پمپ های خلاء به پمپ های خلاء انتقال گاز و پمپ های خلاء اتصال گاز تقسیم می شوند. پمپ های خلاء انتقال گاز، ذرات را یا در یک فضای کاری بسته (پمپ های خلاء جابجایی مثبت) و یا با انتقال حرکت به ذرات (به عنوان مثال در اثر ضربه) حمل می کنند. برخی از پمپ ها به جریان مولکولی نیاز دارند، برخی دیگر به جریان آرام.
به دلایل قابلیت ساخت، هزینه و قابلیت اطمینان، برخی از انواع پمپ های جابجایی مثبت خود را به عنوان انواعی معرفی کرده اند که از جریان مولکولی برای آب بندی روتور و استاتور استفاده می کنند و با سرعت بالاتری نسبت به سایر پمپ های جابجایی مثبت می چرخند.
پمپ‌های پیشران یا از اصطکاک جریان آرام استفاده می‌کنند، یا سعی می‌کنند تلاطم افزایش‌دهنده اصطکاک ایجاد کنند، یا از این واقعیت استفاده می‌کنند که جریان‌های مولکولی بدون مانع نفوذ می‌کنند. توربین های جریان آرام برای مکش هوا از کیس کامپیوتر یا به شکل پمپ اسپیرو در مهندسی خلاء استفاده می شوند. با این حال، به دلیل ظرفیت مکش بالا، نوع مولکولی عمدتاً در بخش خلاء استفاده می شود.
انواع پمپ های مختلف حوزه های کاربردی متفاوتی دارند. برای دستیابی به فشارهای خلاء کم، معمولاً به دو مرحله پمپ نیاز است (مثلاً برای فشارهای p < 10-3 mbar). اولین پمپ (به عنوان مثال یک پمپ پره ای دوار) خلاء پشتیبان ایجاد می کند سپس پمپ بعدی به گیرنده متصل می شود.
ترکیبات پمپ معمولی، به عنوان مثال، از یک پمپ خلاء با جابجایی مثبت به عنوان یک پمپ پشتی و یک پمپ خلاء توربومولکولی تشکیل شده است. از آنجایی که حجم در حین فشرده سازی کاهش می یابد، همیشه می توان چندین پمپ را توسط یک پمپ پشتی از طریق لوله هایی که جریان آرام در آنها وجود دارد، پمپ کرد. شیرهای اتوماتیک، مخازن و فشار سنج ها ایمنی را تضمین می کنند و به پمپ پشتی اجازه می دهند که استراحت کند.
نمایندگان معمولی پمپ های انتقال گاز، به عنوان مثال، پمپ های غشایی، پمپ های خلاء پیستونی رفت و برگشتی، پمپ های پره دوار، پمپ های خلاء پره قفل، پمپ های ریشه، پمپ های خلاء پیچی، پمپ های مولکولی، پمپ های توربومولکولی یا پمپ های جت مایع هستند.
پمپ‌های خلاء اتصال به گاز با اتصال ذرات به سطوح جامد - این فرآیند معمولاً جذب نامیده می‌شود - و در نتیجه کاهش فشار در گیرنده به اثر پمپاژ خود دست می‌یابند. پمپ های خلاء اتصال گاز شامل پمپ های گیر، پمپ های سرمایی و همچنین پمپ های جذب می باشد.
یکی از ویژگی های مشترک همه ماشین های جابجایی، یک ناحیه کاری محصور شده (بسته) است که اندازه آن در طول چرخه کاری به صورت دوره ای تغییر می کند. چرخه کاری یک پمپ خلاء جابجایی مثبت را می توان به چهار مرحله چرخه کاری تقسیم کرد: مکش، انتقال (فشرده سازی)، تخلیه و تغییر فشار. فازهای ورودی و خروجی نیز به عنوان تبادل گاز در سمت کم فشار (LP) و سمت فشار بالا (HP) نامیده می شوند. در مورد پمپ های جابجایی، گاز موجود در گیرنده وارد فضای کاری می شود که توسط پیستون ها، روتورها یا اسلایدها تشکیل شده است، فضای کار بسته می شود، احتمالاً گاز فشرده شده و سپس خارج می شود.
