Вакуумный насос масляный принцип работы: Такой страницы не существует

Принцип работы вакуумного насоса, устройство и особенности

Вакуумный насос, устройство, принцип работы которого будут описаны ниже, представляет собой оборудование, которое используется для откачки и удаления паров или газов до заданного уровня давления. Последний еще называется сантехническим вакуумом.

Развитие вакуумной техники стартует в 1643 году. Тогда впервые было измерено атмосферное давление. Во второй половине XIX века человечество вступило в технологический этап создания вакуумной техники и приборов. Это было связано с возникновением ртутно-поршневого насоса, что произошло в 1862 году.

Принцип работы

Принцип работы вакуумного насоса заключается в том, что откачка обеспечивается изменением объема рабочей камеры. Такие объемные насосы применяются для получения предварительного разряжения, который называется форвакуумом. Сюда следует отнести насосы:

• ротационные;
• жидкостно-кольцевые;
• поршневые.

Наибольшую популярность в вакуумной технике получили насосы вращательного типа. Если же речь идет о высоко-вакуумных насосах, то к ним следует отнести турбомолекулярные, пароструйные и паромасляные насосы. Молекулярные производят откачку за счёт передачи молекулами газа движения от твердой, парообразной или жидкой поверхности, последняя из которых двигается с высокой скоростью.

К ним относятся эжекторные, водоструйные, диффузионные, молекулярные устройства с одинаковым направлением движения поверхностей и молекул газа. К тому же классу можно отнести турбомолекулярные агрегаты, у которых движение твердых поверхностей закачиваемого газа происходит взаимно-перпендикулярно.

Устройство и особенности работы вакуумного усилителя тормозов

Если вы спросите у человека преклонного возраста, когда-либо водившего советский автомобиль, каково было тормозить на большой скорости, то он однозначно ответит: было тяжело. Приходилось вдавливать педаль тормоза в пол, зачастую даже вставать, перенося весь вес на одну ногу. Изобретение и быстрое внедрение усилителей тормозов позволило решить эту проблему.

А в чем же проблема, спросите вы? В том, что торможение, сильно зависящее от физического состояние водителя, далеко не всегда может быть эффективным. Да и автомобиль со столь несовершенным тормозом по очкам комфортности езды уж точно будет проигрывать своему нынешнему собрату.

Давайте разберемся с устройством наиболее распространенного усилителя тормоза и рассмотрим, какие у него бывают неисправности.

Коротко о сути

Тормозная система современных автомобилей по большей части является гидравлической. Об особенностях ее работы рассказывалось в отдельном материале Авто.про. Так называемому усилителю тормоза там практически не было уделено внимания, а значит, его особенности мы рассмотрим здесь.

Дополнительно об особенностях работы

Если вас заинтересовал принцип работы вакуумного насоса, то следует ознакомиться с этой темой более подробно. Этот процесс не столь легок, каким может показаться на первый взгляд. Следует начать с того, что анализ внутреннего устройства таких агрегатов, создающих вакуум, указывает, что почти все устройства данного типа функционируют по принципу вытеснения, что можно сравнить с принципом действия объемных насосов. Они используются для откачки продуктов распада разных смесей и воды.

Создаваемый вакуум, а вернее его величина, зависит от герметичности пространства, которая возникает вследствие работы механизмов насоса, среди них следует выделить:

• колеса;
• специальные пластины;
• золотники.

Принцип работы вакуумного насоса сводится к тому, что агрегат должен выполнить два условия, первое из них выражено в понижении давления в замкнутом пространстве, тогда как второе заключается в выполнении предыдущего условия за определенный промежуток времени. При этом важно, чтобы последовательность условий была сохранена.

Когда газовая среда будет вобрана оборудованием, а давление не окажется понижено до нужной величины, то потребуется использование форвакуумного аппарата. Это, в свою очередь, снизит давление газовой среды. Данный принцип предполагает возможность последовательного присоединения насосов.

Принцип работы вакуумного насоса должен предполагать использование вакуумного масла, что исключает газовые утечки через зазоры трущихся деталей. Благодаря использованию масла, есть возможность уплотнить и полностью перекрыть зазоры. Это масло выступает в качестве отличного смазочного средства.

Как сделать вакуумный насос – подготовка и план работ

Изготовить агрегат для использования в быту своими руками достаточно просто. Хорошим вариантом самодельного прибора станет вакуумный насос из компрессора от холодильника. Для изготовления потребуется подготовить:

• Компрессор от холодильника;
• Фольга из латуни;
• Стальной уголок, размером 2,5×2,5 см;
• Устойчивые к воздействию масел трубки;
• Кусок линолеума;
• Сварочный аппарат и плоскогубцы;
• Паяльник и ножовка для работы с металлом.

Процесс изготовления насоса своими руками выглядит следующим образом:

1. Вначале потребуется спилить верхнюю часть компрессора ножовкой;
2. Далее нужно извлечь мотор, подвешенный на пружинах внутри корпуса;
3. После этого необходимо соединить медные трубки из корпуса с подготовленными трубками, имеющими устойчивость к маслу. При этом трубки должны состыковаться с плюсом и минусом на моторе. Лишние части потребуется срезать;
4. Разрезанный корпус нужно оборудовать крышкой. В закрытом положении между крышкой и корпусом должны оставаться открытые стыки, чтобы масло могло стекать вниз. Крышку лучше всего изготовить из фольги, применив паяльник. Внешнюю часть элемента нужно обить линолеумом, а к внутренней поверхности прикрепить ребра жесткости.

Вакуумный насос из компрессора, изготовленный своими руками, прослужит длительное время и будет незаменимым помощником в быту. Благодаря простоте конструкции из подручных материалов, владельцу будет очень просто выполнить ремонт, не покупая дорогостоящие запчасти.

Устройство насоса Рутса

Принцип работы роторного вакуумного насоса был описан выше, а вот информацию о его устройстве вы сможете отыскать в этом разделе. Упомянутые насосы можно отнести к категории вытесняющих роторных вакуумных насосов, которые работают на сухом ходу. Среди основных составляющих оборудования следует выделить:

• двигатель;
• выпускной патрубок;
• лабиринтные уплотнения;
• перепускной клапан;
• индикатор уровня масла;
• неподвижный подшипник;
• свободный подшипник;
• камеру всасывания;
• отвод масла;
• выпускной канал.

На двух боковых поверхностях расположены подшипники вала ротора. Для того чтобы обеспечить неравномерное тепловое расширение между поршнем и корпусом, они сконструированы в качестве неподвижных подшипников и уплотнительных внутренних колец с разных сторон. Подшипники обрабатываются маслом, которое нагнетается из брызговиков. Приводной вал выводится наружу и изолируется кольцами радиаторного вала.

Кольца выполняются из фторкаучука, а после смазываются уплотняющим маслом. Кольца, располагающиеся на рукаве, необходимы для защиты вала, их, кстати, при необходимости можно заменить. Если снаружи необходимо герметичное уплотнение, то оборудование можно привести в движение с помощью муфты со стаканом и магнитами.

Вакуум насос

Вакуумные насосы – это инструмент для создания вакуума, без которого не возможно было бы протекание многих процессов. На сегодняшний день множество операций предполагают создание вакуума.

Вакуумные насосы применяются:

• для проведения лабораторных исследований и физических экспериментов;
• в ходе изучения элементарных частиц;
• для испытаний, имитирующих космические условия;
• в металлургическом производстве;
• при напылении пленки;
• в производстве полупроводников;
• в масс-спектрометрии;
• в оборудовании для прессования;
• при литье;
• вакуумной формовке;
• фармацевтике;
• пищевой промышленности;
• вакуумной упаковке;
• и многих других сферах.

Во всех этих сферах применяются насосы с различным принципом действиях, а так же с различными техническими характеристиками. Некоторые установки производят быструю откачку воздуха на низком и среднем вакууме, но не способны создавать низкое значение остаточного давления.

