Panduan Utama untuk Memilih dan Menghitung Pompa Vakum

Mencari produsen pompa vakum terbaik? Artikel ini menyoroti merek-merek terkemuka di industri ini untuk tahun 2024, seperti NASH, Edwards, Leybold, dan Atlas Copco. Setiap perusahaan terkenal dengan inovasi dan keandalannya dalam memproduksi teknologi vakum berkualitas tinggi. Baik Anda membutuhkan pompa untuk aplikasi industri, penelitian ilmiah, atau produk sehari-hari, merek-merek ini telah menetapkan standar. Selami lebih dalam untuk menemukan produsen terbaik, sejarah mereka, dan apa yang membuat mereka menonjol di pasar.

Daftar Isi

Pengantar Konsep Vakum

Vakum mengacu pada ruang dengan kandungan gas yang berkurang secara signifikan dibandingkan dengan kondisi atmosfer. Dalam aplikasi teknik praktis, ruang hampa udara didefinisikan sebagai lingkungan apa pun yang tekanan gasnya lebih rendah daripada tekanan atmosfer (101.325 Pa atau 760 Torr di permukaan laut). Tingkat vakum dicirikan oleh tingkat pengurangan tekanan ini, mulai dari vakum rendah hingga sangat tinggi.

Ruang hampa udara yang sesungguhnya, atau tekanan nol mutlak, merupakan keadaan teoretis di mana sebuah volume tidak berisi materi apa pun. Namun demikian, mencapai kondisi ideal ini secara praktis tidak mungkin karena keterbatasan fisik yang mendasar, termasuk efek kuantum dan keberadaan radiasi kosmik di mana-mana.

Dalam proses industri, teknologi vakum memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi, seperti deposisi film tipis, mikroskop elektron, dan ruang simulasi ruang angkasa. Tingkat vakum yang diperlukan tergantung pada aplikasi spesifik, dengan beberapa proses yang menuntut kondisi vakum sangat tinggi (di bawah 10^-7 Pa) untuk meminimalkan gangguan molekuler dan kontaminasi.

Memahami konsep vakum sangat penting untuk mengoptimalkan proses manufaktur, terutama dalam industri seperti fabrikasi semikonduktor, pengujian kedirgantaraan, dan penelitian bahan canggih. Desain dan pemeliharaan sistem vakum yang tepat sangat penting untuk memastikan efisiensi proses, kualitas produk, dan umur peralatan yang panjang di lingkungan manufaktur berteknologi tinggi ini.

Derajat Vakum

Definisi dan Pentingnya

Derajat vakum, juga dikenal sebagai tingkat vakum atau kualitas vakum, mengukur tingkat penghilangan gas dari ruang terbatas, biasanya dinyatakan dalam satuan tekanan. Ini mewakili penjernihan molekul gas dalam volume tertentu, dengan nilai tekanan yang lebih rendah menunjukkan tingkat vakum yang lebih tinggi. Parameter ini sangat penting dalam berbagai aplikasi industri, terutama yang menuntut lingkungan yang dikontrol secara tepat dan bebas dari kontaminan dan reaksi kimia yang tidak diinginkan.

Dalam pemrosesan dan pembuatan logam, teknologi vakum memainkan peran penting dalam beberapa proses penting:

  1. Perlakuan Panas Vakum: Memungkinkan kontrol yang tepat atas sifat material dengan mencegah oksidasi dan reaksi kimia yang tidak diinginkan selama siklus pemanasan.
  2. Pematerian Vakum: Memfasilitasi pembuatan sambungan berkekuatan tinggi dan anti bocor pada rakitan logam yang rumit tanpa fluks, sehingga menghasilkan sambungan yang lebih bersih dan andal.
  3. Pengecoran Vakum: Memastikan produksi komponen logam berkualitas tinggi dan bebas porositas dengan menghilangkan gas dan oksida yang terperangkap selama proses pengecoran.
  4. Deposisi Uap Fisik (PVD): Memungkinkan pengendapan lapisan tipis berkinerja tinggi pada permukaan logam, meningkatkan ketahanan aus, perlindungan korosi, dan sifat fungsional lainnya.
  5. Pengelasan Berkas Elektron: Memungkinkan pengelasan penetrasi dalam pada material tebal dengan zona yang terpengaruh panas minimal, sangat penting untuk menyatukan paduan canggih dalam industri kedirgantaraan dan otomotif.

