Дифузійний вакуумний насос

Дифузійний вакуумний насос

Паромасляний дифузійний вакуумний насос: серії НВДМ, Н, K/KT

Промисловий паромасляний дифузійний вакуумний насос (серії НВДМ, Н, а також імпортні лінійки K/KT, Leybold DIJ, Busch Rangu) — це високовакуумний пароструминний агрегат без рухомих механічних елементів, призначений для отримання глибокого та надвисокого вакууму в діапазоні від 10-1 до 10-5…10-7 Па (до 10-9 Па з азотними пастками). Обладнання функціонує за принципом молекулярного захоплення та дифузії газів у надзвуковий потік парів робочої рідини і працює виключно у складі високовакуумних каскадних систем за підтримки форвакуумної лінії на базі насосів 2НВР або золотникових агрегатів серії АВЗ.

Призначення та економічний ефект у технологічних процесах

Високовакуумні дифузійні насоси є ключовим вузлом виробничих комплексів, де технологічний регламент вимагає граничної чистоти середовища та глибокого розрідження:

  • Мікроелектроніка та напівпровідники: вакуумне осадження металів, іонна імплантація, молекулярно-променева епітаксія та виготовлення кремнієвих пластин.
  • Оптичне та захисне нанесення тонких плівок: магнетронне, електронно-променеве і термічне напилення просвітлювальних, дзеркальних і зносостійких шарів (TiN, DLC) на великогабаритних підкладках.
  • Вакуумна металургія: прецизійне індукційне переплавлення, зварювання електронним променем тугоплавких металів (титан, ніобій, цирконій), спікання бескисневих матеріалів.
  • Науково-дослідні та випробувальні комплекси: імітатори космічного простору, прискорювачі заряджених частинок, камери мас-спектрометрів та електронних мікроскопів.

Економічна ефективність: Повна відсутність рухомих механічних деталей (роторів, лопаток, підшипників) у високовакуумній зоні зводить до нуля механічний знос, забезпечуючи ресурс роботи до капітального ремонту понад 30 000 мотогодин. На відміну від механічних турбомолекулярних насосів (ТМН), дифузійні агрегати стійкі до мікрочасточок пилу та вібраційних коливань, а вартість володіння (CAPEX/OPEX) на 1 літр швидкодії у 3–5 разів нижча.

Принцип функціонування та конструктивні стандарти

Робота дифузійного насоса побудована на замкнутому термодинамічному циклі випаровування та конденсації робочої рідини:

  • Термічне випаровування: Нагрівальний блок (ТЕНи), розташований під днищем котла, доводить спеціальне синтетичне або мінеральне вакуумне масло ВМ-1С, ВМ-5С чи кремнійорганічну рідину до кипіння.
  • Формування надзвукових струменів: Пара робочої рідини під тиском піднімається багатоступеневим вертикальним паропроводом і викидається через серію парасолькоподібних сопел вниз і до периферії зі швидкістю понад 300 м/с.
  • Дифузійне захоплення газу: Молекули газу, що надходять через високовакуумний вхідний фланець, дифундують у струмінь пари, отримують імпульс руху у напрямку днища і стискаються до ступеня попереднього розрідження.
  • Конденсація та регенерація: На водоохолоджуваних стінках корпусу пара конденсується і стікає у випаровувач, а попередньо стиснений газ видаляється форвакуумним каналом.
  • Стандарти виробництва: Серійні моделі НВДМ (100, 160, 250, 400 із 3-ступеневим соплом і НВДМ-630 із 4-ступеневим соплом) виготовляються згідно з ТУ 26-06-1407-84, ГОСТ 2856-79 та ДСТУ EN 1012-2:2008.

