs.
Principis operatius
[editar | editar còdic]La majoria de les bombes turbomoleculares posseïxen vàries etapes, cada una de les quals consistix de parells de rotor/estator montats en série. El gas capturat en les primeres etapes és espentat cap a les etapes posteriors i comprimit successivament fins al nivell de la pressió d'eixida. Quan les molècules de gas penetren per la boca d'entrada, el rotor, que posseïx numerosos álabes en àngul, colpeja les molècules. D'esta manera l'energia mecànica dels álabes és transferida a les molècules de gas. En este nou moment que han adquirit, les molècules de gas entren en les obertures de transferència de gas de l'estator. El qual les conduïx a la pròxima etapa a on novament colpegen en la superfície del rotor, i este procés es repetix, lo que les conduïx finalment a la boca d'eixida de la bomba.
Pel moviment relatiu entre el rotor i l'estator, les molècules preferentment colpegen contra la cara inferior dels álabes. Com la superfície del álabe apunta per a avall, la majoria de les molècules despuix del seu impacte eixiran en una direcció de moviment cap a avall. La superfície és rugosa, de forma tal que no pot produir-se reflexió. Un álabe deu ser gros i estable per a operar a alt buit i tan prim com siga possible i llaugerament curvat per a conseguir una compressió màxima. Per a relacions de compressió elevades la boca entre álabes adjacents del rotor (com es mostra en l'image) apunta tant com siga possible en direcció cap a avant. Per a fluix d'aire grans els álabes s'ubiquen a uns 45° d'inclinament i comencen molt pròxims a l'eix.
Degut a que la compressió de cada etapa és aproximadament 10, cada etapa que es troba més pròxima a l'eixida és considerablement més chicoteta que les etapes a l'ingrés a la bomba que li precedixen. Açò té dos efectes. Una progesión geomètrica indicaria que un número infinit d'etapes idealment podrien ubicar-se en una llongitut determinada d'eix. La llongitut finita en este cas és l'altura fixa de l'estage a on els rodaments, el motor, i controlador i alguns refrigeradores poden ser instalats dins sobre l'eix. Radialment, per a maximizar la captació del tènue gas en l'entrada, els rotors en l'entrada idealment deurien tindre un radi gran, en la corresponent major força centrífuga; els álabes ideals serien cada volta més prims cap als seus extrems i se sol reforçar els álabes d'alumini en fibra de carbono. No obstant, com la velocitat mija dels álabes posseïx un efecte tan pronunciat sobre el bombeig, se sol preferir sempre que siga possible aumentar el diàmetro en la raïl del álabe en lloc del diàmetro de l'extrem del álabe.
Les bombes turbomoleculares deuen funcionar a velocitats molt altes, i la calor produïda per fricció impon llimitacions al disseny. Algunes bombes turbomoleculares utilisen rodament magnètics per a reduir la fricció i la contaminació per oli. Degut a que els rodament magnètics i els cicles de temperatura requerixen d'un huelgo reduït entre el rotor i l'estator, els álabes en les etapes d'alta pressió es troben degenerados per a assemblar una única làmina helicoidal. No és possible utilisar condicions de fluix laminar per a bombejar, ya que les turbines laminares no funcionen quan li les vol usar per a un fluix que és distint del fluix per al qual varen ser dissenyades. És possible gelar la bomba per a millorar la compressió, pero no deu permetre's es gele a l'extrem que es condense aigua en forma de gèl sobre els álabes.
Quan es deté una turbobomba, l'oli del buit de reculada pot retrocedir a través de la turbobomba i contaminar la cambra. Una forma de previndre este efecte és introduir un fluix laminar de nitrogen a través de la bomba. La transició des de les condicions de buit a la farcidura en nitrogen i des d'una bomba en funcionament a una detinguda deu ser sincronisada en precisió per a evitar tensions mecàniques en la bomba i una sobrepresión en l'eixida. Una prima membrane i una vàlvula es deuen agregar en l'escape per a protegir la turbobomba d'una contrapresión excessiva (per eixemple, despuix d'un tall d'energia o per fugues en el buit de respal).
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ John F. O'Hanlon. A User's Guide to Vacuum Technology, John Wiley & Sons, pp. 385–. ISBN 978-0-471-46715-1.
- ↑ Marton, Kati. Vacuum Physics and Technology, Academic Press, pp. 247–. ISBN 978-0-08-085995-8.
- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
- Este artícul conté una traducció derivada de «Bomba turbomolecular» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.