Для создания низкого вакуума можно использовать водокольцевой, пластинчато-роторный, двух-роторный, кулачковый, спиральный и диафрагменный насос. Самая низкая производительность среди всех установок у диафрагменного насоса. Он, как правило, применяется в лабораториях для создания невысокого остаточного давления с невысокой скоростью откачки. При этом у него есть одно несомненное преимущество – возможность работать с агрессивными газами, хоть и с невысокой скоростью. Кроме этого он не загрязняет откачиваемую среду.

Создать средний вакуум можно при помощи некоторых пластинчато-вакуумных, двух-роторных, кулачковых, спиральных насосов. Все эти установки могут выполнять функцию форвакуумного насоса, т. е. создавать предварительное разряжение в системе, для дальнейшего использования высоковакуумного насоса.

Самой популярной моделью, из вышеперечисленных является пластинчато-роторная модель, поскольку она обладает высокими скоростными характеристиками, а также может создать более высокое остаточное давление. При этом существуют модели, которые предназначены для проведения чистой откачки воздуха или газовой смеси, которая осуществляется благодаря отсутствию в системе вакуумного масла.

Высокий вакуум можно создать, используя турбомолекулярный, диффузионный, криогенный и паромасляный насос. Они же, в купе с форвакуумными насосами способны создать глубокий вакуум. Большинство вакуумных установок, которые предназначены для создания сверхвысокого давления, не имеют механически движущихся элементов. Единственным насосом, который использует центробежную силу привода, является турбомолекулярный насос.

ВВН и принцип его функционирования

Принцип работы вакуумного насоса ВВН тоже основан на создании среды для отсасывания паров и газов. В качестве главного узла таких устройств выступает круглый барабан, в котором находится ротор с лопатками. Когда ротор начинает вращаться, вода прижимается к стенкам барабана под действием центробежной силы. Вследствие этого образуется кольцо.

Ротор находится в стороне от центра, благодаря этому под ним образуется полость, которая разделена на ячейки разного объема. Когда ячейка находится на краю полости, она обладает незначительным объемом, что называется всасывающим окном. Однако при вращении объем возрастает, и в этой кондиции происходит засасывание газа. Объем становится максимальным, а ротор делает еще один круг. Из этого понятно, что принцип работы в этом случае основан на центробежной силе.

Как работает ВВН

Водокольцевой вакуумный насос – это наиболее популярный тип оборудования, используемого для откачивания газовых сред из замкнутых объемов. Для функционирования таких устройств нужна жидкая рабочая среда, в качестве которой преимущественно используется вода (реже – масло, тосол, щелочи, кислоты и другие вещества). Конструктивная схема насосов данного типа включает в себя колесо с лопатками, которое является основным рабочим органом таких устройств.

Принцип, по которому работают ВВН, достаточно прост. Заключается он в следующем.

• Под воздействием вращения лопаточного колеса, создающего центробежную силу, жидкость отбрасывается к стенкам рабочей камеры, формируя по ее внутреннему периметру водное кольцо.
• В центральной части рабочей камеры в результате протекания вышеописанного процесса создается зона разрежения, что и обеспечивает всасывание откачиваемой газовой среды в такую камеру через входной патрубок.

Принцип работы и основные детали насоса ВВН

Следует иметь в виду: принцип работы вакуумных насосов данного типа подразумевает, что жидкая рабочая среда постоянно нагревается, поэтому ее необходимо регулярно менять.

Устройство и принцип действия водокольцевых вакуумных насосов достаточно просты, что обеспечивает высокую надежность такого оборудования, а также простоту его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

Водокольцевые вакуум-насосы не требуют очистки перекачиваемых газов и способы работать в круглосуточном режиме

Принцип функционирования вакуумного насоса для двигателя

Принцип работы вакуумного насоса дизеля может заинтересовать автолюбителя. Если проводить сравнение с бензиновыми двигателями, где есть дроссельная заслонка и возможность создания разряжения для использования с разными целями, в дизельном двигателе нет дроссельной заслонки, как и описанной выше возможности. Поэтому в дизельных моторах для создания разряжения используется насос. Он дополнен эксцентрично установленным ротором с перемещающейся пластмассовой лопастью, разделяющей полость на две части.

Вакуумный лабораторный насос — разновидности

Вакуумный лабораторный насос — разновидности

Для проведения исследований нередко требуется установить вакуумный насос в лаборатории. В зависимости от поставленных задач используют:

• мембранные устройства;
• поршневые аппараты;
• пластинчато-роторные приборы.

Обращают внимание на возможность выдавать вакуум в низком и среднем или сверхвысоком диапазоне. Принцип функционирования разделен на механический и физико-химический. Градация позволяет связывать газы или заниматься переносом в нужную емкость.

1. Мембранные модели сумеют переносить перепады температуры, взаимодействовать с агрессивными субстанциями без загрязнения окружающей среды.
2. Поршневые вакуумные устройства имеют низкий уровень погрешности (1%). Корпус изготавливают из алюминия. Внутри устанавливают различные виды двигателей.
3. Пластинчато-роторные механизмы неприхотливы и гарантируют продуктивность. Множество циклов не ухудшит характеристики. Замена элементов происходит один раз за несколько лет.

Чистый глубокий вакуум обеспечат сухие пластинчато-роторные агрегаты. Масляные приборы применяют реже, если это не помешает проведению исследований.

Дополнительные нюансы

Когда происходит вращение ротора и перемещение в нём лопасти, одна часть полости увеличивается в объеме, тогда как другая – уменьшается. Забор воздуха из вакуумной системы происходит на одной стороне всасывания, а после воздух вытесняется через канал.

Он используется для охлаждения узлов конструкции. Масло подается через канал, идет вдоль головки цилиндра, а после поступает к насосу. Используется масло не только для смазки, но и для уплотнения лопасти в рабочей полости. Привод осуществляется от коленчатого и распределительного вала, в последнем случае насос совмещается с топливоподкачивающим насосом системы.

Турбомолекулярный насос

Основное применение турбомолекулярного насоса – это быстрое создание высокого и сверхвысокого вакуума в герметичном объеме. Он, в отличие от остальных установок, выполняющих эту задачу, имеет объемный принцип работы. Кроме этого, турбомолекулярная установка способна самостоятельно поддерживать установленное давление. Это свойство ценится предприятиями, которые создают авиационные детали.

Установки используются для исследований с использованием глубокого вакуума. Создавался турбомолекулярный насос для того, чтобы заменить низкопроизводительны пароструйный. Он имеет совершенно другую конструкцию, но при этом обеспечивает более высокую скорость откачки. В состав конструкции входит вал с дисками, корпус, ротор и электрический привод.

Создание турбомолекулярных насосов, это сложный и высокоточный процесс. При изготовлении используются только качественные материалы, способные выдерживать высокую нагрузку. Сжатие газов происходит за счет наличия большого количества лопастей, которые вращаясь, затягивают их в центральную часть, и проталкивают к выходному отверстию.

Принцип действия водяного насоса

Принцип работы вакуумного насоса для воды заключается в процессе вытеснения. При работе откачка воды осуществляется в результате изменения параметров рабочей камеры. Объем вакуума связан с уровнем герметичности рабочего пространства, которое регулируется, что позволяет снизить или увеличить давление в определённом месте до нужной величины.

Водяной вакуумный насос, принцип работы которого может заинтересовать потребителя, как правило, имеет цилиндрическую форму. Внутри располагается импеллер или вал с колесом, что обладает специальными лопастями. Импеллер выступает в качестве основного элемента. Колесо вращается в корпусе, который заполнен рабочей жидкостью. В результате вращательных движений лопасти захватывают воду, которая растекается по стенкам. Возникает центробежная сила, провоцирующая появление кольца из жидкости. Внутри образуется свободное пространство, которое называется вакуумом.

Выбираем насос

Устройство и принцип действия вакуумного насоса напрямую зависит от поставленных перед ним задач. За последние десятилетия было придумано множество схем и создано немало разновидностей подобных агрегатов, которые ныне активно используются в промышленности и быту. Естественно, бытовые модели отличаются более слабыми характеристиками, имеют относительно небольшие габариты. Чаще всего их используют для откачки воды.

Манипуляции с рабочей камерой позволяют аппарату перекачивать огромные количества жидкости за минимальное время. Впрочем, это далеко не всё, на что способно вакуумное оборудование. Взять, к примеру, контейнеры с насосом, предназначенные для длительного хранения продуктов после герметизации.

