Гибридные турбомолекулярные насосы серии АТН 31

 Гибридные турбонасосы имеют несколько ступеней откачки и представляют собой сочетание турбомолекулярного и одного или нескольких молекулярных насосов в одном корпусе.

Насос серии АТН 31 один из самых маленьких гибридных турбонасосов на рынке. Он легко поместится в куб со стороной 10 см. Существует встраиваемая версия, которая имеет ещё меньшие размеры. При этом насосы серии АТН 31 обладают уникальными откачными характеристиками: предельное разряжение до 10^-9 мбар. Максимально допустимое давление на фланце выхлопа до 45 мбар. Такое форвакуумное давление может обеспечить практически любой диафрагменный насос.

Некоторые особенности насосов серии АТН 31

Скорость вращения ротора у большинства турбонасосов Alcatel Vacuum Technology в два раза ниже, чем у аналогов, что существенно продлевает ресурс подшипников. Такое заметное снижение скорости вращения достигнуто путём расчёта геометрии ротора и статора с применением компьютерного моделирования. При этом применяемая технология изготовления практически не накладывает ограничений на оптимизацию геометрии ротора и статора, так как они изготавливаются из цельной отливки (паковки) лёгкого алюминиевого сплава путём высокоточной фрезеровки на станках с ЧПУ. Лопатки, полученные фрезерованием, не имеют остаточных напряжений, в отличие от штампованных. Более того, за счёт компьютерного моделирования удалось снизить их длину. Всё вышеперечисленное обеспечило выдающиеся и стабильные откачные характеристики, низкий уровень шума и высокие степени сжатия (10¹¹ по азоту и 10⁵ по водороду), а также повышенную стойкость к аварийным прорывам атмосферы в откачиваемый объём.

Откачные характеристики

Зависимость скорости откачки от давления на фланце всасывания

Благодаря высокой степени сжатия и высокому допустимому давлению на фланце выхлопа насосы серии АТН 31 демонстрируют стабильную работу и идеальны для интеграции в аналитическое оборудование. Так, насос модели АТН 31+ откачивает поток до 200 ст. см.3/м при давлении на фланце всасывания 0,5 мбар.

Зависимость потока от давления на фланце всасывания (по азоту)

Граница по максимальному давлению на фланце всасывания для длительной работы насоса АТР31+ находится на уровне 5*10^-1 мбар, а для насосов АТР31 и АТР31С – 1 мбар. При длительной работе с превышением этого давления возможен автоматический останов насоса по перегреву независимо от типа охлаждения.

Определение потребного способа охлаждения

Выбор способа охлаждения турбины определяется величиной потока проходящей через неё среды. Вышеприведённая диаграмма позволяет оценить этот поток через давления на всасывании и на выхлопе после выхода турбины на постоянный режим откачки.

Для принудительного воздушного охлаждения предлагаются два варианта крепления вентилятора: осевое и радиальное.

Технические характеристики

* встраиваемая версия, без фланца всасывания

** при совместной работе с диафрагменным насосом производительностью 4 м³/ч

В качестве форвакуумных насосов для данной серии, в зависимости от применения, рекомендуются серии RVP, ACP, AMD. Положение турбины в пространстве – любое. Скорость вращения ротора – 38000 оборотов/мин. Уровень шума – 45 дБА. Уровень вибраций - 0,1 мм/с. Пусковая мощность – 100 ВА. Номинальная мощность – 15 ВА. Время старта – 120 сек. Вес турбины – 1,2 кг. Контроллеры: АСТ 201 Н (корпусной) либо MINIBOARD (плата для последующего интегрирования). Варианты охлаждения: естественное (стандарт); принудительное воздушное; водяное.

Принцип, фланцы промежуточного отбора

Насосы серии АТН 31 совмещают в себе 2 принципа: турбомолекулярный и молекулярный (спираль Холвека). Модель АТН 31 имеет по одной ступени каждого принципа, модели АТН 31+ и АТН 31 С оборудованы дополнительными молекулярными ступенями. Таким образом, например, модель АТН 31+ совмещает в себе 4 насоса: один турбомолекулярный и три молекулярных.

