Pompe per vuoto turbomolecolari

Le pompe turbo a levitazione magnetica utilizzano un sistema di cuscinetti magnetici a 5 assi per mantenere il rotore in sospensione costante, evitando che venga a contatto con l'alloggiamento pompa. Conosciuta anche come a cuscinetti magnetici attivi, questa tecnica sfrutta i vantaggi dell'elettromagnetismo: utilizza le forze degli elettromagneti combinate con sensori di distanza per stabilizzare e mettere in movimento il rotore. Il sistema di controllo elettronico digitale regola in tempo reale il campo elettromagnetico attraverso i magneti presenti, al fine di mantenere il rotore centrato e bilanciato. Questa stabilizzazione attiva provvede alla compensazione degli sbilanciamenti e riduce al minimo le vibrazioni.

Poiché il rotore non tocca mai l'alloggiamento pompa, non c'è strofinamento meccanico; viene così eliminata la necessità di lubrificazione e viene garantita un ciclo di lavorazione senza olio all'interno della pompa. Le pompe turbo a levitazione magnetica sono ideali per applicazioni di alto vuoto e vuoto ultra alto in produzione, rivestimento, ricerca e sviluppo di semiconduttori.

Questa tecnologia avanzata a cuscinetti magnetici offre diversi vantaggi chiave.

Le pompe turbo con cuscinetti ibridi combinano due concept di cuscinetto in un'unica pompa. Sul lato pre-vuoto, un cuscinetto a sfere in ceramica protegge il rotore dalle vibrazioni esterne. Questo tipo di cuscinetto si trova anche in pompe turbomeccaniche come la HiPace 10 Neo, rendendo la pompa un'opzione robusta per attività come gli esperimenti mobili in condizioni di vuoto.

Sul lato alto vuoto, come nelle pompe turbo a levitazione magnetica, un cuscinetto magnetico permanente mantiene il rotore sospeso senza contatto con l'alloggiamento pompa. Questa combinazione fornisce una robusta disposizione dei cuscinetti del rotore per le velocità rotazionali estreme della generazione di vuoto ultra alto fino a 10^-11 hPa (mbar). Sebbene la lubrificazione del cuscinetto a sfere minima, la pompa genera un vuoto senza olio, poiché il cuscinetto a sfere si trova sul lato pre-vuoto ed è quindi isolato dal lato alto vuoto della pompa. Grazie a questa caratteristica costruttiva e al tasso di compressione del rotore turbo, si evita la contaminazione da olio nella camera per vuoto. Le pompe turbo con cuscinetti ibridi sono una soluzione affidabile per un'ampia gamma di processi, tra cui applicazioni analitiche, ricerca e sviluppo e simulazione spaziale.

Le pompe turbo con cuscinetti ibridi offrono una serie di vantaggi:

Le pompe turbo appartengono al gruppo delle pompe per vuoto cinetiche. Deviano il mezzo trasferito accelerando le molecole nella direzione di pompaggio. La pompa per vuoto turbomolecolare è stata progettata per ottenere qualcosa che in precedenza era considerato quasi impossibile: un vuoto di una purezza tale da aprire nuove frontiere nella scienza e nella tecnologia. Nel 1958, il Dott. Willi Becker, scienziato di Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions, inventò la prima pompa turbomolecolare. Grazie alla loro tecnologia all'avanguardia, queste pompe per vuoto sono in grado di raggiungere livelli di vuoto alto, ultra alto e persino ultra alto estremo fino a 10^-11 hPa (mbar).

Oggi, le pompe turbo vengono utilizzate per esplorare i confini della conoscenza, dalla simulazione del vuoto dello spazio per la ricerca astrofisica ai test sui materiali per verificare le loro prestazioni in ambienti estremi. Nella produzione di semiconduttori, queste pompe per vuoto specializzate mantengono gli ambienti estremamente e controllati, come è necessario nella produzione di microchip. Le applicazioni per le pompe turbo in vari settori sono praticamente infinite.

Al nucleo, una pompa per vuoto turbomolecolare funziona secondo il principio del trasferimento di energia cinetica. La progettazione è simile a quella di una turbina: un rotore multistadio con dischi ruota all'interno di un alloggiamento. Tra i dischi del rotore sono interposti dischi dello statore a lame speculari, creando una serie di stadi che comprimono e trasportano le molecole di gas. I rotori delle pompe turbo ruotano a velocità fino a 90.000 giri al minuto (rpm). Questa velocità è molto superiore a quella dei motori di un jet jumbo, che ruotano solo a un massimo di 30.000 giri/min.

Le pompe turbomolecolari richiedono una pompa per vuoto iniziale per funzionare in modo efficace. Sebbene la pompa turbo sia responsabile della generazione dei livelli di vuoto alto e ultra alto, non può scaricare il gas direttamente nella pressione atmosferica. Si affida invece a una pompa per vuoto iniziale per mantenere una pressione sufficientemente bassa all'uscita, garantendo così un'attività stabile ed efficiente.