Особенности вакуумного насоса

Вакуумные водяные насосы обладают определенными особенностями, среди них следует выделить:

• незначительный уровень шума и вибрации;
• высокую производительность;
• высокую прочность конструкции;
• хорошую скорость подачи и закачки воды;
• большое давление запуска;
• экологичность.

Дополнительной отличительной особенностью можно выделить изотермическую герметизацию. Агрегат превосходно справляется с откачкой газов и паров, а также способен отводить жидкости, делая это одновременно. Довольно часто такое оборудование имеет встроенный грязеотделитель.

Принцип работы пластинчатого роторного насоса

Пластинчато-роторные вакуумные насосы, принцип работы которых заключается в вытесняющем действии, представляет собой оборудование с масляным уплотнением. Система имеет в составе:

• корпус;
• лопасти;
• внецентренно установленный ротор;
• вход и выход.

Масляное уплотнение устанавливается на выпускной клапан, который разработан по подобию вакуумного предохранительного клапана. В процессе работы он находится в открытом состоянии. Рабочая камера располагается внутри корпуса, а лопасти ротора разделяют камеру на два отсека, разные по объему. Как только устройство будет включено, газ поступит в расширяющую камеру, пока его не перекроет второй лопастью.

Пластинчато-роторный масляный насос

Пластинчато-роторный масляный насос

Используя пластинчато-роторный масляный насос, необходимо помнить о таких нюансах:

1. За счет масла охлаждаются детали, и создается уплотнение. Оно выходит из резервуара по трубкам, смазывая поверхность статора и возвращая нужные порции в камеру сжатия. Чтобы масло не попадало в перекачиваемый поток, систему дополнительно оборудуют клапанами.
2. Чтобы избежать потерь масла, используется масляная ловушка для вакуумного насоса. Она улавливает и масляный туман.
3. Во время эксплуатации оборудования нужно контролировать, чтобы показатели масла в смотровом окне не превышали допустимой нормы. Если оно меняет свой цвет, нужно заменить его. Слив разрешается производить при полном охлаждении агрегата, чтобы избежать ожогов.
4. Необходимо использовать масло марок, указанных в инструкции, не смешивая разные виды.

Перед использованием масляного пластинчато-роторного аппарата следует проверить оборудование на соответствие заявленным техническим характеристикам и требованиям ГОСТ.

Что еще следует знать о работе роторного насоса

Газ внутри сжимается, пока не будет открыт выпускной клапан под давлением. Если применяется газовый балласт, то открывается наружное отверстие, сквозь которое газ выпускается в камеру всасывания, расположенную на передней стороне. Такое оборудование имеет еще второе название – вакуумный насос масляный, принцип работы данного устройства был описан выше. В качестве рабочей жидкости выступает масло, которое выполняет несколько функций. Оно смазывает подвижные части и заполняет пространство под выпускным клапаном. Заполняются маслом и узкие промежутки между выходом и входом. Рабочая жидкость уплотняет зазор между рабочей камерой и лопастями, обеспечивая оптимальное равновесие температуры за счет теплообмена.

Особенности замены

Замену вакуумного устройства производят на основании таких принципов:

1. Механизм для замены либо их комбинация должны иметь производительность с показателями соответствующими характеристикам заменяемого агрегата при равнозначных условиях всасывания.
2. Заменяющий механизм либо комбинация должны гарантировать обеспечение необходимого объёма вакуума.

К замене устройства нередко выдвигают ряд дополнительных требований, среди которых особое место занимают:
Устройство и принцип работы плунжерного насоса

• Стойкость материалов к воздействию агрессивной среды;
• Отсутствие рисков смешивания неблагоприятной среды с газом или жидкостью.

Вакуумные водокольцевые насосы лучше всего функционируют в паре с гидравлическими. Они используются в качестве вспомогательного оборудования для обеспечения работоспособности больших центробежных насосов. С их помощью на насосных станциях устанавливается «самовсасывающий режим». Экономия затрат достигается за счёт относительно небольшой заглублённости механизмов. Когда время запуска не критично, используют агрегат более медлительный, чем заменяемое устройство.

Важно! Серийный водокольцевой насос, применяемый по стандартной схеме, совершенно не подходит для откачки токсичного газа, поскольку последний может соединиться с балластной жидкостью.

Вакуумный масляный насос — как работает устройство с масляным компонентом, особенности конструкции

Вакуумный масляный насос используют в разных сферах деятельности, где нужно создать разрежение за счет откачивания газообразной среды. В таких устройствах в качестве рабочей жидкости, уплотняющей смеси или средства для смазки деталей используют вакуумное масло.

Содержание:

1. Насос масляный вакуумный принцип работы
2. Как устроен вакуумный масляный насос в зависимости от вида
3. Масляный насос для лабораторий
4. Ремонт насосов с масляным компонентом

Насос масляный вакуумный принцип работы

Масляный вакуумный насос принцип работы имеет следующий: В рабочей камере установлен находится элемент с прорезями, который вращается. Прорези оснащены шиберами, разделяющими камеру на две полости. За счет вращения ротора втягивается воздух из всасывающей камеры. После чего он сжимается и выбрасывается в специальную камеру. Во время этого процесса между камерами меняется объем, за счет чего и создается разрежение.

Насос масляный вакуумный принцип работы

Функционирование агрегата обеспечивается маслом. Оно смазывает зазоры, отводит тепло, чтобы охладить устройство. Резервуар для него находится со стороны нагнетания на дне нижней камеры. В связи с перепадами давления в камерах масло через трубки попадает в масляную камеру и впрыскивается между элементами.

Так как жидкость контактирует с откачиваемой средой, то она подвергается ее воздействию. Поэтому ее выбирают в зависимости от конкретной области применения. Противопоказано смешивать несколько видов масла, это может вывести из строя всю систему и ремонт не поможет исправить ситуацию.

Как устроен вакуумный масляный насос в зависимости от вида

Как устроен вакуумный масляный насос в зависимости от вида

Выделяют несколько видов масляных аппаратов:

1. Пластинчато-роторные. Пластинчато-роторный масляный насос откачивает воздух и газы. Главным элементом конструкции является собранный на валу электродвигателя ротор. Средняя скорость откачки позволяет использовать агрегат в небольших закрытых системах. Рабочая камера устройства делится на две полости, а движения газовой среды добиваются за счет перемещения ротора и лопастей. Газ нагнетается из камеры в камеру, открывает выпускной клапан и среда стравливается в камеру всасывания. Чтобы не допустить соединения масла и откачиваемой среды, устанавливают фильтр масляный для вакуумного насоса.
2. Винтовые. В составе винтовые роторы, которые вращаясь, меняют давление внутри корпуса. В агрегатах может быть от одного до трех винтов. Одновинтовые устройства имеют стандартную конструкцию, но отличаются наличием резиновой обоймы. Остальные задействованы в производствах, где требуется откачивать пары газы и воздух. Благодаря тому, что элементы агрегата смазываются маслом, во время функционирования нет чрезмерного шума и вибрации.
3. Поршневые. В качестве центрального элемента у таких агрегатов выступает вытеснитель, выталкивающий газы из камер. Существуют модели с приводом и аппараты прямого действия. В большинстве агрегатов установлены электродвигатели на 220 вольт. Но есть варианты на 12 и 24 вольта. Электродвигатели оснащены защитой, выключающей агрегат при нагреве до 130 градусов и до его охлаждения.

Наиболее популярными в промышленности и быту являются вакуумные пластинчато-роторные масляные насосы.

Масляный насос для лабораторий

В лабораториях чаще всего используют пластинчато-роторные масляные агрегаты. За счет этих аппаратов добиваются оптимального уровня разрежения. В их конструкции присутствует газобалластное устройство, позволяющее отсасывать пары.

Масляный насос для лабораторий

Масляное уплотнение в агрегатах обеспечивает высокую производительность. Используют разные модификации одно- и двухступенчатых насосов.

