Turbomolekulární vývěva je vývěva, která umožňuje získat vysoce kvalitní vakuum. Turbomolekulární čerpadlo není nic jiného než molekulární turbína, která odebírá plyn v důsledku přenosu směrové hybnosti a srážky částic plynu s vhodně tvarovanými lopatkami turbíny. Turbína se otáčí velmi vysokou rychlostí. Obvykle je tato rychlost od 24 do 70 tisíc otáček za minutu. Kompresní poměr jednoho oběžného kola je malý. Protože výkon potřebný k otáčení turbíny je úměrný rychlosti otáčení a točivému momentu, rychlost otáčení turbíny se bude zvyšovat s klesajícím tlakem.
Výhodou tohoto čerpadla je rychlý start. Je odolný vůči různému ozáření, povětrnostním vlivům, skladování plynů a desorpčnímu efektu. Turbomolekulární vývěva je široce používána ve vysokoenergetických urychlovačích, fúzních reaktorech, urychlovačích těžkých částic a dalších elektronických zařízeních. Z hlediska spolehlivosti je srovnatelné s čerpadlem AX používaným v chemickém průmyslu.
Turbomolekulární pumpy. Princip fungování
Hlavními prvky čerpadla jsou dva systémy lopatek:
— pevný stator
— rotující rotor
Lopatky rotoru jsou umístěny radiálně na ose a lopatky statoru na vnějším plášti. Rovina lopatek není kolmá k ose, ale je natočena o určitý úhel. Úhel zkroucení roviny lopatek rotoru je opačný než úhel zkroucení lopatek statoru (jsou zrcadlovým obrazem) a věnec rotoru jsou přeškrtnuté věnce statoru.
Rotor je uveden do rotačního pohybu, který uděluje rychlost v důsledku kolizí molekul vzduchu, takže se pohybují ve směru výstupu čerpadla. Částice jsou tak odstraněny z vnitřní vakuové komory a tlak uvnitř komory klesá. Rotor čerpadla se otáčí velmi rychle, takže rychlost lopatek je srovnatelná s rychlostí tepelných pohybů molekul. Rychlost otáčení může dosáhnout až sto tisíc otáček za minutu.
Turbomolekulární pumpy. Princip činnosti
Turbomolekulární vývěva nemůže pracovat při atmosférickém tlaku, kdy je dráha volné molekuly vzduchu příliš krátká a vyžaduje použití další vývěvy k získání předvakua řádově 1 Pa. V závislosti na konkrétní konstrukci a aplikaci se získá vakuum v rozmezí 10-2 10-7 Pa. Rychlosti čerpání se pohybují od několika desítek litrů za sekundu u laboratorních čerpadel až po tisíce litrů za sekundu ve výrobních systémech.
U standardních laboratorních čerpadel se rotor otáčí 800 nebo 1500krát za sekundu (48 000 a 90 000 otáček za minutu). Kompaktní konstrukce rotoru je nejlepší ve své třídě, s výkonem a průtokem na nejvyšší úrovni spolu s malými rozměry. Odporové technologie umožňují dosáhnout vyšších podélných tlaků, což vede k vyšší účinnosti. Řada turbomolekulárních vývěv používá keramická kuličková ložiska, která je nutné neustále mazat. Průměrná životnost zařízení je hodně přes 200 000 provozních hodin.
