Вакуумные насосы — характеристики, конструкция, применение

Вакуумный насос требуется во многих областях производства, где необходимо достичь условий вакуума. Однако из-за большого разнообразия моделей, следует разбираться в строении машины, правилах применения, а также понимать условия эксплуатации, чтобы отдать предпочтение правильных характеристиками оборудования.

Содержание:

1. Классификация вакуумных промышленных насосов по диапазону давления
2. Масляный насос — принцип работы
3. Водокольцевой вакуумный насос — конструкция
4. Диафрагменный вакуумный насос
5. Спиральный вакуумный насос
6. Двухступенчатый вакуумный насос — особенности откачки
7. Турбомолекулярный насос — особенности строенияv
8. Сухой криогенный насос
9. Шланги, фильтры, клапаны — правила по замене деталей
10. Основные производители вакуумных насосов

Классификация вакуумных промышленных насосов по диапазону давления

Классификация вакуумных промышленных насосов по диапазону давления

Вакуумные промышленные насосы по диапазону давления подразделяются на три большие группы:

• первичные или форвакуумные;
• вторичные;
• дожимные.

В каждой группе есть определенные виды оборудования, которые отличаются строением. Также у каждого есть свои преимущества: рабочее значение давления, работоспособность и способы обслуживания.

Независимо от строения, принцип работы вакуумного насоса остается неизменным. Его роль заключается в удалении молекул воздуха или газа в специальном отсеке.

С уменьшением давления в отсеке, дальнейшее удаление воздушной смеси становится экспоненциально труднее. По этой причине промышленные агрегаты должны работать в большем диапазоне.

Есть 5 групп, по которым подразделяется разброс давления:

• низкий вакуум – больше атмосферного, но не превышает 1 торр;
• средний – от 1 до 10-3 торр;
• высокий – от 10-3 до 10-7 торр;
• сверхглубокий – от 10-7 до 10-11 торр;
• экстремальный – свыше 10-11 торр.

Вакуумные машины соответствуют описанным рамкам следующим образом: первичные относятся к первой группе, бустерные или дожимные ко второй, а остальные относятся к вторичным машинам.

Масляный насос — принцип работы

Один из видов агрегатов – вакуумный масляный насос. Его особенностью является наличие масла в системе, что позволяет продлить срок службы ротора, а также создает дополнительную герметичность. У оборудования есть особенность функционирования.

Масляный насос — принцип работы

Помимо описанных преимуществ вещества в системе, также стоит отметить, что оно участвует в системе охлаждения, отводя тепло. Специальный контейнер устанавливается в зоне повышенного давления нагнетателя в нижней части отсека маслоотделителя. Проемы для проникновения смазки располагаются во всасывающей области станка, которая соответствует зоне низкого давления.

Суть функционирования заключается в подаче смазывающего вещества на пластины ротора с целью повышения компрессионных свойств. Забор масла происходит за счет перепадов давления между нагнетающей и всасывающей камерой через масляные тоннели.

Далее происходит впрыск вещества на всасывающие зоны. После масло направляется к лопастям вместе с воздушной смесью в виде масляного тумана.

Чтобы в последующем частицы смазки не проникли в атмосферу и рабочую зону, фильтр на выходе воздушной смеси задерживает и удаляет за счет выпускного штуцера.

Водокольцевой вакуумный насос — конструкция

Наиболее популярным считается вакуумный водокольцевой насос простого действия, где нагнетание и всасывание воздушной смеси осуществляется вдоль оси.

Водокольцевой вакуумный насос — конструкция

Механизм агрегата состоит из цилиндрического барабана, у которого есть входное и выходное отверстие. Они дополнены прокладками.

Внутри кольца агрегатирован ротор с пластинами, которые разграничивают активную зону на части различного объема.

Каждая делать установлена таким образом, чтобы не касаться друг друга. Это уменьшает износ элементов, и исключает необходимость в обслуживании и ремонте.

Конструкция представлена горизонтально с осевыми магистралями воздушной смеси через выхлопное и всасывающее окно. Материалом послужил чугун или сталь.

В зависимости от модели и конструкции агрегата, можно выбрать устройства со следующими техническими характеристиками:

• интенсивность откачки – от 1.1 – 1.2 м³;
• мощность мотора – от 4-40 кВт;
• масса оборудования – от 25 кг до 2 т и выше.