Радиальные сечения

Модель АТН31 – стандартная версия, имеет одну турбомолекулярную и одну молекулярную ступени, установленные последовательно. Обладая хорошей степенью сжатия и максимальными давлением на выхлопном фланце, равным 25 мбар, является незаменимым элементом при экономичном решении различных вакуумных задач. Оборудована двумя фланцами промежуточного отбора низкого давления (IPL). Устойчиво работает даже с форвакуумным насосом диафрагменного типа.

Модель АТН31+ - версия с повышенной степенью сжатия, имеет одну турбомолекулярную и три молекулярных ступени, установленных последовательно. Обеспечивает выдающиеся характеристики по степени сжатия. Идеальное решение для откачки легких газов. Оборудована одним фланцем промежуточного отбора низкого (IPL) и одним высокого (IPH) давления. Все завяленные откачные характеристики, за исключением предельного разряжения, могут быть достигнуты при использовании диафрагменного насоса в качестве форвакуумного.

Модель АТН31С – химстойкая версия, имеет одну турбомолекулярную и три молекулярных ступени, установленные последовательно. Последняя, третья молекулярная ступень, инвертирована (имеет обратное направление спирали) и работает как динамическое уплотнение в системе продувки инертным газом. Она не участвует в откачке основной среды, а лишь служит для предотвращения обратного тока в область подшипников. Система продува эффективно предотвращает конденсации откачиваемых агрессивных газов внутри насоса, а также их попадание в область подшипников. Инертный газ вдувается через подшипники, проходит через третью инвертированную молекулярную ступень и удаляется вместе с откачиваемой средой. Версия оборудована одним фланцем промежуточного отбора низкого давления (IPL) и устойчиво работает даже с диафрагменным насосом в качестве форвакуумного.

Встраиваемая версия

Все три модели серии АТН 31 предлагаются во встраиваемом исполнении, что позволяет монтировать статор насоса прямо в толщу откачиваемого объёма. Данное решение позволяет поместить насос непосредственно на срезе откачиваемого объёма и предоставляет несколько преимуществ, таких как снижение габаритных размеров системы (как минимум 4 см по высоте насоса), увеличение скорости откачки до 10%, снижение количества высоковакуумных уплотнений, снижение итоговой стоимости.

Для получения информации о присоединительных размерах встраиваемой версии обратитесь по координатам, указанным внизу страницы.

Фланцы промежуточного отбора

Насосы серии АТН31, в зависимости от версии, оборудованы различными фланцами промежуточного отбора. Данные фланцы, по сути, являются дополнительными откачными фланцами, но с выходом на разные ступени насоса. Рассмотрим схему расположения фланцев на примере насоса АТН 31+. Он оборудован одним фланцем низкого давления (IPL) и одним высокого (IPH). Этот насос имеет четыре ступени откачки, выстроенных последовательно (турбомолекулярная и три молекулярных). Фланец низкого давления позволяет осуществить подключение между турбомолекулярной и первой молекулярной ступенями, фланец высокого давления – между второй и третьей молекулярными ступенями.

Наличие фланцев промежуточного отбора позволяет пользователю:

- организовать обводную линию откачки (использование только молекулярных ступеней насоса), например, в том случае если, на данном этапе не требуется глубокое разряжение

- осуществить отбор части газовой нагрузки с другого объёма на молекулярные ступени насосов серии АТН 31 (применяется в масс-спектрометрии, откачке шлюзовых камер и др.)

-  осуществить отбор части газовой нагрузки с другого турбомолекулярного насоса на молекулярные ступени насосов серии АТН 31 (позволяет сэкономить на форвакуумной части);

-  подключить к одному из фланцев отбора форвакуумный вакуумметр напрямую (например, недорогой Пирани) и избежать использования более дорогого глубоковакуумного вакуумметра. Секрет в том, что соотношение вакуумных характеристик на фланцах отбора и на основном фланце всасывания известно. Таким образом, легко рассчитать давление в объёме. Более того, такое подключение вакуумметра позволит избежать организации дополнительного фланца.

