Диффузионный вакуумный насос

Диффузионный вакуумный насос

Паромасляный диффузионный вакуумный насос: серии НВДМ, Н, K/KT

Промышленный паромасляный диффузионный вакуумный насос (серии НВДМ, Н, а также импортные линейки K/KT, Leybold DIJ, Busch Rangu) — это высоковакуумный пароструйный агрегат без подвижных механических узлов, предназначенный для достижения глубокого и сверхвысокого вакуума в диапазоне от 10-1 до 10-5…10-7 Па (до 10-9 Па с азотными ловушками). Аппарат функционирует за счет молекулярного захвата и диффузии откачиваемых газов в сверхзвуковую струю пара рабочей жидкости и эксплуатируется исключительно в каскадных высоковакуумных постах при поддержке форвакуумной ступени на базе насосов 2НВР или золотниковых агрегатов АВЗ.

Назначение и производственный эффект в технологических процессах

Высоковакуумные диффузионные насосы выступают базовым оборудованием на предприятиях, где чистота среды и степень разрежения определяют качество готовой продукции:

  • Микроэлектроника и полупроводниковые производства: вакуумное осаждение проводников, ионная имплантация, молекулярно-лучевая эпитаксия и производство кремниевых пластин.
  • Оптическое и функциональное нанесение тонких пленок: магнетронное, электронно-лучевое и резистивное напыление просветляющих, зеркальных и защитных слоев (TiN, DLC) на оптику и инструмент.
  • Вакуумная металлургия: индукционная плавка жаропрочных сплавов, электронно-лучевая сварка тугоплавких металлов (титан, ниобий, цирконий), глубокая дегазация расплавов.
  • Научные и испытательные комплексы: космические имитационные камеры, ускорители частиц, высоковакуумные тракты масс-спектрометров и электронных микроскопов.

Экономический эффект: Отсутствие вращающихся роторов, подшипников и уплотнений в вакуумном объеме исключает механический износ, обеспечивая ресурс до капитального ремонта свыше 30 000 моточасов. По сравнению с турбомолекулярными насосами (ТМН), диффузионные агрегаты устойчивы к пылевым частицам и вибрациям, а стоимость владения (CAPEX/OPEX) в пересчете на 1 литр быстроты действия ниже в 3–5 раз.

Принцип работы и конструктивные стандарты

Функционирование диффузионного насоса основано на непрерывном термодинамическом цикле кипения и конденсации рабочей жидкости:

  • Термическое испарение: Блок ТЭНов под днищем кипятильника нагревает синтетическое или минеральное вакуумное масло ВМ-1С, ВМ-5С или полифениловый эфир до температуры кипения.
  • Истечение сверхзвуковых струй: Пар рабочей жидкости поднимается по сопловой колонне и выбрасывается через ступенчатые зонтичные сопла со скоростью свыше 300 м/с вниз к водоохлаждаемым стенкам корпуса.
  • Диффузионный захват газа: Молекулы газа из технологического объема проникают (диффундируют) в плотную паровую струю, ускоряются в направлении выхлопного патрубка и сжимаются.
  • Конденсация и слив: На водоохлаждаемых стенках пар осаждается в жидкую фазу и стекает по стенкам обратно в котел, а сжатый газ удаляется форвакуумной ступенью.
  • Стандарты производства: Линейки НВДМ (100, 160, 250, 400 с 3-ступенчатым паропроводом и НВДМ-630 с 4-ступенчатым паропроводом) выпускаются в строгом соответствии с ТУ 26-06-1407-84, ГОСТ 2856-79 и нормами безопасности машин ДСТУ EN 1012-2:2008.

Технические характеристики и сравнение серий

Модельный ряд / Серия Быстрота действия, л/с (м³/ч) Предельное остаточное давление, Па (мм рт. ст.) Наибольшее выпускное давление, Па (мм рт. ст.) Мощность ТЭНов, кВт Присоединительный входной фланец Рекомендуемый форвакуумный 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

Инженерная интеграция, ловушки обратного потока и обвязка

Для создания чистого вакуума и защиты насоса в составе технологической установки применяется специализированная оснастка:

  • Ловушки обратного потока: Над входом насоса устанавливаются шевронные водоохлаждаемые отражатели (задерживают до 90% масляного пара) либо криогенные азотные ловушки LN2, исключающие миграцию углеводородов в технологический объем до уровня менее 10-4 мг/(ч·см²).
  • Высоковакуумные затворы: Монтаж вакуумного затвора с электроприводом Ду 160–630 на входе позволяет изолировать горячий кипятильник под вакуумом в моменты загрузки и выгрузки изделий из технологической камеры.
  • Байпасные контуры и автоматика безопасности: Система оснащается реле давления, датчиком протока воды и термореле, автоматически отключающим ТЭНы при аварийном падении давления в охлаждающей рубашке.

Проектирование и поставка диффузионных насосов от «Вакуумные Технологии»

Инженерный отдел компании «Вакуумные Технологии» выполнит расчет вакуумной проводимости трактов, подберет форвакуумные агрегаты (НВР / АВЗ) и спроектирует высоковакуумный пост под требования вашего производства.

  • Складской резерв «Вакуумные Технологии»: Насосы НВДМ (100, 160, 250, 400, 630), блоки нагревателей ТЭН и масла ВМ-1С / ВМ-5С в наличии для отгрузки в течение 24–48 часов.
  • Инженерный аудит: Подбор азотных ловушек, вакуумных затворов и расчет времени выхода на рабочий технологический вакуум.
  • Финансовые условия: Прямой контракт, работа с плательщиками НДС, фиксация стоимости в национальной валюте.

Частые вопросы (FAQ)

Почему диффузионный вакуумный насос категорически запрещено запускать при атмосферном давлении?
Паромасляный диффузионный насос работает при температуре кипения масла свыше +200...+250 °C. При попадании атмосферного воздуха в присутствии кислорода происходит мгновенное окисление (сгорание) рабочей жидкости. Это приводит к обильному выделению копоти, осмолению сопел паропровода и выбросу смолы в откачиваемую камеру. Включение нагревателей разрешено только после предварительной форвакуумной откачки корпуса насоса до давления ниже 25–35 Па.
Какой форвакуумный насос необходим для работы агрегата НВДМ-250?
Для поддержания выпускного давления не выше 33 Па (0,25 мм рт. ст.) при предельной газовой нагрузке диффузионный насос НВДМ-250 (2500 л/с) агрегатируется с пластинчато-роторным насосом серии НВР-16ДМ (быстрота действия 60 м³/ч) либо 2НВР-20Д. Использование менее производительных форвакуумных агрегатов приведет к срыву паровых струй и остановке процесса откачки.
Как решается проблема обратного потока паров масла в рабочую камеру?
Обратная миграция молекул углеводородов предотвращается установкой шевронных водоохлаждаемых отражателей, задерживающих до 90–95% масляных капель за счет конденсации. Для процессов напыления оптики и полупроводников, где недопустимы даже следы масел, применяют криогенные азотные ловушки, охлаждаемые жидким азотом до -196 °C, что полностью вымораживает пары масла до глубокого уровня 10⁻⁷–10⁻⁹ Па.