Выбирать машину следует, исходя из объемов поставленных задача. Правильно подобранный агрегат должным образом оптимизирует работу.

Диафрагменный вакуумный насос

Диафрагменный вакуумный насос

Устройство мембранного вакуумного насоса схематично можно представить следующими элементами:

• активной диафрагмой или мембраной;
• главный отсек агрегата;
• поршень, который соединяет диафрагму с приводным валом;
• кривошипно-шатунное устройство;
• штоки, которые предотвращают обратное всасывание воздушной смеси;
• патрубки на вход и выход.

Существуют модели с одной и двумя камерами. Популярными считаются однокамерные устройства. Они просты в использовании и обслуживании.

У двухкамерных агрегатов блоки могут сопрягаться друг с другом по последовательной или параллельной схеме. Они требуются для работы с повышенным давлением.

Диафрагмы для такого оборудования подразделяются на три группы.

1. Высокая степень сжатия достигается за счет использования простых по строению мембран плоского типа. Соединение со штоком осуществляется благодаря отверстию, сделанному в центральной части. Однако этот проем является и недостатком, поскольку становится причиной разгерметизации. Из-за чего диафрагма может пропускать воздушную смесь во второй отсек.
2. Формованные. Соединение с клапаном возможно за счет винта, запрессованного в выпуклый диск. Он монтируется с обратной стороны рабочей камеры. Такая особенность исключается возможность контакта газов с металлическими крепежами. Однако работоспособность агрегатов меньше, чем у первых, из-за меньшей упругости диафрагмы.
3. Структурированная. Такие насосы обладают большей производительностью и сроком службы. Диафрагмы имеют повышенные механические свойства. В таком оборудование практически исключено просачивание газа.

Стоит обратить внимание, что от типа выбранной диафрагмы зависит продолжительность исправной работы и производительность установки.

Спиральный вакуумный насос

Спиральный или безмасляный вакуумный насос зарубежного или российского производства работают без смазывающего вещества, из-за чего их также называют сухими агрегатами. При этом они обладают повышенной интенсивностью откачки во всем активном диапазоне.

Спиральный вакуумный насос

Оборудование оснащено спиралями Архимеда, которые перемещаются относительно друг друга. Один элемент монтирован эксцентрично к другому и движется по траектории орбиты относительно неподвижной спирали.

Образование вакуума происходит за счет уменьшения замкнутых серповидных проемов, которые располагаются между деталями. Движение воздушной смеси происходит снаружи внутрь, из-за чего и удаляется.

Герметизация между ротором статором достигается за счет прокладки из полимера PTFE. Это позволяет исключить применение масла. Такими машинами достигается давление в 1 мбар, а производительность варьирует от 5 до 46 м³/ч.

Двухступенчатый вакуумный насос — особенности откачки

Двухступенчатые вакуумные насосы требуются для образования вакуума до 1x10-4 мбар абс. Достижение такого результата происходит за счет откачивания воздушной смеси из замкнутого герметичного отсека. Кроме того, машина обеспечивает необходимый уровень предварительного разрежения и исправно работает на уровне вакуума, который близок к предельному.

Двухступенчатый вакуумный насос — особенности откачки

Такой агрегат также называют вакуумным лабораторным насосом. Это связано с областью применения, а именно в исследовательской деятельности: технические института, опытно-экспериментальные лаборатории, фармацевтика.

Рассматривая особенности вакуумного насоса для откачки воздуха, следует сравнить двухкамерные с агрегатами, у которых одна ступень.

У двухступенчатых камеры не функционируют независимо друг от друга. Выходной проем первой сопрягается манифольдом с входным проемом второй ступени. В итоге воздушная смесь поступает в первый отсек, а после направляется во второй. Из-за этого возрастает глубина вакуума.

Ключевым преимуществом агрегата является дополнительная система очистки воздушной смеси, а также возможность формировать увеличенное давление на выходе.

Турбомолекулярный насос — особенности строения

Турбомолекулярный насос — особенности строения

Существует 4 типа турбомолекулярных агрегатов, у которых свои особенности строения:

• с двумя потоками;
• с одним потоком;
• с лопастями;
• с активными колесами дискового типа.

Также по конструкции машины можно разделить на 4 крупные группы.