- подключить клапан напуска атмосферы

Пример использования преимуществ фланцев промежуточного отбора в масс-спектрометрии

Ввод пробы в первую камеру производится при атмосферном давлении. Первая камера откачивается через фланец промежуточного отбора низкого давления до разряжения 1 мбар, что составляет 99массовых процента всей пробы. Оставшаяся часть пробы поступает во вторую камеру для анализа при давлении 10^-5 мбар.

Для уверенной работы насоса достаточно наличие небольшого мембранного насоса в качестве форвакуумного.

Анализ всей пробы потребовал бы применения турбомолекулярного насоса производительностью 3000 л/с

Некоторые вакуумные характеристики ступеней насоса АТН 31+

Контроллеры

Контроллер является неотъемлемой частью высоковакуумных насосов и, как правило, обеспечивает питание, управление и индикацию состояния турбины.

Контроллер модели АСТ 201Н представляет собой отдельный полнофункциональный блок управления, подключаемый к турбине соединительным кабелем. На фронтальной панели расположены дисплей и клавиши управления, а на задней – разъём сетевого питания, разъёмы дистанционного управления и цифрового интерфейса RS 232 (либо конфигурируемый RS 485).

Информация, отображаемая на дисплее: скорость вращения, ток, потребляемый турбиной, температура турбины и контроллера, показания счётчика моточасов, сообщения о неисправностях, информация для диагностики.

АСТ 201Н оборудован автоматическим блоком питания (100 – 240 В) с конвертором частоты (50/60 Гц) и способен осуществлять управление скоростью вращения ротора, клапаном напуска атмосферы (опция), автоматическим стартом (по внешнему сигналу либо по истечении заданного времени), а также предупреждать оператора о сроках периодического обслуживания. Имеется встроенный блок питания для вентилятора принудительного воздушного охлаждения. Общий максимальный потребляемый ток – 5,8 А.

Функции доступные для дистанционного управления: старт/останов, режим ожидания (пониженная скорость вращения ротора), блокировка. Функции доступные для дистанционного мониторинга: разгон ротора, достигнута номинальная скорость вращения, включен режим ожидания, клапан напуска атмосферы открыт/закрыт, а также, по выбору может осуществляться мониторинг либо текущего значения скорости вращения ротора, либо потребляемого тока, либо температуры турбины (сигнал 0-10 В).

Масса АСТ 201Н – 2,6 кг. Габаритные размеры ШГВ- 107х220х128,4 мм. Максимальная потребляемая мощность – 100 Вт. Максимальный потребляемый ток – 3А. Рабочая температура не выше +40°С.

Контроллер модели АСТ 201Н MINIBOARD представляет собой плату без корпуса и ориентирован на изготовителей комплектного оборудования. Габаритные размеры - 100х100х35 мм. Напряжение питания - 24 В постоянного. Последовательный интерфейс RS 232 либо RS 485. Контактные группы для управления и индикации: старт/останов, скорость вращения ротора, выход на режим, температура турбины, ошибка.

Опции и аксессуары

Комплект для принудительного воздушного охлаждения является опцией, и предлагается в двух вариантах: крепление вентилятора в осевом направлении либо в радиальном (сбоку). Радиальное крепление вентилятора невозможно для встраиваемой версии. Возможен заказ этой опции как совместно с насосом, так и в последствии, отдельно от насоса (пользователь самостоятельно монтирует вентилятор на насос с естественным охлаждением).

Клапан напуска атмосферы, в качестве дополнительного аксессуара, крепится на один из фланцев промежуточного отбора. Данный клапан предлагается в ручном и электромагнитном исполнениях (6 вариантов сетевого витания).

Защитные сетки на фланец всасывания предназначены для предотвращения попадания частиц в турбину и, также, доступны в качестве опций. Сетки с ячейкой 2,5 мм или 20 мкм предлагаются для всех типов фланцев (DN 40 ISO-K; DN 40 CF-F; DN63 ISO-K; DN 63 CF-F).