Kontrol derajat vakum yang tepat sangat penting untuk mengoptimalkan proses ini, karena secara langsung berdampak pada kualitas produk, efisiensi proses, dan sifat material. Selain itu, dalam teknologi yang sedang berkembang seperti pembuatan logam aditif, kondisi vakum sangat penting dalam mencegah oksidasi dan memastikan produksi komponen dengan kepadatan tinggi dan bebas cacat.

Jenis-jenis Derajat Vakum

Dalam aplikasi pemrosesan dan manufaktur logam industri, dua jenis utama derajat vakum sangat penting:

Vakum Absolut: Ini merupakan ketiadaan total secara teoretis dari molekul atau partikel gas. Meskipun mencapai vakum absolut yang sempurna secara praktis tidak mungkin, namun hal ini berfungsi sebagai titik referensi yang penting. Dalam pemrosesan logam, tekanan absolut diukur relatif terhadap kondisi vakum yang sempurna ini. Pengukuran ini sangat penting dalam proses seperti perlakuan panas vakum, di mana kontrol yang tepat dari lingkungan ruang sangat penting untuk mencapai sifat material tertentu.

Vakum Relatif (Tekanan Pengukur): Ini mengacu pada perbedaan tekanan antara tekanan internal sistem dan tekanan atmosfer sekitar. Sering disebut tekanan pengukur, ini adalah pengukuran yang paling umum digunakan dalam sistem vakum industri. Vakum relatif sangat penting dalam proses seperti pembentukan vakum lembaran logam, pengecoran vakum, dan pencetakan transfer resin berbantuan vakum (VARTM) untuk komposit. Pembacaan tekanan pengukur secara langsung menunjukkan tingkat vakum yang efektif, yang sangat penting untuk kontrol proses dan jaminan kualitas.

Memahami jenis-jenis vakum ini sangat penting untuk mengoptimalkan berbagai proses manufaktur logam, termasuk:

  1. Metalurgi vakum: Untuk memproduksi paduan dengan kemurnian tinggi
  2. Pengelasan berkas elektron: Memerlukan kondisi vakum yang sangat tinggi
  3. Pelapisan semprotan plasma: Di mana atmosfer yang terkendali memengaruhi kualitas pelapisan
  4. Mematri vakum: Untuk membuat sambungan yang kuat dan bersih pada rakitan yang rumit

Pengukuran dan kontrol yang akurat dari jenis vakum ini secara langsung berdampak pada efisiensi, kualitas, dan pengulangan proses manufaktur logam tingkat lanjut.

Pengukuran dan Interpretasi

Nilai yang ditampilkan pada pengukur vakum disebut sebagai tingkat kevakuman. Pengukuran ini mengukur sejauh mana tekanan sistem yang sebenarnya berkurang di bawah tekanan atmosfer. Tekanan pengukur, dalam konteks ini, mewakili perbedaan antara tekanan atmosfer dan tekanan absolut di dalam sistem vakum.

Memahami pengukuran vakum memerlukan pertimbangan beberapa faktor utama:

1. Tekanan Absolut vs Tekanan Pengukur: Sementara tekanan absolut diukur relatif terhadap vakum sempurna (tekanan nol), tekanan pengukur diukur relatif terhadap tekanan atmosfer. Dalam sistem vakum, tekanan pengukur biasanya negatif.

2. Unit Pengukuran: Vakum dapat dinyatakan dalam berbagai satuan, termasuk torr, pascal (Pa), bar, atau inci air raksa (inHg). Pilihan unit sering kali tergantung pada aplikasi dan preferensi regional.

