Bombas a vácuo e seus princípios de funcionamento
Bombas a vácuo e seus princípios de funcionamentoUma bomba a vácuo é uma máquina que pode criar um vácuo em uma câmara de bombeamento de moléculas de gás para fora da câmara. As bombas a vácuo são usadas em uma ampla variedade de aplicações científicas e industriais, como parte de um processo maior, ou no teste de outros produtos. As bombas a vácuo foram disponibilizadas de alguma forma por aproximadamente 400 anos, embora as bombas contemporâneas sejam muito mais confiáveis e eficazes. As bombas a vácuo funcionam sob um dos três princípios e bombas diferentes têm diferentes níveis de eficiência, velocidade e “produção” (que remete para a eficácia de uma bomba em um volume de gás).
Deslocamento positivo
O princípio básico de funcionalidade da bomba a vácuo é o deslocamento positivo. O método envolve a criação de um vácuo, expandindo uma parte de uma câmara, fechando-a, esgotando-a, e então repetindo o processo. Basicamente, quando uma câmara se expande, ela cria um vácuo natural e suga mais gás em seu interior. Isto é basicamente como os pulmões trabalham, quando os pulmões se expandem o ar é puxado para eles através do nariz ou boca. No entanto, em uma câmara, esta expansão teria de crescer indefinidamente, a fim de criar um vácuo. Dividindo a câmara de modo que a seção de expansão possa ser fechada, esta expansão “infinita” pode ser alcançada. Uma câmara dividida poderia expandir um lado, extraindo o gás de seu interior, e em seguida, fechar a parte de vácuo da câmara. Então, o gás no lado expandido é expulso, ou esgotado, e as seções se conectam novamente. A câmara se expande, criando uma forte depressão no lado do vácuo da câmara, e o processo continua.
Um exemplo simples de uma bomba a vácuo em ação é uma bomba de água manual. Quando se trabalha a ação da bomba, um lado da câmara se expande e puxa o ar do outro lado no seu interior. A câmara, em seguida, fecha-se e o ar é esgotado. A seção da câmara a vácuo é selada por água. Por causa da criação de um vácuo na câmara, o nível da água começa a subir, uma vez que já não é mais afetada pela pressão é empurrada para baixo.
Transferência de impulso
Transferência de impulso é o princípio que rege tanto na difusão como nas bombas turbomolecular. Na transferência de impulso, uma câmara tem dois lados: um lado de vácuo e um de escape. O lado do vácuo é onde o vácuo é criado e o lado de escape é onde as moléculas do gás são expelidas da câmara. A transferência de impulso envolve a criação de uma bomba volumétrica para criar um vácuo suave na câmara. Quando isso ocorre, as moléculas de gás são empurradas para os lados da câmara. Em uma bomba de difusão, jatos de óleo ou mercúrio são soprados para estas moléculas isoladas de gás para forçá-las para o fim de escape da bomba. Uma bomba turbomolecular usa vários ventiladores de alta velocidade para forçar as moléculas de gás para o lado de exaustão. Quando as bombas forçam as moléculas de gás ao lado da exaustão, um alto vácuo é criado dentro da câmara. No entanto, o selo não é fechado, de modo que o escapamento ou derrame podem ocorrer, limitando a eficácia do vácuo. Para compensar esta perda, a velocidade de sopro dos ventiladores do óleo ou mercúrio, chamado de bombeamento molecular, deve ser operado a uma velocidade muito alta.
Armadilha
Armadilha prevê o princípio utilizado por uma variedade de bombas de gás que captura em um estado não gasoso, ou seja, em um estado sólido ou fixado. O princípio básico envolve a conversão de gás em um sólido ou forçando-o a fixar (quando as moléculas de gás recolhem junto à superfície de um substrato) e, em seguida, usando um dispositivo para esgotar as moléculas do gás da câmara de vácuo.