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Vakuumpumpen
Vakuumpumpen dienen dem Zweck, auf der Erde technisch ein Vakuum zu erzeugen.
Dabei unterscheidet man die Vakuumpumpen nach dem von ihnen erzeugten Vakuum und nach ihrer Technik.
Grundprinzip
Alle Pumpentypen bedienen sich eines Grundprinzipes, dass nämlich die Teilchen, die auf die Pumpe treffen, aus dem Rezipienten entfernt werden. Die Teilchen werden nicht abgesaugt. Demzufolge ergibt sich die Pumpleistung hauptsächlich durch den Öffnungsdurchmesser der Pumpe und dem Impulsübertrag.
Die Atome im Rezipienten sind nach einer gewissen Zeit homogen und isotrop verteilt. Daraus lässt sich für jede beliebige Fläche auf der Wand des Rezipienten ein Teilchenstrom berechnen. Die Pumpen müssen jetzt nur noch dafür sorgen, dass für eine bestimmte Fläche mehr Teilchen herausgeführt werden als wieder hineinströmen.
Verdrängerpumpe
Bei Verdrängerpumpen wird das im Rezipienten enthaltene Gas durch Kolben, Rotoren oder Schieber mechanisch abgesaugt, eventuell verdichtet und dann ausgestoßen.
Dabei sind die mechanischen Elemente innerhalb der Pumpen gegeneinander durch eine Flüssigkeit, meist Öl, abgedichtet.
Diese Technik wird vor allen Dingen mit Drehschieber- und Drehkolbenpumpen umgesetzt, sie werden meist zur Erzeugung von Grob- und Feinvakuuen eingesetzt.
Treibmittelpumpe
Bei den Treibmittelpumpen wird Dampf oder eine Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Gerät ein Gasteilchen in diesen Teilchenstrom, so wird die Impulsrichtung des Treibmittelstroms auf das Teilchen übertragen, welches dadurch in einen Raum höheren Drucks transportiert wird. Damit das Treibmittel selbst nicht in den Rezipienten gelangt, wird es an den gekühlten Außenwänden der Pumpe kondensiert. Dieser Aufbau wird meist mit Ölstrahlpumpen realisiert, bei denen das Öl entweder flüssig oder dampfförmig (Öldiffusionspumpe) ist, sie erzeugen Fein-, Hoch- und Ultrahochvakuum.
Molekularpumpe
Bei Molekularpumpen, auch Turbomolekularpumpen genannt, bedient man sich einer Turbine, welche mit zunehmenden Verdichtungsstufen die Gasteilchen aus dem Rezipienten entfernt.
Dabei werden sehr leistungsfähige Turbinen genutzt, die mehrere zehntausend Umdrehungen pro Minute haben.
Sie dienen zum Erzeugen von Ultrahochvakuum.
Die Pumpwirkung beruht darauf, dass den Atomen und Teilchen ein zusätzlicher Impuls hinaus zugeführt wird. Von der Atomsorte hängt es ab, ob dieser zusätzliche Impuls zum Verlassen des Rezipienten ausreicht. Kleine Atome haben zum Beispiel bei Raumtemperatur eine sehr hohe Geschwindigkeit, so dass über die Pumpe nur ein kleiner zusätzlicher Impuls übertragen wird. Deswegen ist die Pumpleistung für Wasserstoff bei allen Molekularpumpen deutlich schlechter als für normale Luftmoleküle.
Kryopumpe
An einer gekühlten Fläche (beispielsweise mit flüssigem Helium oder Wasserstoff) kondensieren die meisten Gase aus, daher wird diese Pumpe auch Kondensationspumpe genannt.
Sie dient zum Erzeugen von Ultrahochvakuum.
Sorptionspumpe
Durch Physisorption scheidet sich das Gas an frischen, unbedeckten Oberflächen ab. Die Fläche mit dem Sorptionsmittel muss ständig erneuert werden. Als Sorptionsmittel werden Zeolithe verwendet.
Falls die Schicht durch Aufdampfen eines Metalls gebildet wird, spricht man von
Getterpumpen. Bei der Ionengetterpumpe wird das Gas durch Elektronenstöße ionisiert und durch ein elektrisches Feld zum Sorptionsmittel getrieben.
Diese Pumpen erfordern ein gutes Vorvakuum und dienen zur Erzeugung eines Ultrahochvakuums.