Università degli Studi di PadovaCorso di laurea in Scienza dei Materiali

Modulo di

“Tecniche di Vuoto e Film Sottili”

prof. V. Palmieri

www.surfacetreatments.orgSuperconductivity Lab - Laboratori Nazionali di LegnaroIstituto Nazionale Fisica Nucleare - Viale dell'Universita', 2 35020 Legnaro (PADOVA) - ITALY

Produzione del Vuoto: Pompe MeccanicheDispensa 1 - Parte 1

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Occorre avere ben chiari gli obbiettivi che sivogliono raggiungere nel sistema da vuoto, ovvero:

1) ____________________ desiderata;

2) _____________________ per raggiungere la pressione limite

3) Composizione ammessa del _________ (cioè _________________ dei gas chedeterminano la pressione limite);

4) Esigenze particolari, quali per esempio, assenza di ___________________ o di______________________________, limiti di peso o di spazio ecc.

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1)pompe che aspirano gas dal sistema davuotare e lo_______________________ ______________________________________________________________________;

2) pompe che ________________________ ___________________________________, attraverso opportuni metodi di fissazionedelle molecole del gas.

In generale si distinguono due categorie di pompa da

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Ogni pompa è caratterizzata dalla sua__________________________ o dalla suaportata (cioè il _____________________ chepuò passare attraverso la pompa ed essere cosìeliminato dal sistema da vuoto).

La velocità di pompaggio è espressageneralmente in _________, oppure in ______

La portata è misurata in torr · L/s. Ma è anche accettata l'unità Pa · L/s.

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La velocità di pompaggio è spesso variabile con la pressione o costante solo in un determinato intervallo dipressione. Se si indica con S questa velocità, vale

S = – V · (dp/dt)/(p–p0)

dove p è la ____________all'istante t e p0 è la pressionelimite raggiungibile dalla pompa nel sistema di volume V.

Se S fosse indipendente da p, la rappresentazione grafica dilog (p – p0) in funzione di t dovrebbe dare una retta la cui pendenza sarebbe:

( )V_______

St

_______log⋅

=

Ponendo S (l – p0/p) = E, si potrebbe scrivere come segue:

– (dp/dt) = E · p/V

dove E rappresenta la velocità di pompaggio a ogni istante, e varia da E = S per p grande, a E = 0 per p = p0.

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Se la pompa è collegata al sistemada vuotare con una canalizzazione diconduttanza C, la _______________ ___________________della pompa, all'ingresso della conduttanza nelsistema,

non è più S,

ma _________________

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• pompe _______________ (che, per funzionare, necessitano di partimeccaniche in movimento);

• pompe a ________________________(in cui il gas viene eliminato grazie all'azione o al moto di determinati fluidi);

• pompe ________________ (in cui ilpompaggio del gas avviene per adsorbimento chimico o fisico e per cattura di ioni);

• pompe _____________________ (quellein cui si ha adsorbimento o condensazionedel gas da pompare su superfìciraffreddate a temperature uguali o minoridi quella dell'N2 liquido, e in genere a quelle dell'H2 o He liquido).

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Principali tipi di pompe e loro più comuni campi di utilizzazione

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Pompe di tipo meccanico:

• pompe rotative a palette,

• a pistone oscillante,

• pompe trocoidali,

• Roots,

• molecolari

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POMPE ROTATIVE A PALETTE

Questo tipo di pompa è costituito da un corpo cilindrico (1) nel quale un ___________________________ (2) gira nelsenso indicato dalla freccia. In una scanalaturadiametrale del rotore sono collegate due _____________ (3) spinte contro le pareti del corpo cilindrico da una molla (4).

Durante la rotazione, ottenuta mediante un normale motore elettrico, queste palette scorrono lungo la parete del corpo cilindricodella pompa, comprimendo in tal modo il gas che entra attraverso l‘_________________ (5), connessa al recipiente da vuotare, ed espellendolo poi attraverso la______________ ____________________ (6).

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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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______________________________________________________________________________________________________________________________

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Questa valvola è immersa nell‘__________ che serve sia a _______________ la valvolastessa sia a ________________ e a _____________ evitando che il gas compresso sfugga, attraverso il contattopaletta-parete, dalla zona dove il gas ècompresso a quella a _____________ pressione collegata al sistema da vuoto.

La pompa rotativa a palette opera, sulseguente principio:

il volume operativo della pompa aumenta____________________________________, aspirando il gas da pompare, quindi è isolatodal sistema e diminuisce in modo che il gas in esso contenuto sia _______________ in modo sufficiente ad aprire una (o più) valvolae attraverso questa essere espulso__________________________; l'operazioneavviene____________________.

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______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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I rapporti di_____________________ (cioè ilrapporto tra la pressione a cui il gas e espulso dallapompa e quella a cui è aspirato) sono dell'ordine di______ e le pressioni sono di circa 1 Pa, operando a partire dalla pressione atmosferica.

Una pompa rotativa a palette è anche detta a unostadio, in quanto costituita da un solo rotore che aspiragas dal sistema da vuoto e lo espelle direttamente in aria.

Nella struttura a ___________stadio, il primo rotorescarica il gas aspirato dall'apertura collegata al sistema davuoto nel secondo rotore che provvede poi, a sua volta, a espellere questo gas verso l'atmosfera attraverso la valvola di scarico. Con pompe rotative a due stadi siraggiungono vuoti migliori che con quelle a un solo stadio: si possono infatti raggiungere pressioni limitedell'ordine di ________________________.

Le pompe rotative a palette sono tra le più usate nelcampo dei bassi e medi vuoti e, come pompe per ilprevuoto, in sistemi per alto vuoto.

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POMPE ROTATIVE A PISTONE OSCILLANTE

II principio di funzionamento di queste pompe è lo stesso che per le pompe rotative a palette

Le caratteristiche di pompaggio sono molto simili

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Un ___________ (1), trascinato da un ____________ (2) rotante nel sensodella freccia, si muove lungo la paretedella camera (3). Attraverso il____________ (4) il gas da pomparefluisce nella pompa e, attraverso ilcanale di aspirazione del cassetto (5), passa nella camera (6). Il cassetto (5) èsolidale con il cilindro (1) e scorre con moto _________ nella guida (7) oscillante nell'apposita sede. Il gas aspirato si viene a trovare nella camera (di compressione) (8). Durante la rotazione del cilindro (1) il gas viene________________ in (8) fino a cheviene espulso all'esterno della pompaattraverso la valvola (9) immersa in olio, il quale, come si è già dettoprecedentemente, serve ad assicurare la _______________ e a riempire lo spaziomorto sotto di essa costituendo cosìanche una riserva per la lubrificazione e la tenuta delle parti in movimento

Pressioni da quella __________ fino a _______ Pa