3. Rentang Vakum: Pengukur vakum yang berbeda dirancang untuk rentang tekanan tertentu:

  • Vakum kasar: 103 hingga 10-3 torr
  • Vakum sedang: 10-3 hingga 10-7 torr
  • Vakum tinggi: 10-7 hingga 10-12 torr
  • Vakum ultra-tinggi: di bawah 10-12 torr

4. Jenis Pengukur: Berbagai jenis pengukur digunakan untuk rentang vakum yang berbeda, seperti:

  • Pengukur Bourdon untuk vakum kasar
  • Manometer kapasitansi untuk berbagai macam
  • Pengukur Pirani untuk vakum sedang
  • Pengukur ionisasi untuk vakum tinggi dan sangat tinggi

5. Faktor Lingkungan: Variasi tekanan atmosfer akibat kondisi cuaca dan ketinggian dapat memengaruhi pembacaan pengukur dan harus dipertimbangkan untuk pengukuran yang tepat.

6. Kalibrasi: Kalibrasi rutin pengukur vakum sangat penting untuk memastikan keakuratan, terutama dalam aplikasi penting seperti manufaktur semikonduktor atau penelitian ilmiah.

Menginterpretasikan pengukuran vakum secara akurat sangat penting untuk mempertahankan kontrol proses, memastikan kualitas produk, dan mengoptimalkan kinerja sistem dalam berbagai aplikasi industri dan ilmiah.

Terminologi dan Perhitungan Industri

Dalam industri, derajat kevakuman juga dikenal sebagai tekanan relatif tertinggi. Hubungannya dapat dinyatakan sebagai: Derajat Vakum = Tekanan Atmosfer-Tekanan Absolut Derajat Vakum = Tekanan Atmosfer-Tekanan Absolut Untuk kondisi standar, tekanan atmosfer pada umumnya dianggap 101325 Pa (Pascal). Tekanan absolut tertinggi bervariasi, tergantung pada jenis pompa vakum yang digunakan:

  • Pompa Vakum Cincin Air: Tekanan absolut tertinggi kira-kira 3300 Pa.
  • Pompa Vakum Baling-Baling Putar: Tekanan absolut tertinggi sekitar 10 Pa.
Vakum Absolut & Vakum Relatif

Tekanan Relatif Tertinggi

Tekanan relatif, sering disebut sebagai tekanan pengukur, mengukur tekanan di dalam wadah relatif terhadap tekanan atmosfer. Ini menunjukkan tekanan sistem aktual yang lebih rendah dari tekanan atmosfer. Ketika udara di dalam wadah dipompa keluar, tekanan internal turun di bawah tekanan atmosfer eksternal. Oleh karena itu, ketika menyatakan tekanan ini menggunakan tekanan relatif atau tekanan pengukur, tanda negatif digunakan untuk menunjukkan bahwa tekanan internal lebih rendah daripada tekanan eksternal.

Tekanan Mutlak Tertinggi

Tekanan Absolut Tertinggi mengacu pada tekanan di dalam wadah dibandingkan dengan ruang hampa udara yang sempurna, yang memiliki nilai tekanan 0 Pa. Karena keterbatasan teknis, mencapai vakum sempurna (0 Pa) tidak mungkin dilakukan. Dengan demikian, tingkat vakum yang dicapai oleh pompa vakum selalu lebih tinggi daripada nilai vakum teoretis. Ketika menyatakan nilai ini dalam hal tekanan absolut, tidak perlu tanda negatif. Misalnya, jika tingkat vakum perangkat ditandai sebagai 0,098 MPa, itu berarti tekanan absolut di dalam wadah adalah 0,098 MPa di atas vakum sempurna.

Kapasitas Pemompaan

Kapasitas Pemompaan adalah faktor penting yang mengukur kecepatan pemompaan pompa vakum, biasanya dinyatakan dalam satuan seperti liter per detik (L/dtk) atau meter kubik per jam (m³/jam). Hal ini memperhitungkan tingkat kebocoran sistem.

Pompa vakum dengan kapasitas pemompaan yang tinggi dapat lebih mudah mencapai tingkat vakum yang diinginkan, sementara pompa dengan kapasitas rendah mungkin lambat atau tidak dapat mencapai tingkat vakum yang diinginkan saat memompa volume wadah yang sama. Hal ini karena tidak mungkin untuk sepenuhnya mencegah kebocoran gas dari pipa atau wadah, dan kapasitas pemompaan yang tinggi mengimbangi penurunan vakum karena kebocoran.