Одноступенчатый лабораторный масляный вакуумный насос обладает такими преимуществами:

1. Отличаются повышенной прочностью и способностью удерживать масло в рабочем режиме.
2. Простые в установке и компактные.
3. Вал вращается с оптимальной частотой, обеспечивая эффективность выполнения заданных функций.
4. Не нуждаются в частом техническом обслуживании.
5. Во время эксплуатации не доставляют неприятностей.

Двухступенчатые роторные масляные агрегаты рассчитаны для лабораторий. С их помощью можно выявлять утечки и проводить физические исследования. Практикуют совмещение аппаратов с микроскопами и инструментами для анализа. Их часто используют в качестве форвакуумных во время использования турбонасосов. С их помощью можно выполнять дистилляцию, сушку, откачивать пар и другие процессы, если поменять некоторые настройки.

Агрегаты имеют повышенную производительность в условиях предельного вакуума с газобалластом или без него. Благодаря этому можно подобрать оптимальный режим работы с учетом проводимой операции. Аппараты, которые используют в лабораториях, имеют массу преимуществ:

• создают низкие частотные помехи;
• оснащены различными системами защиты и эффективной системой смазки элементов;
• обладают масло непроницаемостью. Ее добиваются за счет уплотнения вала и применения штампованных прокладок;
• оснащены смотровым стеклом.

Такое оборудование применяют в научно-исследовательской деятельности, для сушки сублимацией. С его помощью создают разрежение для лабораторной установки. Изготовители предлагают много моделей для исследований и оборудования для них.

Ремонт насосов с масляным компонентом

Ремонт насосов с масляным компонентом

Техническое облуживание и ремонт вакуумных масляных насосов необходимо приводить регулярно, так как в ходе эксплуатации оборудования:

• Ухудшаются свойства рабочей жидкости.
• Стареют уплотнительные элементы.
• Скапливается грязь и агрессивные вещества внутри прибора.
• Выходят из строя выхлопные фильтры.

Обычно, пользователи обнаруживают неисправность, когда аппарат останавливается во время работы, хотя проблемы можно заметить и заранее. Поэтому важно устранить ухудшение и провести обслуживание раньше, чем насос полностью выйдет из строя.

Профилактический ремонт состоит из нескольких этапов:

1. Заводят журнал. В нем указывают сроки ремонта и компоненты, которые были заменены.
2. Проводят осмотр и меняют масло. Новое масло рекомендуют заливать каждые 3000 часов работы. Но можно это делать и чаще, особенно если появились признаки в виде потемнения, твердых элементов в жидкости, неспособности достичь вакуума, молочный цвет, свидетельствующий о примесях в масле. Перед тем, как менять его, агрегат рекомендуют запустить на несколько минут, а потом выключить. После нагревания оно вытечет быстрее. Важно использовать качественное масло, предварительно удалив предыдущее, так как смешивание жидкостей противопоказано.
3. Находят утечку и устраняют ее. В процессе создания разрежения наблюдается испарение большого количества масла, из-за чего корпус покрывается пленкой. Она не дает вовремя заметить утечку. Чтобы обнаружить проблему, необходимо провести проверку шкив, ремней и внутренней части ремня. В случае поломки на них можно увидеть следы масла. Определенное количество жидкости может вытекать через сливной клапан, уплотнение или окно уровня, поэтому эти элементы проверяют в первую очередь. Если проблема в окнах, то остается пятно, которое тянется вниз по корпусу. Важно быстро провести ремонт, особенно если протекает уплотненный вал. Иначе придется полностью менять агрегат.
4. Провести проверку приводных ремней и муфт. Важно, чтобы они были сухими и без следов масла. Появление трещин или следов остекления требует замены. Если менять ремни, то потребуется регулировка двигателя, чтобы напряжение было подходящим для функционирования аппарата.
5. Протестировать разрежение. Если этот показатель отличается от нормы, нужен ремонт.
6. Проверить подшипники. Срок службы механизма напрямую зависит от того, как функционируют подшипники вала. Со временем они изнашиваются, стираются, из-за чего незначительно меняется положение вала. Постепенно это приводит к появлению трения между винтами и роторами, а также другими элементами. Данная проблема приводит к точечному нагреву, обнаружить который можно, прикоснувшись к агрегату. Когда подшипник выходит из строя, кожух и зубчатые передачи могут значительно повредиться. Обнаружить проблему можно, если во время работы агрегата слышен чрезмерный шум или необычные звуки. Проблема есть и если корпус и подшипники слишком горячие.
7. Осмотреть изнутри и почистить. Осмотр и ремонт важно проводить, если устройство уже проработало 3000 часов. Если это маслонаполненный роторный аппарат, то необходимо выполнять проверку лопастей на наличие трещин и признаков износа, чтобы сменить их на рабочие элементы. Лопатки всегда нужно менять комплексно, чтобы обеспечить эффективную эксплуатацию агрегата.

Устранять неполадки лучше не самостоятельно, а обратившись к помощи квалифицированных мастеров. Это поможет избежать ошибок и необходимо менять оборудование.

Пластинчато-роторные насосы с масляным уплотнением

Пластинчато-роторные насосы с масляным уплотнением (или пластинчато-роторные насосы) являются основными насосами в большинстве вакуумных систем, используемых в термической промышленности.

Их также называют «форвакуумными» насосами, когда они используются в сочетании с бустерным насосом или как с бустерным, так и с вторичным («высоковакуумным») насосом, как правило, диффузионного типа. Пластинчато-роторный насос также можно использовать отдельно, когда не требуется высокий вакуум и приемлема более медленная откачка.

Доступны двухступенчатые конструкции, в которых используются два последовательно соединенных ротора внутри насоса. Одноступенчатые конструкции могут обеспечить вакуум 3 x 10 ^-2 Торр (4 x 10 ^-2 мбар), в то время как двухступенчатые конструкции могут достигать 3 x 10 ^-3 Торр (4 x 10 ^-3 мбар).

Рисунок 1 | Поперечное сечение пластинчато-роторного насоса ³ (Рисунок предоставлен Найджелом С. Харрисом, магистром наук, к. физ., автором «Modern Vacuum Practice», 3-е исправленное издание, Kurt J. Lesker Company, 2007 г.)

Учитывая широкое распространение пластинчато-роторных насосов, конструкторам и пользователям промышленного вакуумного оборудования важно хорошо понимать принцип работы этих насосов. В этой серии статей будут рассмотрены принципы работы насосов, конструкции насосов, масла для насосов, конструкции одноступенчатых и двухступенчатых насосов, загрязнение и газовый балласт (ручной и автоматический), общие аксессуары, области применения, поиск и устранение неисправностей и техническое обслуживание насосов.

Принципы работы

Из различных технологий вакуумных насосов пластинчато-роторные насосы считаются мокрыми объемными насосами. Их часто называют «мокрыми» насосами, потому что перекачиваемый газ подвергается воздействию масла, используемого в качестве смазки для обеспечения уплотнения.

По этой причине масло тщательно отбирается и специально разработано для конкретного применения. Положительное смещение указывает на то, что насос работает, механически улавливая объем газа и перемещая его через насос, создавая низкое давление на стороне всасывания.

Конструкция насоса

Пластинчато-роторные насосы (рис. 1) сконструированы таким образом, что статор насоса погружен в масло и содержит ротор, установленный эксцентрично. Ротор содержит две лопасти, которые скользят в диаметрально противоположных пазах. Лопасти могут быть подпружинены, но в противном случае полагайтесь на центробежную силу, чтобы толкать наружу стенку статора. При вращении ротора концы лопастей постоянно соприкасаются со стенкой статора.

Рисунок 2 | Внутренний вид верхней части пластинчато-роторного насоса (любезно предоставлено Edwards Vacuum)

Весь узел (рис. 2) обрабатывается и собирается с жесткими допусками, так что зазор между верхней частью ротора и стенкой статора (часто называемый «уплотнением Доу») составляет приблизительно 0,025 мм (1,0 мил) . Это уплотнение заполнено маслом, обеспечивая уплотнение между входной и выходной сторонами. Масло циркулирует из масляного резервуара внутрь насоса и выбрасывается через выпускной клапан вместе с перекачиваемым газом.