Le tre fasi della generazione di vuoto delle pompe turbo

Le moderne pompe turbo possono raggiungere velocità fino a 90.000 giri/min. Di conseguenza, l'energia cinetica è elevata e, in caso di malfunzionamento, in poche frazioni di secondo sull'alloggiamento pompa e sull'ancoraggio arrivano ad agire forze estreme. Per garantire la sicurezza dei vostri processi e delle vostre apparecchiature, Pfeiffer ha collaborato con TÜV Rheinland per sviluppare una certificazione di sicurezza che include una doppia protezione contro l'eccessiva velocità rotazionale per evitare mancati funzionamenti meccanici.

La certificazione comprende anche test della resistenza all'energia cinetica del rotore effettuati sull'involucro esterno delle pompe turbo. Le pompe turbo Pfeiffer sono inoltre certificate secondo le norme UL 61010 e Semi S2; è garantito quindi che le apparecchiature soddisfano i rigorosi requisiti di sicurezza e prestazioni in ambienti di laboratorio e industriali, nonché nelle fabbriche di semiconduttori.

Le pompe per vuoto turbomolecolari di Pfeiffer sono disponibili in versione con cuscinetto meccanico e ibrido e in versione a levitazione magnetica, offrendo diversi vantaggi:

Il cuscinetto ibrido è stato inventato da Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions più di 40 anni fa. È costituito da un cuscinetto magnetico permanente e un cuscinetto a sfere in ceramica.

Sul lato alto vuoto della pompa, un cuscinetto magnetico sospende il rotore senza contatto fisico, riducendo al minimo l'attrito ed eliminando l'usura. Sul lato pre-vuoto, i cuscinetti a sfere in ceramica stabilizzano il rotore in direzione sia radiale che assiale, rendendolo resistente a forti sollecitazioni come quelle dovute a sfiati atmosferici e vibrazioni esterne. Sebbene la lubrificazione del cuscinetto a sfere minima, la pompa genera un vuoto senza olio, poiché il cuscinetto a sfere si trova sul lato pre-vuoto ed è quindi isolato dal lato alto vuoto della pompa. Grazie a questa caratteristica costruttiva e al tasso di compressione del rotore turbo, si evita la contaminazione da olio nella camera per vuoto. Il lubrificante in circolazione assorbe anche il calore generato dai cuscinetti a sfere in attività.

Le pompe turbo con cuscinetti ibridi sono adatte a un'ampia gamma di processi, tra cui applicazioni analitiche, ricerca e sviluppo e simulazione spaziale.

Le pompe turbo a levitazione magnetica utilizzano un sistema di cuscinetti magnetici a 5 assi per mantenere il rotore in sospensione costante, evitando che venga a contatto con l'alloggiamento pompa. Questa tecnica a cuscinetti sfrutta i vantaggi dell'elettromagnetismo: utilizza le forze degli elettromagneti combinate con sensori di distanza per stabilizzare e mettere in movimento il rotore. I cuscinetti elettromagnetici sono chiamati anche "cuscinetti magnetici attivi", poiché la posizione del rotore viene monitorata e regolata in modo continuo. È così garantita un'attività senza usura e a basse vibrazioni, grazie alla compensazione automatica degli sbilanciamenti. È inoltre assicurata un'attività senza manutenzione e senza lubrificanti per l'intera durata della manutenzione.

I cuscinetti magnetici sono quindi particolarmente adatti per applicazioni in cui sono richieste bassa usura, condizioni pulite e asciutte nonché elevate capacità di aspirazione, come nella generazione di vuoto alto e ultra alto per produzione, rivestimento e ricerca e sviluppo di semiconduttori.

Il rotore di una pompa turbo ruota fino a 90.000 giri al minuto. A tali velocità, il minimo sbilanciamento può avere un impatto significativo sull'attività e sulla sicurezza della pompa. Il bilanciamento preciso del rotore è quindi importante sia per un'attività regolare sia per anni di funzionamento sicuro e senza danni della pompa turbo.

Per affrontare questo problema, Pfeiffer ha sviluppato e brevettato il bilanciamento laser, una tecnologia che consente di bilanciare il rotore con estrema precisione. A differenza dei metodi convenzionali che richiedono l'aggiunta di pesi o la perforazione di fori, il bilanciamento laser utilizza l'ablazione laser per rimuovere il materiale da aree specifiche del rotore.

Questo processo viene eseguito durante la produzione in un sistema di equilibratura automatizzato, che migliora sia l'accuratezza sia la ripetibilità. Il bilanciamento laser migliora la qualità di bilanciamento dei rotori delle pompe turbo del 20% rispetto ai metodi tradizionali. Ciò riduce i livelli di vibrazioni e rumorosità e migliora le prestazioni complessive della pompa. Questi vantaggi sono particolarmente preziosi nelle applicazioni sensibili alle vibrazioni, come la microscopia elettronica.