Oleh karena itu, memilih pompa vakum dengan kapasitas pemompaan yang lebih tinggi direkomendasikan ketika menghitung kapasitas pemompaan teoretis. Rumus untuk menghitung kapasitas pemompaan akan diperkenalkan di bawah ini.

Contoh Perhitungan

Contohnya, jika tingkat kevakuman perangkat ditandai sebagai 0,098 MPa, pada kenyataannya, ini adalah -0,098 MPa apabila dinyatakan dalam tekanan pengukur. Namun demikian, secara absolut, ini tetap 0,098 MPa di atas vakum sempurna.

Metode konversi antara Pa, KPa, MPa, mbar, bar, mmH2O, Psi ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel Konversi untuk Satuan Tekanan yang Umum Digunakan di Laboratorium

UnitPaKPaMPabarmbarmmH2OmmHgp.s.i
Pa110-310-610-510-2101.97×10-37.5×10-30.15×10-3
KPa103110-310-210101.977.50.15
MPa105103110104101.97×1037.5×1030.15×103
bar10510210-1110310.2×103750.0614.5
 mbar10210-110-410-3110.20.7514.5×10-3
mmH2O10-19.807×10-39.807×10-698.07×10-698.07×10-3173.56×1031.42×10-3
mmHg9.807×10-3133.32×10-3133.32×10-61.33×10-31.3313.6119.34×10-3
p.s.i133.32×10-36.896.89×10-368.95×10-368.95703.0751.711

Pemilihan Pompa Vakum

Memilih pompa vakum yang tepat sangat penting untuk memastikan efisiensi dan efektivitas proses yang didukungnya. Berikut ini adalah pertimbangan utama yang perlu diingat:

1. Tingkat vakum yang diperlukan untuk proses

Tekanan kerja pompa vakum harus memenuhi persyaratan proses. Derajat vakum yang dipilih harus setengah hingga satu kali lipat lebih tinggi daripada peralatan vakum. Misalnya, jika derajat vakum yang diperlukan dalam tekanan absolut adalah 100 Pa, pompa vakum yang dipilih harus memiliki derajat vakum minimal 50-10 Pa.

  • Persyaratan Tekanan Mutlak> 3300 Pa: Pompa vakum cincin air harus diprioritaskan.
  • Persyaratan Tekanan Absolut <3300 Pa: Pompa vakum baling-baling putar atau pompa vakum dengan tingkat vakum yang lebih tinggi harus dipilih.

2. Kapasitas pemompaan yang diperlukan untuk proses tersebut

Kecepatan pemompaan pompa vakum, yang merupakan kemampuannya untuk mengeluarkan gas, cairan, dan zat padat di bawah tekanan kerjanya, biasanya dinyatakan dalam satuan seperti m³/jam, L/dtk, dan m³/menit. Perhitungan khusus untuk memilih pompa vakum dapat didasarkan pada rumus berikut:

S=(Vt)×Dalam(P1P2)

Dimana:

  • S: Kecepatan pemompaan pompa vakum (dalam L/s).
  • V: Volume ruang vakum (dalam L).
  • t: Waktu yang diperlukan untuk mencapai derajat vakum yang diperlukan (dalam detik).
  • P1: Tekanan awal (dalam Pa).
  • P2: Tekanan yang diperlukan (dalam Pa).

3. Menentukan komposisi objek yang sedang dipompa

Memahami sifat objek yang dipompa sangat penting untuk memilih pompa vakum yang sesuai:

  • Jenis Objek: Menentukan apakah benda itu gas, cairan, atau partikel.
    • Jika gas mengandung kotoran seperti uap air atau materi partikulat, gunakan pompa vakum baling-baling putar dengan hati-hati.
    • Untuk kebutuhan vakum yang tinggi, tambahkan perangkat penyaringan untuk menghilangkan kotoran sebelum menggunakan pompa vakum baling-baling putar.
  • Korosifitas: Kaji apakah objek bersifat korosif (asam atau basa) dan nilai pH-nya. Jika gas mengandung zat korosif, gas tersebut harus disaring atau dinetralkan sebelum menggunakan pompa vakum baling-baling putar.
  • Potensi Kontaminasi: Pertimbangkan apakah benda tersebut akan mencemari produk karet atau minyak. Peralatan vakum yang berbeda harus dipilih berdasarkan media yang dipompa. Jika gas mengandung uap, partikel, dan gas korosif dalam jumlah besar, pasang alat bantu yang sesuai pada pipa saluran masuk pompa, seperti kondensor dan filter.
  • Kebisingan, Getaran, dan Penampilan: Mengevaluasi apakah faktor-faktor ini akan berdampak pada lingkungan pabrik.
  • Kualitas dan Biaya: Memprioritaskan kualitas peralatan, biaya transportasi, dan biaya pemeliharaan. Seperti kata pepatah, "Anda mendapatkan apa yang Anda bayar."

Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, Anda dapat memilih pompa vakum yang memenuhi kebutuhan spesifik proses Anda, memastikan kinerja yang optimal dan tahan lama.

Kecepatan Pemompaan dan Konfigurasi Sistem Vakum

Sistem vakum sangat penting dalam berbagai aplikasi industri dan ilmiah, yang membutuhkan tingkat vakum yang berbeda untuk berfungsi secara efektif. Untuk mencapai tingkat vakum yang berbeda-beda ini, kombinasi pompa vakum yang beroperasi dalam rentang tekanan yang berbeda sering kali diperlukan. Artikel ini membahas konfigurasi dan pertimbangan kecepatan pemompaan untuk sistem vakum, dengan fokus pada penggunaan pompa vakum tinggi, sedang, dan rendah.

Konfigurasi Sistem Vakum Dasar

Pompa Vakum Ventilasi Langsung

Konfigurasi sistem vakum yang paling sederhana adalah pompa vakum ventilasi langsung, yang membuang langsung ke atmosfer. Pengaturan ini cocok untuk aplikasi vakum rendah, tetapi tidak memadai untuk mencapai level vakum tinggi.

Unit Vakum Multi-Tahap

Untuk sistem vakum tinggi dan sedang, biasanya diperlukan unit multi-tahap:

  • Sistem Vakum Tinggi: Umumnya memerlukan unit tiga tahap.
  • Sistem Vakum Sedang: Biasanya menggunakan unit dua tahap.

Tantangan dalam Sistem Vakum Tinggi

Menciptakan sistem vakum tinggi yang efektif hanya dengan menggunakan satu pompa vakum tinggi dan satu pompa vakum rendah merupakan hal yang menantang karena beberapa faktor:

Kontinuitas Aliran

Pompa vakum tinggi memiliki keterbatasan pada tekanan yang dapat mereka tangani pada tahap depan. Jika tekanan tahap awal melebihi ambang batas tertentu, pompa vakum tinggi tidak dapat berfungsi dengan baik. Keterbatasan tekanan ini dapat menyebabkan penurunan kecepatan pemompaan, mengganggu kontinuitas aliran dan menyebabkan unit vakum tidak berfungsi.

Menjembatani Kesenjangan dengan Pompa Vakum Sedang

Untuk mengatasi masalah kontinuitas aliran, pompa vakum menengah dapat dimasukkan di antara pompa vakum tinggi dan rendah. Pompa perantara ini memastikan bahwa semua pompa beroperasi dalam rentang tekanan optimalnya. Pompa Roots, juga dikenal sebagai pompa penguat Roots, sangat ideal untuk tujuan ini karena kemampuannya untuk beroperasi secara efektif dalam kisaran vakum sedang (beberapa Pa hingga beberapa ratus Pa).

Pertimbangan Efisiensi

Waktu Pra-Pemompaan

Waktu pra-pemompaan sangat penting, terutama untuk unit vakum dengan persyaratan pemompaan berkala. Pompa vakum tinggi tradisional memiliki tekanan kerja awal dalam kisaran beberapa Pa, sehingga memerlukan pemompaan awal oleh pompa pra-tahap ke tekanan ini sebelum pompa utama dapat dimulai. Proses ini dapat memakan waktu, karena kecepatan pemompaan menurun seiring dengan tekanan.

Pompa Penguat Molekuler

Pompa penguat molekuler menawarkan solusi dengan menggabungkan kinerja vakum sedang dan tinggi. Pompa ini memiliki rasio kompresi yang tinggi dan kapasitas pemompaan yang kuat dalam kisaran vakum sedang, sehingga cocok untuk menggantikan unit multi-tahap tradisional. Pompa ini dapat beroperasi secara efisien pada kisaran 100-50 Pa, secara signifikan mengurangi beban pra-pemompaan dan meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan.

Menyederhanakan Unit Vakum Tinggi

Pompa penguat molekuler dapat menyederhanakan unit vakum tinggi dengan menghilangkan kebutuhan akan pompa Roots. Untuk aplikasi vakum tinggi berskala besar, memperkuat kemampuan pemompaan awal dari pompa pra-tahap dapat mengurangi waktu pemompaan. Pompa pra-tahap juga dapat melayani beberapa perangkat, menyederhanakan konfigurasi unit vakum.

Aplikasi Vakum Sedang

Dalam aplikasi vakum sedang yang membutuhkan tekanan pada kisaran 10-1 Pa, unit pompa Roots tiga tahap sering kali diperlukan. Namun, pompa penguat molekuler dapat mencapai kecepatan pemompaan penuh pada 10-1 Pa, menjadikannya pengganti yang layak untuk pompa Roots dua tahap dalam unit vakum medium tiga tahap.

Kesimpulan

Konfigurasi dan kecepatan pemompaan sistem vakum sangat penting untuk mencapai tingkat vakum yang diinginkan secara efisien. Dengan memahami keterbatasan dan kemampuan pompa vakum yang berbeda, seperti pompa vakum tinggi, sedang, dan rendah, serta menggabungkan solusi canggih seperti pompa penguat molekuler, maka dimungkinkan untuk mengoptimalkan kinerja sistem vakum dan menyederhanakan konfigurasinya. Pendekatan ini memastikan bahwa sistem vakum beroperasi secara efektif di berbagai aplikasi, mulai dari proses industri hingga penelitian ilmiah.

Jangan lupa, berbagi adalah kepedulian! : )
Shane
Penulis

Shane

Pendiri MachineMFG

Sebagai pendiri MachineMFG, saya telah mendedikasikan lebih dari satu dekade karier saya untuk industri pengerjaan logam. Pengalaman saya yang luas telah memungkinkan saya untuk menjadi ahli di bidang fabrikasi lembaran logam, permesinan, teknik mesin, dan peralatan mesin untuk logam. Saya terus berpikir, membaca, dan menulis tentang subjek-subjek ini, terus berusaha untuk tetap menjadi yang terdepan di bidang saya. Biarkan pengetahuan dan keahlian saya menjadi aset bagi bisnis Anda.

Anda mungkin juga menyukai
Kami memilihnya hanya untuk Anda. Teruslah membaca dan pelajari lebih lanjut!
Tabel Luas Penampang Melintang untuk Ulir Metrik

Tabel Luas Penampang Melintang untuk Ulir Metrik

Pernahkah Anda memikirkan tentang bagaimana benang yang sangat kecil dapat menahan beban yang sangat besar? Artikel ini menyingkap rahasia area penampang ulir metrik dan perannya dalam teknik mesin. Pelajari bagaimana pengukuran ini...

10 Produsen & Merek Motor Servo Teratas untuk Tahun 2024

Dalam dunia otomasi industri yang serba cepat, motor servo adalah pahlawan tanpa tanda jasa yang mendorong presisi dan efisiensi. Tetapi dengan produsen yang tak terhitung jumlahnya berlomba-lomba untuk mendapatkan perhatian, bagaimana Anda tahu mana yang ...

Memahami Kekuatan dan Kekakuan dalam Mekanika Material

Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi konsep kekuatan dan kekakuan yang menarik dalam bidang teknik. Anda akan mempelajari bagaimana prinsip-prinsip ini memastikan keamanan dan daya tahan benda sehari-hari, dari jembatan hingga...
MesinMFG
Bawa bisnis Anda ke tingkat berikutnya
Berlangganan buletin kami
Berita, artikel, dan sumber daya terbaru, dikirim ke kotak masuk Anda setiap minggu.
© 2024. Semua hak cipta dilindungi undang-undang.

Hubungi Kami

Anda akan mendapatkan balasan dari kami dalam waktu 24 jam.