Технічні характеристики та порівняння модельних рядів

Модельний ряд / Серія Швидкість дії, л/с (м³/год) Граничний залишковий тиск, Па (мм рт. ст.) Найбільший випускний тиск, Па (мм рт. ст.) Потужність ТЕНів, кВт Приєднувальний вхідний фланець Рекомендований форвакуумний насос
НВДМ-100 250 (900) 1,3×10⁻⁵ (1×10⁻⁷) 25 (0,19) 0,65 Ду 100 (ISO-F100) 3НВР-1Д, НВР-1,25Д
НВДМ-160 700 (2520) 1,3×10⁻⁵ (1×10⁻⁷) 30 (0,23) 1,2 Ду 160 (ISO-F160) 2НВР-5ДМ
НВДМ-250 (Н-250) 2500 (9000) 1,3×10⁻⁵ (1×10⁻⁷) 33 (0,25) 2,4 Ду 250 (ISO-F250) НВР-16ДМ, 2НВР-20Д
НВДМ-400 (Н-400) 7000 (25200) 1,3×10⁻⁵ (1×10⁻⁷) 35 (0,26) 4,5 Ду 400 (ISO-F400) АВЗ-20Д, 2НВР-60Д
НВДМ-630 (Н-630) 16000 (57600) 1,3×10⁻⁵ (1×10⁻⁷) 40 (0,30) 10,5 Ду 630 (ISO-F630) АВЗ-63Д, АВЗ-90
EVP K-400 / DIJ 320 4500 – 7000 5,0×10⁻⁶ (3,8×10⁻⁸) 45 (0,34) 3,6 – 4,8 Ду 320 / Ду 400 2НВР-60Д, АВЗ-20Д

Інженерна інтеграція, пастки зворотного потоку та обв’язка

Для отримання бездоганно чистого вакууму та захисту нагрівачів обов’язково застосовується спеціалізована захисна арматура:

  • Ловушки зворотного потоку: Безпосередньо над вхідним фланцем встановлюються жалюзійні водяні екрани (відсікають до 90% масляного туману) або азотні (кріогенні) ловушки рідкого азоту LN2, які знижують зворотний потік масляних фракцій до значень менше 10-4 мг/(год·см²).
  • Високовакуумні затвори: Монтаж вакуумного затвора з пневмо- або електроприводом Ду 160–630 на вході дозволяє герметизувати та ізолювати гарячий насос під вакуумом під час розгерметизації та вивантаження робочої камери.
  • Байпасні магістралі та автоматика: Система оснащується перемикаючими електромагнітними клапанами, датчиком протоку охолоджувальної води та термореле, що блокує живлення ТЕНів при падінні тиску у водопроводі.

Проектування та постачання дифузійних насосів від «Вакуумні Технології»

Інженерний центр компанії «Вакуумні Технології» розрахує теплотехнічні параметри системи охолодження, підбере сумісні форвакуумні ступені (НВР / АВЗ) та спроектує високовакуумні пости під індивідуальні технологічні завдання.

  • Складська доступність «Вакуумні Технології»: Насоси серій НВДМ (100, 160, 250, 400, 630), нагрівальні блоки ТЕНів та вакуумні оливи ВМ-1С / ВМ-5С готові до відвантаження за 24–48 годин.
  • Інженерний аудит: Підбір азотних ловушок, вакуумних затворів з високою провідністю та розрахунок часу виходу на робоче розрідження.
  • Прозорі комерційні умови: Прямий договір, робота з платниками ПДВ, фіксація вартості в національній валюті, повна відповідність стандартам ДСТУ/ISO.

Часті запитання (FAQ)

Чому категорично заборонено запускати дифузійний вакуумний насос за умов атмосферного тиску?
Паромасляний дифузійний насос працює при температурі кипіння масла понад +200...+250 °C. При потраплянні атмосферного повітря в присутності кисню відбувається миттєве окислення (згоряння) робочої рідини. Це призводить до рясного виділення кіптяви, осмолення сопел паропроводу та викиду смоли в камеру, з якої відкачується рідина. Увімкнення нагрівачів дозволено лише після попереднього відкачування корпусу насоса до тиску нижче 25–35 Па.
Який форвакуумний насос необхідний для роботи агрегату НВДМ-250?
Для підтримання тиску на виході не вище 33 Па (0,25 мм рт. ст.) при граничному газовому навантаженні дифузійний насос НВДМ-250 (2500 л/с) агрегатується з пластинчасто-роторним насосом серії НВР-16ДМ (швидкість дії 60 м³/год) або 2НВР-20Д. Використання менш продуктивних форвакуумних агрегатів призведе до зриву парових струменів та зупинки процесу відкачування.
Як вирішується проблема зворотного потоку масляних парів у робочу камеру?
Зворотна міграція молекул вуглеводнів запобігається встановленням шевронних водоохолоджуваних відбивачів, які затримують до 90–95 % масляних крапель за рахунок конденсації. Для процесів напилення оптики та напівпровідників, де неприпустимі навіть сліди масел, застосовують кріогенні азотні пастки, що охолоджуються рідким азотом до -196 °C, що повністю виморожує пари масла до глибокого рівня 10⁻⁷–10⁻⁹ Па.