Максимальное давление, достигаемое насосом, ограничивается обратными утечками через уплотнение Duo и выделением смазочного масла. Давление на выходе может достигать 1000 мбар (750 торр), а на входе — всего 0,01 мбар (0,0075 торр), что означает перепад давления на маслонаполненном уплотнении примерно 100 000:1 (1000:0,01). При большем перепаде давления возникает обратная утечка через уплотнение, что представляет собой один из факторов, ограничивающих предельный вакуум, достигаемый пластинчато-роторными насосами.

Типичный пластинчато-роторный насос состоит из четырех стадий (рис. 3)

1. Индукционный. При первом повороте ротора на 180° газ подается в насосную камеру. Объем, занимаемый газом, увеличивается за счет серповидного пространства, создаваемого смещенным ротором. Давление газа уменьшается пропорционально увеличению его объема (закон Бойля). Это втягивает газ в насос и создает необходимый вакуум.
2. Изоляция. Самая верхняя лопасть проходит через впускное отверстие, изолируя его от перекачиваемого газа.
3. Сжатие. Дальнейшее вращение сжимает и нагревает газ перед самой нижней лопаткой, уменьшая его объем за счет уменьшения пространства между ротором и статором.
4. Выхлоп. По мере того, как самая нижняя лопасть продолжает вращаться, давление перед ней увеличивается в достаточной степени, чтобы открыть выпускной клапан, выпуская газ под давлением, немного превышающим атмосферное.

Рисунок 3 | Четыре ступени пластинчато-роторного насоса (любезно предоставлено Edwards Vacuum)

Одним из важнейших компонентов пластинчато-роторного насоса является выпускной клапан (рис. 4), питание которого подается через несколько портов. В одной распространенной конструкции клапана используется эластомер (искусственный каучук) или фторэластомер с металлической опорной пластиной. Металлическая опорная пластина ограничивает движение эластомерной части клапана. Некоторые клапаны выполнены полностью из металла без эластомера, но такая конструкция подвержена эффекту, известному как «обратное всасывание», если насос останавливается под вакуумом. Поскольку в клапане не используется эластомер, масло может просачиваться через него и «всасываться» обратно через насос в вакуумную камеру или печь. Поскольку клапан открывается и закрывается при каждом обороте, он является источником шума и подвержен износу независимо от того, используется эластомер или нет. Например, при скорости вращения насоса 1750 об/мин клапан будет открываться и закрываться 2,5 миллиона раз каждые 24 часа с частотой 29Гц. Клапан работает механически и принудительно открывается давлением, создаваемым насосом, затем закрывается атмосферным давлением.

Рисунок 4 | Выпускной клапан пластинчато-роторного насоса ³ ((Рисунок любезно предоставлен Найджелом С. Харрисом, магистром наук, к. физ., автором «Modern Vacuum Practice», 3-е исправленное издание, Kurt J. Lesker Company, 2007 г.)

Роторный Масла для насосов

Ротационные насосы смазываются маслом, которое не только обеспечивает уплотнение между сторонами высокого и низкого давления насоса, но также смазывает подшипники насоса и другие вращающиеся компоненты Некоторые конструкции насосов, особенно старые, используют циркуляцию смазочное масло полагалось на систему вакуумной подачи, при этом вакуум, создаваемый самим насосом, также использовался для подачи смазочного масла через подшипники ротора. В других насосах используются подпружиненные манжетные уплотнения вала вокруг вала ротора.Это уплотнение динамического типа. , что также требует смазки.

Несмотря на то, что вакуумное распределение масла по-прежнему используется, в более современных насосах используется отдельный масляный насос для циркуляции масла через каналы, выточенные в статоре, к подшипникам ротора и уплотнениям (рис. 5). Когда вакуумный насос работает, его вращение также приводит во вращение масляный насос, который установлен на том же валу и создает положительное давление подачи масла на 0,4 бар (300 торр) выше атмосферного давления. Это давление поднимает подпружиненный эластомерный диск, который позволяет маслу течь в желоб, питая внутреннюю часть насоса и подшипники ротора, а также лопасти вакуумного насоса. Когда вакуумный насос останавливается, давления масляного насоса больше нет, чтобы открыть эластомерный диск, и поэтому он закрывается, предотвращая всасывание масла через насос в вакуумную камеру. Независимо от того, используется масляный насос или нет, излишки масла удаляются из насосного механизма через выпускной клапан.

Рисунок 5 | Масляный насос и распределительная система (любезно предоставлены Edwards Vacuum)

В вакуумные насосы, в которых используется отдельный масляный насос, также может быть встроен впускной запорный клапан с гидравлическим приводом (рис. 6). В этой конструкции часть циркулирующего масла направляется на поршень, который соединен с впускным клапаном, расположенным там, где газ поступает в насос из вакуумной камеры. Поршень использует гидравлическое давление, создаваемое масляным насосом, чтобы открыть впускной клапан, позволяя газу поступать в насос из камеры. Клапан подпружинен и использует эластомерное уплотнение для остановки потока газа в течение 0,5 секунд после остановки насоса. Это обеспечивает дополнительную защиту от обратного всасывания в вакуумную камеру.

Рисунок 6 | Впускной запорный клапан с гидравлическим приводом (предоставлено компанией Edwards Vacuum)

Типы масла

Масло, используемое в пластинчато-роторных насосах, тщательно отбирается. Помимо обеспечения смазки подшипников ротора, он должен:

1. Обеспечивать уплотнение между лопастями и ротором.
2. Создайте уплотнение Duo между концами лопастей и статором.
3. Обеспечивают охлаждение статора за счет передачи тепла внешнему кожуху.
4. Обеспечьте защиту металлических частей от коррозии от перекачиваемого газа.

Рисунок 7 | Фильтр масляного тумана ³ . масло имеет решающее значение, потому что масло подвергается воздействию газа, откачиваемого из камеры. Если давление масла слишком высокое, оно будет испаряться под воздействием вакуума, позволяя парам масла загрязнять вакуумную камеру (это называется обратным потоком). Давление паров масла обычно является одним из факторов, ограничивающих максимально достижимое значение. По причинам, изложенным выше, выбору масла следует уделить особое внимание. Типичное моторное масло, например, недостаточно очищено для использования в вакуумном насосе, имеет недостаточную стойкость к химическому воздействию и содержит присадки, которые могут нанести вред процессу, протекающему в вакуумной камере. Кроме того, необходимо учитывать вязкость. Масла с более низкой вязкостью используются для более низких рабочих температур и небольших насосов, а масла со средней вязкостью используются для средних и больших насосов.

Масла, разработанные специально для роторных насосов, представляют собой дистиллированные минеральные масла, в которых атомы водорода присоединены к любым свободным молекулам в цепи. Этот процесс, называемый гидроочисткой, позволяет получить прочный, стабильный состав с низким давлением паров. В тех случаях, когда вакуумный насос может подвергаться воздействию реактивных или коррозионно-активных газов, содержащихся в перекачиваемом газе, используется специально разработанное масло, которое было дополнительно обработано для удаления примесей. Там, где присутствует высокая концентрация кислорода или других химически активных газов, рекомендуются высокоинертные искусственные смазочные материалы. Эта перфторполиэфирная (ПФПЭ) жидкость обладает хорошей термостойкостью, но ее нельзя подвергать воздействию температур выше 280°C (535ºF), при которых она выделяет токсичные пары. Жидкости PFPE доступны под торговыми названиями (например, Fomblin (Solvay Solexis) и Dupont’s Krytox). Если использовать неподходящее масло в химически агрессивной среде, оно разложится и оставит смолоподобный осадок, который заблокирует внутренние проходы и вызовет перегрев насоса и выход из строя из-за недостаточной смазки.

Из-за того, что роторный насос является «мокрым» насосом, часть масла выбрасывается из насоса в виде тумана вместе с перекачиваемым газом. По этой причине для улавливания вытесняемого масла используется фильтр масляного тумана (рис. 7). После выхода из насоса перекачиваемый газ проходит через фильтр тумана, который содержит фильтрующий элемент, разлагающий масляный туман на капли и собирающий его. Захваченное масло можно слить вручную или через другие принадлежности вернуть в насос по замкнутому контуру. Он может возвращаться либо под действием силы тяжести в маслобак, либо за счет всасывания через газовый балласт (будет обсуждаться позже). Фильтрующий элемент является расходным материалом и подлежит периодической замене.

В статье выше мы подробно рассмотрели принципы работы пластинчато-роторных насосов с масляным уплотнением, включая базовую конструкцию насоса и насосное масло. В следующем разделе мы продолжим это обсуждение, уделив особое внимание эксплуатационным особенностям и внутреннему устройству этих насосов.

Одноступенчатые насосы по сравнению с двухступенчатыми

Одним из ограничивающих факторов пластинчато-роторного насоса является уплотнение Duo Seal, которое представляет собой заполненное маслом бесконтактное уплотнение в небольшом зазоре 0,025 мм (0,001 дюйма) между ротором и статор в верхней части насоса. В одноступенчатом пластинчато-роторном насосе перепад давления на уплотнении может достигать 100 000:1 (1000 мбар против 0,01 мбар). Выше этого двойное уплотнение начнет пропускать масло со стороны высокого давления на сторону низкого давления (рис. 8). Это создает обратный поток, то есть движение перекачки масла обратно в камеру вакуумной печи.

Рисунок 8 | Ротационно-пластинчатый насос Duo Seal (любезно предоставлено Edwards Vacuum)

Для создания более высокого вакуума с помощью пластинчато-роторного насоса используется двухступенчатая конструкция насоса. В двухступенчатом насосе используются два последовательно соединенных пластинчато-роторных насоса (рис. 9). Выход высоковакуумной ступени соединен трубопроводом со входом низковакуумной ступени. Поскольку давление на входе низковакуумной ступени значительно ниже атмосферного, эта конструкция приводит к более низкому давлению на выходе из высоковакуумной ступени, в отличие от одноступенчатой ​​конструкции, которая испытывает атмосферное давление на выходе. Это уменьшает перепад давления между уплотнением Duo Seal и лопастями в ступени высокого вакуума, позволяя ему работать при более высоком давлении на входе. Двухступенчатый пластинчато-роторный насос может достигать давления на входе 3 x 10 ^-3 торр (4 x 10 ^-3 мбар). Между высоковакуумной и низковакуумной ступенью нет выпускного клапана, но он есть на выходе из низковакуумной ступени.

Рисунок 9 | Концепция двухступенчатого пластинчато-роторного насоса (любезно предоставлена ​​компанией Edwards Vacuum)

Выбор режима

Некоторые двухступенчатые пластинчато-роторные насосы могут работать как в режиме высокой производительности, так и в режиме высокого вакуума. Режим выбирается поворотом ручки, расположенной на панели управления помпы. Селектор режима регулирует поток масла под давлением на ступень высокого вакуума насоса, что изменяет характеристики насоса. В высокопроизводительном режиме давление масла (и, следовательно, расход) увеличивается, а в высоковакуумном режиме расход масла уменьшается. Эта функция решает проблему недостаточного перепада давления на низковакуумной ступени при более высоких давлениях, тем самым обеспечивая достаточную подачу масла в высоковакуумную ступень (которая находится позже в контуре смазки). При работе в более высоком вакууме эта проблема не возникает. Разницы давлений достаточно, чтобы обеспечить адекватную смазку на высоковакуумной ступени.

Режим высокой пропускной способности используется для обеспечения более быстрой депрессии при давлении на входе, превышающем примерно 38 торр (50 мбар). Типичный цикл может начинаться в режиме высокой пропускной способности для максимально быстрого вакуумирования вакуумной камеры, а затем переключаться в режим высокого вакуума при 38 торр (50 мбар) для достижения предельного вакуума. Режим высокой производительности также используется для откачки конденсирующихся (грязных) паров и при необходимости для обеззараживания насосного масла. Режим высокого вакуума можно использовать только тогда, когда откачиваемые газы чистые.

Сочетание выбора режима и газобалластного режима (см. ниже) позволяет оптимизировать производительность насоса. Широкий диапазон насосных характеристик (т. е. соотношение давления и расхода) достигается за счет выбора этих двух режимов в сочетании с газовым балластом (высоким, низким или без него) (таблица 1). Переключатель режимов можно активировать, когда помпа включена или выключена, а некоторые более крупные помпы переключаются между режимами автоматически.

Запорный клапан (против обратного всасывания)

Пластинчато-роторные насосы часто оснащаются запорным клапаном на входе (также известным как антивсасывающий или вакуумный предохранительный клапан). Как следует из названия, это устройство закрывается при остановке откачки, предотвращая всасывание газа (или воздуха) обратно в вакуумную камеру через насос. Когда откачка останавливается и клапан закрывается, воздух поступает в выпускное отверстие насоса, выравнивая давление внутри насоса с давлением за пределами выпускного отверстия насоса. Это предотвращает попадание масла в корпусе в камеры статора. Когда насос снова включается, клапан открывается не сразу, а с задержкой до тех пор, пока давление в насосе не достигнет приблизительного давления в вакуумной камере, тем самым также предотвращается обратное всасывание, когда насос достигает давления. Этот запорный клапан (см. Роторно-лопастные насосы с масляным уплотнением, часть 1) приводится в действие гидравлически. В двухступенчатых пластинчато-роторных насосах запорный клапан расположен на высоковакуумной ступени.

Газовый балласт

Влага и испаряющиеся загрязняющие вещества (обычно из-за грязных работ, попадающих в вакуумную камеру) попадают в масло насоса и мешают его эффективной работе. В результате становится трудно достичь предельного вакуума, и для этого требуется все больше и больше времени, поскольку масло теряет способность обеспечивать уплотнение между лопастями и статором, а также в двойном уплотнении, что приводит к снижению эффективности перекачки. Кроме того, свойства масла изменяются, вызывая недостаточное смазывание и создавая возможность внутренней коррозии. Чтобы избежать этих проблем, используется простая, но очень эффективная операция газового балласта (также известная как газовый балласт).

Газовый балласт – это нагнетание неконденсируемого газа (например, азота или воздуха) в пластинчато-роторный насос на стадии сжатия, что приводит к уменьшению конденсации. Балластный газ впрыскивается через односторонний («газобалластный») клапан, расположенный в верхней части насоса (рис. 10). Одним из способов использования газобалласта является то, что преднамеренное открытие газобалластного клапана снижает эффективность насоса, что, в свою очередь, приводит к нагреву масла в насосе и вытеснению влаги и других летучих паров из масла туда, куда они могут попасть. быть отправлены вверх по вентиляционной трубе.

Теория, лежащая в основе этого, заключается в том, что впрыскиваемый газ разбавляет пар в перекачиваемом газе, так что парциальное давление пара никогда не достигает насыщения во время сжатия. Впрыск начинается в начале цикла сжатия. После его запуска ротор насоса продолжает вращаться, увеличивая давление, создаваемое в насосе, что приводит к закрытию одностороннего балластного клапана, но не до тех пор, пока не произойдет достаточное разбавление. По мере того как ротор продолжает вращаться, нагнетательный клапан насоса принудительно открывается и выбрасывает смесь перекачиваемого газа, балластного газа и пара.

Рисунок 10 | Принцип газовой балластировки ³ (Рисунок предоставлен Найджелом С. Харрисом, магистром наук, к. физ. наук, автором «Modern Vacuum Practice», 3-е исправленное издание, Kurt J. Lesker Company, 2007 г.)

В дополнение к разбавлению конденсируемого паров, газовый балласт повышает температуру технологического газа на 10–20°C (18–36°F), что еще больше препятствует образованию конденсата. Кроме того, газовый балласт, используемый во время нормальной работы для предотвращения конденсации паров, также используется для обеззараживания насосного масла, которое уже было загрязнено конденсированным паром. Для сильно загрязненных насосов это может занять несколько часов.

Рекомендуется балластировать вакуумный насос не реже одного раза в день, обычно при запуске оборудования и перед запуском первой загрузки. Делать это нужно не менее 30 минут. В некоторых критических случаях или там, где выполняются грязные работы и ожидается значительное выделение газов, рекомендуется балластировать насос после каждого цикла в течение 20–30 минут между запусками. Это помогает обеззараживать масло после каждого рабочего цикла.