عناصر مکانیکی داخل پمپ های مرطوب با یک مایع معمولاً روغن از یکدیگر آب بندی می شوند. با پمپ حلقه مایع، آب نیز به عنوان واسطه آب بندی استفاده می شود. با این حال، در سال‌های اخیر، گرایشی به سمت انواع ماشین‌های خشک ("ماشین‌های در حال اجرا") وجود داشته است که در آن سیالات کمکی در منطقه کار توزیع می‌شوند. این از آلودگی محیط کار جلوگیری می کند. علاوه بر این، تعمیر و نگهداری کمتری وجود دارد و هزینه ای برای دفع مایعات کمکی وجود ندارد.
پمپ های زیر با روغن روغن کاری می شوند:
پمپ پره دوار، پمپ پره قفل کننده، پمپ تروکوئید
پمپ های زیر با PTFE آب بندی می شوند:
پمپ اسکرول، پمپ پیستونی، پمپ پیچ
پمپ های زیر از شکاف هوا استفاده می کنند:
پمپ پیستونی دوار (مثلاً پمپ پنجه ای)
پمپ های زیر با یک غشای الاستیک آب بندی می شوند:
پمپ پیستونی که به آن پمپ غشایی می گویند.
پمپ های پیشرانه بخار یا مایعی را با سرعت زیاد بیرون می کنند. اگر یک ذره گاز وارد این جریان ذره شود، جهت حرکت جریان پیشرانه به ذره منتقل می شود که در نتیجه به فضایی با فشار بالاتر منتقل می شود. به طوری که خود پیشرانه وارد گیرنده نشود، روی دیواره های بیرونی خنک شده پمپ متراکم می شود. این ساختار بیشتر با پمپ های جت نفتی که در آنها روغن مایع یا بخار است (پمپ انتشار روغن) تحقق می یابد. آنها خلاء خوب، بالا و فوق العاده بالا تولید می کنند.
پمپ آب جت را می توان برای کاربردهای ساده استفاده کرد که فشار نهایی آن توسط فشار بخار آب بدست می آید.
پمپ‌های مولکولی که توسط Gaede در سال 1913 اختراع شدند، از این فرض استفاده می‌کنند که مولکولی که روی دیوار می‌افتد مستقیماً منعکس نمی‌شود، اما زمان مشخصی را بین جذب و دفع روی دیوار می‌گذراند. اگر دیوار اکنون در این زمان ماندگاری حرکت کند، سرعت گردش دیواره بر توزیع سرعت همسانگرد مولکول‌های واجذب قرار می‌گیرد. بنابراین ذرات پس از خروج از دیوار جهت ترجیحی دارند و در نتیجه جریان ایجاد می کنند.
اصل پمپ توسط یک محفظه صلب، دایره ای و یک دیسک روتور در وسط تحقق می یابد. درگاه ورودی (ورودی) و درگاه خلاء جلویی (خروجی) زاویه ای حدود 90 درجه نسبت به ظرف دارند. فاصله بین دیواره بیرونی و روتور در این آرایش 90 درجه بسیار کمتر از زاویه خارجی 270 درجه باقی مانده (تقریباً 10-5 متر) است تا از جریان برگشتی جلوگیری شود. مولکول‌های گاز از طریق درگاه ورودی وارد پمپ می‌شوند، روی روتور به سرعت در حال چرخش جذب می‌شوند، بنابراین جهت ترجیحی داده می‌شوند، کمی دیرتر از روتور خارج می‌شوند و در حالت ایده‌آل پمپ را از طریق درگاه خلاء جلویی خارج می‌کنند.
مشکلات این اصل پمپ، تشنج مکرر به دلیل شکاف گاهی اوقات بسیار نازک بین روتور و دیواره محفظه و نرخ تحویل کم است. این مشکلات با اختراع پمپ توربومولکولی برطرف شد.
پمپ توربومولکولی که توسط دبلیو بکر در خلاء فایفر در سال 1956 اختراع شد و در ابتدا "پمپ مولکولی جدید" نیز نامیده می شد، بر اساس اصل اولیه پمپ مولکولی گید کار می کند، اما در عین حال مفهومی کاملاً جدید از همان پمپ است. این شامل آرایشی از چندین چرخ پره ای استاتیک با زاویه حاد (استاتور) است که چرخ های با زاویه حاد اما متحرک روتور مشابه یک توربین در آن درگیر می شوند. به دلیل سرعت چرخش بالا، سرعت پره های روتور تقریباً در محدوده سرعت متوسط حرارتی مولکول های گاز است.