Le pompe turbo con cuscinetti ibridi combinano una sfera con un cuscinetto magnetico. Grazie all'attività senza contatto del cuscinetto magnetico permanente, le pompe turbo con cuscinetti ibridi richiedono una manutenzione minima. Questa tecnologia di cuscinetti garantisce che il rotore sia tenuto in sospensione senza contatto fisico su un lato della pompa, riducendo al minimo l'attrito e l'usura. Tuttavia, in ogni pompa per vuoto, alcuni componenti sono soggetti a elevate sollecitazioni meccaniche. Nelle pompe per vuoto turbomolecolari con cuscinetti ibridi, i fluidi operativi e i cuscinetti a sfere devono essere sostituiti dopo quattro-cinque anni, a seconda della progettazione e della taglia della pompa. Tali interventi di manutenzione prevengono le conseguenze di usura e guasti in fase molto avanzata o di danneggiamenti irreparabili alla pompa.

Per saperne di più sulla nostra offerta di assistenza per le pompe turbo, visitate la nostra pagina assistenza.

Pfeiffer è riconosciuta come uno dei principali produttori di pompe per vuoto turbomolecolari per diversi fattori chiave:

1. Innovazione pionieristica: Pfeiffer ha inventato e brevettato la prima pompa per vuoto turbomolecolare nel 1958.

2. Portafoglio completo dei prodotti: Pfeiffer offre una gamma completa di pompe per vuoto turbomolecolari, comprese le pompe turbo a levitazione meccanica e a cuscinetti ibridi. Questo portafoglio completo garantisce la disponibilità di una soluzione adatta per varie applicazioni e settori.

3. Industria meccanica di alta qualità: nota per l'eccellenza ingegneristica, Pfeiffer garantisce che tutti i suoi prodotti soddisfino i più elevati standard di qualità e affidabilità. Le nostre pompe turbo sono progettate per gestire in modo efficiente le alte velocità e l'energia cinetica, garantendo prestazioni e longevità eccellenti.

4. Approccio incentrato sul cliente: Pfeiffer si impegna a fornire un servizio e un'assistenza clienti eccezionali. Offriamo una formazione completa per gli operatori e servizi per i prodotti con manutenzione su misura per la tecnologia delle pompe turbo per garantire ai nostri clienti le migliori soluzioni del vuoto e l'assistenza più bene possibile.

Una pompa per vuoto iniziale, nota anche come pompa per vuoto preliminare, è un tipo speciale di pompa per vuoto utilizzata in combinazione con una pompa per alto vuoto, come una pompa per vuoto turbomolecolare. Riduce la pressione in un sistema in modo che una pompa per alto vuoto possa funzionare e possa essere considerata un "ausilio all'avviamento" per la pompa principale.

Una pompa per vuoto iniziale è il primo stadio di un sistema per vuoto. È responsabile di evacuare il sistema e la camera per vuoto dalla pressione atmosferica a un livello sufficientemente basso da consentire alla pompa per alto vuoto di funzionare efficacemente.

È importante che la pompa per vuoto iniziale abbia una capacità di aspirazione sufficiente a soddisfare i requisiti della pompa per alto vuoto. Le pompe per vuoto iniziale tipiche sono, ad esempio, pompe per vuoto rotative a palette, a membrana o a spirale. In alternativa, nel sistema di pre-vuoto possono essere integrati dei booster per vuoto, se è richiesta una maggiore capacità di aspirazione.

Perché le pompe turbo necessitano di una pompa per vuoto iniziale?
Le pompe per vuoto turbomolecolari appartengono alla categoria delle pompe per vuoto cinetiche che trasferiscono molecole di gas dall'aspirazione allo scarico mediante trasferimento della quantità di moto. Si tratta di dispositivi ad alte prestazioni che generano pressioni estremamente basse, ovvero alto vuoto o persino vuoto ultra alto. Per evitare il riflusso dei gas trasferiti dallo scarico della pompa turbo nella camera per vuoto, è necessaria una pompa per vuoto iniziale per scaricare le molecole attraverso la linea di pre-vuoto.

La pompa per vuoto iniziale e la pompa turbo vengono solitamente avviate contemporaneamente ed evacuano insieme il sistema per vuoto. Quando la pompa turbo è installata direttamente sulla camera per vuoto (vedere figura), la pompa per vuoto iniziale evacua il sistema attraverso la pompa turbo.

Una volta raggiunta una determinata pressione applicata da una pompa per vuoto iniziale, la pompa turbo inizia a funzionare alla massima velocità, generando alto vuoto o vuoto ultra alto. Anche in questo caso, la pompa per vuoto iniziale continua a funzionare e rimuove le molecole di gas pompate dalla pompa per alto vuoto. Ciò garantisce che la pompa turbo possa mantenere la pressione di esercizio e non si surriscaldi.

La pompa per vuoto iniziale svolge contemporaneamente diverse funzioni importanti: