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Bombas de vacío
Función & Tamaño de la bomba
Las bombas de vacío sirven para generar vacío en el recipiente del sistema de plasma. Estas son las bombas de vacío utilizadas con mayor frecuencia en la tecnología del plasma:
Bombas rotativas de paletas
Función
La bomba rotativa de paletas consta de una carcasa en la que gira un rotor de forma excéntrica. Dentro del rotor hay paletas accionadas por resorte, que se empujan hacia la pared interior de la carcasa y se deslizan a lo largo de esta. El gas contenido en el lado de aspiración se comprime hasta que supera la presión ambiente, momento en el cual se abre la válvula de salida en el lado de presión.
La bomba se pone en funcionamiento en un baño de aceite. Esto supone las siguientes ventajas:
1. Obturación de los lados de aspiración y presión
2. Reducción de la fricción
Pressure side
Suction side
Rotor
Spring
Rotary vane
Tamaño de la bomba
En nuestros sistemas estándar, se emplean sobre todo bombas rotativas de paletas. Cuanto mayor sea la bomba, más corto resultará el tiempo de proceso.
La bomba puede elegirse individualmente en función del volumen de la cámara y el tiempo de proceso deseado.
Algunos materiales para tratar sufren una fuerte desgasificación (p. ej., piezas de POM, goma de silicona o piezas húmedas). En tal caso, se recomienda utilizar una bomba de mayor potencia. Esto debe acordarse en los ensayos previos.
Uso de oxígeno
Si debe trabajarse con oxígeno, las bombas deben estar preparadas para ello. En la carcasa de la bomba, se forma niebla de aceite. Si se utiliza aceite mineral, esta niebla resulta explosiva en contacto con oxígeno puro.
Existen dos posibilidades para solucionar este problema:
1. Las bombas se rellenan con aceite de PFPE. Este aceite es incombustible. Aun así, presenta importantes inconvenientes:
- El aceite de PFPE es extremadamente caro.
- El aceite de PFPE contiene flúor. En los procesos con plasma, este aceite puede descomponerse y dar lugar a compuestos tremendamente tóxicos (p. ej., perfluoroisobutileno). Estos compuestos de aceite ya han causado accidentes graves.
- El aceite de PFPE debe eliminarse como residuo especial.
2. Las bombas se limpian con aire o N2. Debe preferirse esta solución.
Funcionamiento:
Pressure side
Suction side
Oxígeno
Nitrógeno
Uso de gases corrosivos
Para trabajar con gases corrosivos (CF4/O2, SF6…), se han desarrollado bombas de vacío especiales. Para muchas aplicaciones, resultan adecuadas las siguientes bombas rotativas de paletas.
No obstante, si dichas bombas se emplean a menudo con gases corrosivos, su vida útil queda limitada. Para el funcionamiento en laboratorio, suele bastar con una bomba de este tipo. En cambio, para el uso frecuente en producción, aconsejamos adquirir una bomba de funcionamiento en seco.
El gas corrosivo debe limpiarse con aire seco o nitrógeno.
Bombas de funcionamiento en seco para procesos con gas corrosivo
Para procesos con gases corrosivos, también pueden utilizarse bombas de funcionamiento en seco. Sin embargo, dichas bombas deben estar especialmente diseñadas para una carga de tal magnitud. Estas bombas están concebidas para cargas máximas. También funcionan a la perfección en caso de partículas derivadas o de productos secundarios de condensación y de corrosión. La ventaja de las bombas de funcionamiento en seco radica en el consumo optimizado de recursos operativos. Las bombas no necesitan mantenimiento preventivo (cambio de aceite).
Bombas de lóbulos (bombas Roots)
La presión que puede generarse con una bomba rotativa de paletas es limitada. Para ampliar la potencia de aspiración, se recomienda combinarla con una bomba de vacío de lóbulos. Ambas forman el denominado soporte de bomba. Una combinación típica tiene la siguiente composición:
1. La primera bomba (p. ej., una bomba rotativa de paletas) crea un vacío previo. Recibe el nombre de "bomba previa".
2. Como segunda bomba, se utiliza una bomba de vacío de lóbulos.
Estaremos encantados de asesorarle sobre la bomba que resulte más apropiada para sus procesos.
Intake flange
Conveying chamber
Housing
Roots piston
Outlet flange
Principio de funcionamiento
Las bombas de lóbulos, también denominadas bombas Roots o soplantes Roots, son bombas rotativas de paletas en cuya carcasa de entrada hay dos lóbulos giratorios o rodantes en disposición simétrica, que ruedan en sentidos opuestos.
Los rotores tienen una sección transversal aproximadamente en forma de ocho y están sincronizados por un engranaje de rueda dentada, de tal modo que los lóbulos pasan muy cerca el uno del otro y también de la pared de la carcasa, dejando muy poco juego, pero sin llegar a tocarse.
En las posiciones I y II de los lóbulos, el volumen que se encuentra en la brida de aspiración aumenta de tamaño. En una fase posterior del giro de los lóbulos, en la posición III, una parte del volumen queda encerrado en el lado de aspiración.
En la posición IV, dicho volumen se abre hacia el lado de salida, y la presión del vacío previo (superior a la presión de aspiración) provoca que el gas existente entre. El gas introducido comprime el volumen de gas transportado desde el lado de aspiración. En la última fase del giro de los lóbulos, el gas comprimido se expulsa por la brida de salida.
Este proceso se repite para cada uno de los dos lóbulos dos veces por rotación completa. Gracias al movimiento sin contacto en la cámara de transporte, las bombas de lóbulos pueden funcionar a altas velocidades. Esto permite lograr, con bombas pequeñas, una capacidad de aspiración comparativamente alta.
Tanto la presión diferencial como la relación de compresión entre los lados de aspiración y salida están limitadas en las bombas de lóbulos.
(Texto e ilustraciones por cortesía de la empresa Oerlikon Vacuum GmbH)