اثر پمپاژ بر اساس اتم ها و ذرات است که با یک ضربه اضافی از سیستم دیسک استاتور-روتور تامین می شود. بستگی به نوع اتم دارد که آیا این تکانه اضافی برای خروج از گیرنده کافی است یا خیر. به عنوان مثال، اتم های کوچک در دمای اتاق دارای سرعت بسیار بالایی هستند، به طوری که تنها یک تکانه اضافی کوچک از طریق پمپ منتقل می شود. به همین دلیل، تراکم پذیری هیدروژن با تمام پمپ های مولکولی به طور قابل توجهی بدتر از سایر اجزای هوا است.
بیشتر گازها بر روی سطحی که خنک شده است (مثلاً با هلیوم مایع، هیدروژن یا نیتروژن) متراکم می شوند، به همین دلیل است که این پمپ را پمپ تراکم نیز می نامند. برخلاف عملاً تمام پمپ‌های خلاء شناخته شده دیگر، انجمادها به ظرفیت مکش نظری خود دست می‌یابند.
فقط در مورد انجماد در دمای دیواره زیر 80 کلوین صحبت می شود.
گاز بر روی سطوح تازه و بدون پوشش با جذب فیزیکی رسوب می کند. سطح با جاذب باید دائماً تجدید شود. زئولیت ها یا کربن فعال به عنوان جاذب استفاده می شوند.
اگر لایه با رسوب بخار یک فلز تشکیل شود، از پمپ های گیر صحبت می شود. در پمپ یون گیرنده، گاز با برخورد الکترون یونیزه می شود و توسط میدان الکتریکی به جاذب هدایت می شود. این پمپ ها نیاز به خلاء جلو خوبی دارند و برای ایجاد خلاء فوق العاده بالا استفاده می شوند.
یک نوع پمپ یون گیرنده که اغلب مورد استفاده قرار می گیرد، پمپ اوربیترون است. به منظور یونیزه کردن بیشترین تعداد ممکن از ذرات گاز باقیمانده، الکترون ها حول یک آند میله ای شکل که در مرکز قرار دارد می چرخند که توسط یک کاتد استوانه ای احاطه شده است.
ابزارهای متعدد کابین خلبان در هواپیما بر اساس فناوری ژیروسکوپ است. از آنجایی که ژیروسکوپ ها باید به سرعت قابل توجهی برسند تا بالاترین پایداری ممکن را ایجاد کنند، باید خلاء ایجاد شود. دو پمپ خلاء مستقل اغلب به دلایل اضافی در هواپیما نصب می شوند. خرابی یک پمپ خلاء می تواند منجر به وضعیت خطرناکی در طول پرواز بدون دید خارجی (پرواز ابزاری) شود که ابزارهای مورد نیاز برای عملیات پرواز ایمن اطلاعات نادرست را نشان می دهند. این حالت می تواند "آهسته" رخ دهد. در هواپیماهای مدرن، اغلب از پمپ خلاء به عنوان درایو گریز از مرکز استفاده نمی شود. در عوض، از درایوهای الکتریکی استفاده می شود.
سیستم فاضلاب در هواپیماهای مسافربری مدرن خود را به عنوان کاربرد بیشتر فناوری خلاء در هوانوردی تثبیت کرده است. فاضلاب توالت ها با فشار منفی خارج می شود. برای این منظور، یک پمپ خلاء که معمولاً به عنوان یک فن شعاعی طراحی می شود، کل سیستم فاضلاب را در صورت نیاز تخلیه می کند. این معمولاً فقط در نزدیکی زمین اتفاق می افتد، زیرا در ارتفاع کروز کابین توسط هوای منحرف شده توربین تحت فشار سطح زمین قرار می گیرد. تفاوت بین فشار اتمسفر پایین حاکم در خارج و فشار کابین، پس از آن آب فاضلاب را وارد سیستم فاضلاب می کند.
