Pompa turbomolecolare

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Le pompe turbomolecolari, introdotte nel 1958, sono delle pompe secondarie per alto vuoto, utilizzate generalmente in laboratorio o nei microscopi elettronici in sostituzione della pompa a diffusione di vapore, rispetto alle quali hanno minori problemi di sporcamento grazie all'assenza del fluido da vaporizzare. Le pompe turbomolecolari sono delle pompe a trascinamento in cui il rotore è formato da vari dischi equipaggiati di alette, i quali ruotano tra i dischi dello statore, pure equipaggiati di alette inclinate in senso opposto. La velocità periferica del rotore è dell'ordine di grandezza della velocità del suono del gas che si vuole evacuare.

In pratica le lamelle rotoriche urtano le molecole d'aria, spingendole verso quelle statoriche successive; l'urto contro queste, grazie al loro orientamento, fa passare le molecole al rotore successivo, dove il processo si ripete. Queste lamelle sono orientate in maniera progressiva in modo da adattarsi alle differenti pressioni presenti all'interno della turbomolecolare stessa.

Il rotore delle turbomolecolari raggiunge le decine di migliaia di giri al minuto, mentre in passato arrivava quasi a 100000 rpm; la riduzione di giri al minuto si è resa necessaria per diminuire il costo ed aumentare l'affidabilità della macchina stessa.

I problemi di affidabilità e durata di cui soffrivano queste pompe sono stati notevolmente ridotti rimpiazzando i cuscinetti a sfere di acciaio con cuscinetti a sfere ceramici.

Alcune di queste macchine vengono invece equipaggiate con cuscinetti magnetici per eliminare la presenza di fluidi lubrificanti, la cui evaporazione causata dalla bassa pressione comprometterebbe la qualità del vuoto generato dalla pompa stessa.

Una pompa turbomolecolare può raggiungere vuoti dell'ordine di 10 ^{- 10} mbar; essa deve essere usata di norma in serie con una pompa primaria per vuoto, che provvede ad innalzare la pressione del gas in uscita dalla turbomolecolare, scaricandolo in atmosfera.

Quasi tutte le turbomolecolari sono accoppiate con delle pompe a tamburo per aumentare il rapporto di compressione della pompa stessa.

Questo tipo di pompa è adatta ad evacuare grandi volumi in poco tempo, mentre i suoi difetti sono dati dalla presenza (eventuale) dei cuscinetti ad olio, dalle vibrazioni da essa prodotte, dall'alta precisione di lavorazione richiesta per costruirla e dalla frequente manutenzione che essa richiede.