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Pompe per vuoto
Funzione & Dimensione della pompa
Le pompe per vuoto servono a generare il vuoto nel recipiente dell'impianto al plasma. Le pompe per vuoto più comunemente utilizzate nella tecnologia al plasma sono le seguenti:
Pompe a palette rotative
Funzione
La pompa a palette rotativa è costituita da un alloggiamento in cui ruota eccentricamente un rotore. All'interno si trovano dei cursori caricati a molla, i quali vengono premuti contro la parete interna dell'alloggiamento e che scorrono lungo di esso. Il gas trattenuto sul lato aspirazione viene compresso fino a quando supera la pressione ambiente e apre la valvola di scarico sul lato di mandata.
La pompa è alimentata in bagno d'olio. I vantaggi sono i seguenti:
1. Isolamento del lato di aspirazione e del lato di mandata
2. Riduzione dell'attrito
Pressure side
Suction side
Rotor
Spring
Rotary vane
Dimensione della pompa
Per i nostri sistemi standard sono particolarmente adatte le pompe a palette rotative. Più grande è la pompa, più breve è il tempo di esecuzione del processo.
La pompa può essere selezionata individualmente in base al volume della camera e al tempo di processo desiderato.
Alcuni prodotti da trattare emettono grandi quantità di gas (ad es. componenti in POM, gomma di silicone o componenti umidi). In tal caso si consiglia di utilizzare una pompa più potente. Questo aspetto deve essere chiarito nelle verifiche preliminari.
Utilizzo dell'ossigeno
Se si intende utilizzare ossigeno, le pompe devono essere predisposte a tale scopo. Nell’alloggiamento della pompa si forma olio nebulizzato. In caso di utilizzo di olio minerale, questa miscela, in combinazione con l'ossigeno puro diventa esplosiva.
Esistono due possibilità per risolvere il problema:
1. Le pompe vengono riempite con olio PFPE. Si tratta infatti di un olio incombustibile. Esso presenta tuttavia alcuni gravi svantaggi:
- l’olio PFPE è estremamente costoso
- l’olio PFPE contiene fluoro. Nei processi al plasma tale olio può decomporsi, creando composti estremamente tossici (ad es. perfluoroisobutilene). Miscele di questo tipo sono già state causa di incidenti pericolosi.
- L’olio PFPE deve essere smaltito come rifiuto pericoloso.
2. Le pompe vengono lavate con aria o N2. Si consiglia di prediligere questa soluzione.
Funzionalità:
Pressure side
Suction side
Ossigeno
Azoto
Lavorare con gas corrosivi
Per la lavorazione con gas corrosivi (CF4 / O2, SF6, ecc.) sono state sviluppate pompe per vuoto speciali. Le seguenti pompe a palette rotative sono idonee per molte applicazioni.
Tuttavia, se le pompe vengono utilizzate spesso con gas corrosivi, la loro durata è limitata. Per il funzionamento in laboratorio di solito è sufficiente una pompa di questo tipo. Tuttavia, per un utilizzo frequente nel contesto di produzione, si consiglia l'acquisto di una pompa per funzionamento a secco.
Lavaggio di gas corrosivi con aria secca o azoto.
Pompe a secco per processi a gas corrosivi
Per i processi con gas corrosivi possono essere utilizzate anche le pompe per funzionamento a secco. Tuttavia, esse devono essere progettate appositamente per questo carico elevato. Queste pompe sono concepite per i carichi più elevati. Esse sono adatte anche per le particelle, la condensazione o i sottoprodotti della corrosione. Il vantaggio delle pompe per funzionamento a secco è il consumo ottimizzato delle risorse. Queste pompe non richiedono alcuna manutenzione preventiva. (cambio olio)
Pompe rotative (tipo "roots”)
La pressione generabile con una pompa a palette rotativa è limitata. Per aumentare la potenza di aspirazione si consiglia la combinazione con una pompa rotativa per vuoto tipo "roots”. Tale configurazione crea una cosiddetta stazione di pompaggio. Una tipica combinazione è la seguente:
1. La prima pompa (ad esempio una pompa a palette rotativa) genera un vuoto parziale. È denominata "pompa di supporto".
2. Come seconda pompa si utilizza una pompa rotativa per vuoto tipo "roots”.
Saremo lieti di consigliarvi la pompa più adatta ai vostri processi.
Intake flange
Conveying chamber
Housing
Roots piston
Outlet flange
Principio di funzionamento
Le pompe rotative, definite anche pompe tipo "roots” o ventole a radice, sono pompe a pistoni rotanti, nelle quali due pistoni rotanti o a rulli si muovono in direzioni opposte nell’alloggiamento della pompa.
I rotori hanno una sezione trasversale a forma approssimativa di 8 e sono sincronizzati da un meccanismo ad ingranaggi in modo tale da muoversi l'uno accanto all'altro e lungo la parete dell'alloggiamento con poco gioco e senza contatto reciproco.
Con le posizioni dei pistoni I e II si aumenta il volume della flangia di aspirazione. Ruotando ulteriormente, i pistoni vengono mossi in posizione lll, chiudendo una parte del volume sul lato di aspirazione.
In posizione IV, questo volume viene aperto verso l'uscita e il gas in precompressione (superiore alla pressione di aspirazione) fluisce all'interno. Il gas in ingresso comprime il volume di gas convogliato dal lato di aspirazione. Durante l’ulteriore rotazione del pistone, il gas compresso viene scaricato attraverso la flangia di uscita.
Questo processo viene ripetuto due volte per ogni giro completo di ciascuno dei due pistoni. Grazie al funzionamento senza contatto nella camera di mandata, le pompe rotative tipo "roots" possono essere azionate a velocità elevate. Ciò consente di raggiungere una velocità di pompaggio piuttosto alta con pompe di piccole dimensioni.
La differenza di pressione e il rapporto di compressione tra aspirazione e mandata nelle pompe rotative tipo "roots" sono limitati.
(Testo e illustrazioni per gentile concessione dell’azienda Oerlikon Vacuum GmbH)