Выбор воздуха или азота в качестве балластного газа зависит от характеристик технологического газа, откачиваемого из вакуумной камеры. В качестве инертного газа азот используется, когда влага, кислород или водород, содержащиеся в воздухе, реагируют с технологическими газами. В большинстве других случаев предпочтительным балластным газом является воздух.

Основным недостатком газового балласта является то, что при использовании он снижает предельный вакуум насоса (рис. 11). Это также увеличивает скорость подачи масла из насоса. Объем газа, создаваемого балластировкой, выбирается на большинстве насосов с доступной функцией низкого и высокого расхода. Негативное влияние балласта на предельный вакуум и потери масла меньше в режиме низкого расхода, чем в режиме высокого расхода.

Рисунок 11| Влияние газового балласта на скорость откачки ³ (Рисунок предоставлен Найджелом С. Харрисом M. Sc, C. Phys. , автор «Modern Vacuum Practice», 3-е исправленное издание, Kurt J. Lesker Company, 2007)

Холодные ловушки

В дополнение к газовому балласту другим подходом к откачке газов, содержащих конденсированные пары или влагу, является их удаление перед подачей в насос. Это осуществляется через холодную ловушку (она же входной конденсатор), расположенную на входе насоса.

Конденсатор (рис. 12) работает путем охлаждения перекачиваемого газа ниже температуры конденсации паров (влага и др.), переносимых газом. Пары превращаются в жидкость и собираются на внутренних поверхностях теплообменника внутри конденсатора, предотвращая их попадание в насос. Образовавшийся конденсат собирают и удаляют. Входные конденсаторы могут охлаждаться водой с использованием кожухотрубного теплообменника или охлаждаться хладагентом или криогенными веществами, такими как жидкий азот.

Конденсатор также помогает свести к минимуму обратный поток паров масла из насоса в вакуумную камеру. Даже с конденсатором на входе роторный насос может накапливать в масле конденсированные загрязнители. Поэтому часто используются как входной конденсатор, так и газовый балласт для максимальной способности обработки паров с минимальным снижением производительности насоса.

Рисунок 12 | Конденсатор, расположенный на входе насоса (любезно предоставлено компанией Edwards Vacuum)

Форвакуумные ловушки

В любой вакуумной системе с давлением ниже 0,75 торр (10-1 мбар) существует вероятность обратного потока, т. е. миграции паров масла против потока откачиваемого газа и обратно в камеру вакуумной печи (рис. 13). Обратный поток (см. Роторно-лопастные насосы с масляным уплотнением, часть 1) является результатом испарения масла под низким давлением. Это вызывает загрязнение, так как масло откладывается в виде пленки на внутренних поверхностях печи и может мешать выполняемому процессу.

Рисунок 13 | Обратная миграция паров масла из пластинчато-роторного насоса ³ (Рисунок любезно предоставлен Найджелом С. Харрисом, магистром наук, к. физ., автором «Modern Vacuum Practice», 3-е исправленное издание, Kurt J. Lesker Company, 2007 г.)

Одним из способов предотвращения обратного течения является использование форвакуумной ловушки (рис. 14), представляющей собой молекулярное сито, установленное на входе в насос. Он заполнен активированным оксидом алюминия (также называемым сорбентом), который улавливает и собирает пары масла. Наполнитель из оксида алюминия является заменяемым и должен заменяться с тем же интервалом, что и масло в насосе, обычно каждые 6 месяцев, хотя это зависит от частоты использования. Ловушка на переднем плане остановит 99% паров масла.

Рисунок 14 | Форвакуумная ловушка (любезно предоставлена ​​Edwards Vacuum)

Глинозем также удаляет влагу из форвакуумной линии и собирает ее в виде жидкой воды. Со временем это замедлит откачку, так как глинозем забивается водой. По этой причине, когда в перекачиваемом газе присутствует влага, рекомендуется использовать входной конденсатор с форвакуумной ловушкой.

При использовании форвакуумной ловушки необходимо обойти ловушку (рис. 15) во время предварительной откачки, т.е. в период начальной откачки с высоким расходом при более высоких давлениях. Только после завершения черновой обработки и достижения более высокого вакуума возникает проблема с обратным потоком. В это время газ направляется через форвакуумную ловушку. Такое перепускное устройство предотвращает быстрое и ненужное засорение глинозема во время большого потока газа и паров, перекачиваемых во время черновой обработки.

Рисунок 15 | Перепускное устройство форвакуумной ловушки (любезно предоставлено Edwards Vacuum)

Хотя форвакуумные ловушки распространены, первая защита от обратного потока заключается в использовании насосного масла с низким давлением паров, которое менее склонно к испарению и, следовательно, с меньшей вероятностью обратного потока.

В дополнение к форвакуумной ловушке на входной стороне насоса используются другие аксессуары для улавливания влаги, паров и твердых загрязняющих веществ. Среди них осушительная ловушка, цеолитовая ловушка, каталитическая ловушка, уловитель и пылеуловитель. Выбор ловушек зависит от конкретного применения и состава перекачиваемого газа.

Резюме

О пластинчато-роторных насосах с масляным уплотнением можно и, возможно, следует сказать больше, но ключ в том, чтобы признать их важность для общей производительности вашей вакуумной печи. Знайте, как они работают и как правильно их использовать. Меняйте масло в насосе каждый месяц (300 часов) и выполняйте другие шаги, необходимые для ухода за ним, и вы будете вознаграждены годами бесперебойной работы насоса.

Ссылки

1. Херринг, Дэниел Х., Вакуумная термообработка, Том I, BNP Media, 2012.
2. Г-н Дэвид Собигрей, Edwards Vacuum, технический вклад и частная переписка.
3. Рисунки предоставлены Найджелом С. Харрисом, магистром наук, к. физ., автором «Modern Vacuum Practice», 3-е исправленное издание, Kurt J. Lesker Company. 2007 г., ISBN 09555150116 (доступно на VLPC и Amazon)

Как работает пластинчато-роторный насос

Принцип работы роторных насосов с масляным уплотнением

Поршневой вакуумный насос, как правило, представляет собой вакуумный насос, в котором перекачиваемый газ всасывается с помощью поршней, роторов, лопастей и клапанов или подобных устройств, возможно, сжимается, а затем выпускается. Процесс откачки осуществляется за счет вращательного движения поршня внутри насоса. Следует различать масляные и сухие поршневые насосы. Используя уплотнительное масло, можно достичь в одноступенчатом режиме высоких степеней сжатия, примерно до 10 ⁵ . Без масла «внутренняя неплотность» значительно больше и достижимая степень сжатия соответственно меньше, около 10. конструкции, а также одноступенчатые трохоидные насосы, которые сегодня представляют лишь исторический интерес. Все такие насосы оснащены газобалластным устройством, которое впервые было подробно описано Геде в 1935. В установленных технических пределах газобалластное устройство позволяет откачивать пары (в частности, водяной пар) без конденсации паров в насосе.

Таблица 2.1 Классификация вакуумных насосов

Пластинчато-роторные насосы (TRIVAC B, TRIVAC E, SOGEVAC)

Пластинчато-роторные насосы (см. рис. 2.6) состоят из цилиндрического корпуса (насосного кольца) (1), в котором подвесной и щелевой ротор (2) вращается в направлении стрелки. Ротор имеет лопасти (16), которые выталкиваются наружу обычно под действием центробежной силы, а также под действием пружин, так что лопасти скользят внутри корпуса. Газ, поступающий через впускное отверстие (4), проталкивается лопастями и, наконец, выбрасывается из насоса через выпускной клапан с масляным уплотнением (12).