1. Цилиндрической формы. Внутри ротора располагаются кольцевые магистрали. Конструкция имени Геде.
2. Цилиндрическая форма. На поверхности мотора монтированы магистрали спирального типа. Обычно такую машину называют оборудованием Хольвека.
3. Дисковая форма. Здесь спиральные магистрали направлены от наружного диаметра к диску. Такое строение называют оборудованием Зигбана.

Отдельно стоит описать модель, представленную Беккером. В корпусе устройства монтированы стационарные статорные диски. Ротор – это вал с колесами, которые имеет такую же форму, что и прошлые элементы. Также встречаются лопаточные, где пластины агрегатированы под углом к торцовой поверхности втулки.

Данная модель техники функционирует за счет статорного и роторного диска, которые оснащены радикальными осмии магистралями. Стенки расположены под углом от 15 до 40 градусов по отношению к плоскости круга.

Стоит отметить, что магистрали статора находятся зеркально по отношению к ротору. Между валом механизмов есть проемы, за счет которых осуществляется движение воздушной смеси в стороны выхода. Такая система создает перепад давлений и становится причиной формирования разреженной среды.

Сухой криогенный насос

Сухой криогенный агрегат применяется в сферах, где требуется достичь вакуума в рамках от 10^-3 до 10^-10 Торр. В сравнении с масляными и турбомолекулярными, эти представители просты в использовании, формируют активную откачку воздушной смеси, а также не загрязняют откачиваемый объем.

Сухой криогенный насос

С помощью этого оборудования получается решить проблему зависимости давления паров от температуры. Дело в том, что установка не транспортирует молекулы воздуха, а замораживает их. Поэтому в машинах нет перемещающихся элементов или жидких веществ, которые вступают в контакт с вакуумом.

Несмотря на разновидность техники, принцип работы криогенного аппарата не меняется. Разреженная среда формируется за счет удаления молекул воздушной смеси из герметично закрытого объема.

Устройство вымораживает частицы до твердого состояния, из-за чего снижается давление и образуется вакуум. Чтобы заморозить воздушную смесь, в устройстве находится система охлаждения замкнутого типа с гелием в качестве рабочего вещества.

Преимущество применения такого насоса заключается в минимальном техническом уходе.

Шланги, фильтры, клапаны — правила по замене деталей

Главное правило замены деталей вакуумных насосов – нарушенная работа агрегата. Какую именно запчасть следует обновить, зависит от типа поломки.

Шланги, фильтры, клапаны — правила по замене деталей

Машина не дает достаточного давления. Тогда следует оценить состояние масла, оценить на наличие протечки на входе или вакуумной системы, проверить фильтры на загрязнение, убедиться в целостности прокладок и лопастей, если они присутствуют.

Нет запуска. Вероятно проблема в размере проводов, что становятся причиной низкого напряжения или мотор поврежден либо заклинил.

Заклинивание агрегата. Это говорит о проникновении посторонних частиц или наличии коррозии в вакуумной системе.

Наличие сильных шумов. Оцените состояние мощности мотора, проверьте целостность лопастей, подшипников и клапанов. Возможно, используете некачественное масло.

Перегрев. В данном случае проблема в засоренных шлангах, неисправной вентиляции или недостаточном количестве масла.

Также существуют общие правила, которые следует соблюдать при замене запчастей.

1. Обновление деталей проводится только на отключенном от сети оборудовании.
2. Нельзя приступать к демонтажу сразу после отключения оборудования. Необходимо подождать пару минут.
3. Следует использовать только рекомендованные производителем запчасти и рабочие вещества, в том числе и масло для вакуумных насосов хорошего качества.

Помимо этих общих правил, также следует понимать, что работы по ремонту должны проводить исключительно квалифицированные профессионалы с использованием специального оснащения.

Основные производители вакуумных насосов

Основные производители вакуумных насосов

На рынке масса производителей вакуумных насосов, но популярных среди них семь:

• BUSCH;
• Becker;
• Elmo Rietschle;
• NASH;
• Robuschi;
• Pfeiffer Group;
• Samson Pumps.

Из-за большого количества моделей вакуумных насосов, бывает сложно выбрать необходимую машину. В таком случае следует учитывать условия, в которых будет эксплуатироваться агрегата, а также поставленные задачи. Если все сделать правильно, то это обеспечит лучшую работу производства.