Рис. 2.6 Поперечное сечение одноступенчатого пластинчато-роторного насоса (TRIVAC B)

1. Впускное отверстие
2. Грязеуловитель
3. Противовсасывающий клапан
4. Впускной канал
5. Лопасть
6. Насосная камера
7. Ротор
8. Отверстие, соединение для балласта инертного газа
9. Выхлопной канал
10. Выпускной клапан
11. Пружина
12. Демистер
13. Отверстие; штуцер для масляного фильтра

Серия TRIVAC B (рис. 2.6) имеет только две лопасти, смещенные на 180°. Лопасти выталкиваются наружу под действием центробежных сил без использования пружин. При низких температурах окружающей среды может потребоваться использование более жидкого масла. Насосы оснащены шестеренчатым масляным насосом для смазки под давлением. TRIVAC серии B оснащен особенно надежным клапаном против обратного всасывания; горизонтальное или вертикальное расположение впускных и выпускных отверстий. Смотровое стекло уровня масла и привод газового балласта находятся на одной стороне маслобака (удобная конструкция). В сочетании с системой TRIVAC BCS он может быть оснащен очень широким набором принадлежностей, разработанных в основном для полупроводниковых приложений. Масляный резервуар пластинчато-роторного насоса, а также других поршневых насосов с масляным уплотнением служит для смазки и уплотнения, а также для заполнения мертвых зон и щелей. Он отводит теплоту сжатия газа, т. е. для охлаждения. Масло обеспечивает уплотнение между ротором и насосным кольцом. Эти детали «почти» соприкасаются по прямой линии (линии кожуха цилиндра). Чтобы увеличить площадь маслоуплотняемой поверхности, в насосное кольцо встроен так называемый уплотнительный канал (см. рис. 2.4). Это обеспечивает лучшее уплотнение и обеспечивает более высокую степень сжатия или более низкое предельное давление.

Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть анимацию работы пластинчато-роторного насоса TRIVAC B

Leybold TRIVAC B — принципы работы

Диапазоны давления пластинчато-роторных насосов

Leybold производит пластинчато-роторные насосы различных серий, которые специально адаптированы для различных областей применения, таких как высокое давление на входе, низкое предельное давление или применения в полупроводниковой промышленности. Краткое изложение наиболее важных характеристик этих диапазонов приведено в Таблице 2. 2. Пластинчато-роторные насосы TRIVAC производятся как двухступенчатые (TRIVAC D) насосы (см. рис. 2.7). С помощью двухступенчатых насосов с масляным уплотнением можно достичь более низких рабочих и предельных давлений по сравнению с соответствующими одноступенчатыми насосами. Причина этого в том, что в случае одноступенчатых насосов масло неизбежно контактирует с атмосферой снаружи, откуда поглощается газ, который частично уходит в сторону вакуума, тем самым ограничивая достижимое предельное давление. В двухступенчатых поршневых насосах с масляным уплотнением производства Leybold уже дегазированное масло подается на ступень со стороны вакуума (ступень 1 на рис. 2.7): предельное давление лежит почти в области высокого вакуума, самые низкие рабочие давления лежат в диапазоне между средним вакуумом и высоким вакуумом. Примечание: работа так называемой ступени высокого вакуума (ступень 1) с очень небольшим количеством масла или вообще без масла, несмотря на очень низкое предельное давление, на практике приведет к значительным трудностям и значительно ухудшит работу насоса.

Рис. 2.4 Расположение уплотнительного канала в пластинчато-роторных насосах, также известных как «двойное уплотнение». Постоянный минимальный зазор a для всего проходного сечения b

Рис. 2.7 Поперечное сечение двухступенчатого пластинчато-роторного насоса, схема

I Ступень высокого вакуума
II Вторая ступень форвакуума
клапан

Таблица 2.2 Модельный ряд роторных вакуумных насосов

Роторно-плунжерные насосы (насосы E)

На Рис. 2.9 представлен вид в разрезе роторно-плунжерного насоса моноблочного типа. Здесь поршень (2), который приводится в движение эксцентриком (3), поворачивающимся в направлении стрелки, движется вдоль стенки камеры. Перекачиваемый газ поступает в насос через впускной патрубок (11), проходит через всасывающий канал золотникового клапана (12) в нагнетательную камеру (14). Золотниковый клапан образует единое целое с поршнем и скользит туда и обратно между вращающейся направляющей клапана в корпусе (шарнирная планка 13). Всасываемый насосом газ в конечном итоге попадает в камеру сжатия (4). При вращении поршень сжимает это количество газа до тех пор, пока он не будет выброшен через масляный клапан (5). Как и в случае пластинчато-роторных насосов, масляный резервуар используется для смазки, уплотнения, заполнения мертвых зон и охлаждения. Поскольку насосная камера разделена поршнем на два пространства, каждый оборот совершает рабочий цикл (см. рис. 2.10). Роторно-плунжерные насосы изготавливаются одноступенчатыми и двухступенчатыми. Во многих вакуумных процессах сочетание насоса Рутса с одноступенчатым роторно-плунжерным насосом может дать больше преимуществ, чем использование только двухступенчатого роторно-плунжерного насоса. Если такая комбинация или двухступенчатый насос не подходят, рекомендуется использовать насос Рутса в сочетании с двухступенчатым насосом. Это не относится к комбинациям, включающим пластинчато-роторные насосы и насосы Рутса.

Рис. 2.9 Сечение одноступенчатого роторно-плунжерного насоса

1. Корпус
2. Цилиндрический поршень
3. Эксцентрик
4. Камера сжатия
5. Клапан давления с масляным уплотнением
6. Смотровое стекло уровня масла
7. Газобалластный канал
8. Выпускной бак
9. Газобалластный клапан
10. Грязеуловитель
11. Впускное отверстие
12. Задвижка
13. Петля
14. Насосная камера (воздух поступает)

Рис. 2.10 Рабочий цикл роторно-плунжерного насоса

1. Верхняя мертвая точка
2. Щель во всасывающем канале золотника свободна – начало периода всасывания
3. Нижняя мертвая точка – щель во всасывающем канале достаточно свободна, и нагнетаемый газ (стрелка) свободно поступает в нагнетательную камеру (показана заштрихованной)
4. Прорезь во всасывающем канале снова закрывается поворотным шарнирным стержнем – конец периода всасывания
5. Верхняя мертвая точка — максимальное расстояние между вращающимся поршнем и статором
6. Незадолго до начала периода сжатия передняя поверхность вращающегося плунжера освобождает газобалластное отверстие – начало входа газобалласта
7. Отверстие для газового балласта свободно
8. Конец входа газобалласта
9. Конец периода откачки

Мощность двигателей пластинчато-роторных и плунжерных насосов

 Двигатели, поставляемые с пластинчато-роторными и плунжерными насосами, обеспечивают достаточную мощность при температуре окружающей среды 53,6 °F (12 °C) и при использовании наших специальных масел для покрытия максимальная потребляемая мощность (около 400 мбар). В пределах фактического рабочего диапазона насоса система привода прогретого насоса должна обеспечивать только около одной трети установленной мощности двигателя (см. рис. 2.11).

Рис. 2.11 Мощность двигателя роторно-плунжерного насоса (скорость откачки 60 м3/ч) в зависимости от входного давления и рабочей температуры. Кривые для газобалластных насосов других типоразмеров аналогичны.

1. Рабочая темп. кривая 1 – 89 °F (32 °C)
2. Рабочая темп. кривая 2 — 104°F (40°C)
3. Рабочая темп. кривая 3 — 140°F (60°C)
4. Рабочая темп. кривая 4 — 194 °F (90 °C)
5. Теоретическая кривая адиабатического сжатия
6. Теоретическая кривая изотермы сжатия

Блог и Вики Типы насосов Генерация вакуума Основы вакуума

Загрузите нашу электронную книгу «Основы вакуумной технологии», чтобы узнать об основах и процессах вакуумного насоса.

Каталожные номера

1. Вакуумные символы
2. Глоссарий единиц
3. Ссылки и источники

Вакуумные символы Глоссарий единиц Ссылки и источники

Вакуумные символы

Глоссарий символов, обычно используемых на схемах вакуумных технологий в качестве визуального представления типов насосов и деталей насосных систем

 

ПОДРОБНЕЕ

Глоссарий единиц

Обзор единиц измерения, используемых в вакуумной технике, и их обозначения, а также современные эквиваленты исторических единиц

 

ПОДРОБНЕЕ и источники

Ссылки, источники и дополнительная литература, связанная с фундаментальными знаниями вакуумной техники

 

ПОДРОБНЕЕ

Загрузка.