Насос форвакуумного типа - принцип работы, характеристики, изготовители
На рынке вакуумного оборудования присутствует огромное количество разнообразных агрегатов: молекулярно-кинетические, объемные, диффузионные, ионно-сорбционные, криогенные, каждому из которых присущи те или иные характеристики. Также среди этого множества существует условное деление на первичные, дожимные и вторичные устройства. Чтобы внести ясность по поводу таких нюансов, рассмотрим основные различия и назначение этих видов, а начнем с первичного или, как его еще называют, форвакуумного насоса.
Содержание:
- Принцип работы форвакуумного насоса
- Какие форвакуумные насосы существуют
- Насос форвакуумный безмасляный - создание разрежения в сухой среде
- Эксплуатация форвакуумного прибора
Принцип работы форвакуумного насоса
Насосы форвакуумные относятся к первичным вакуумным механизмам, которые оперируют с воздушно-газовой средой в диапазоне низкого и среднего вакуума. Работают они по принципу перекачки газа, который достигается двумя способами: кинетическим и объемным.
Принцип работы форвакуумного насоса
Кинетическая перекачка – придание молекулам среды направленного ускорения (импульса) и вывода их за пределы откачиваемого объема. К объемным устройствам — механизмы, которые оперируют средой, а точнее его объемом, т.е. они захватывают, концентрируют молекулы газа и выводят вовне.
В практике эти два метода обычно совмещают, — подключают такое оборудование последовательно. Так в системе создается низкий и средний вакуум. Если же требуется более разреженная среда, то в схему добавляют вторичное высоковакуумное оборудование: диффузионные, турбомолекулярные или криогенные агрегаты.
Функционировать высоковакуумное оборудование начинает в диапазоне от 10⁻¹ до 10⁻³ торр. В противном случае неизбежно их аварийная поломка. Потому то и требуются первичные средства откачки.
Таким образом, к форвакуумным приборам можно отнести подавляющее количество насосов, хотя порой производители позиционируют свой товар, как форвакуумный.
Принцип работы у них различается, — одни сконструированы по типу Рутса, другие используют пластинчато-роторные узлы, лопастные крыльчатки, диафрагмы и т.д., но об этом в следующем разделе.
Какие форвакуумные насосы существуют
Какие форвакуумные насосы существуют
Все первичные вакуумные агрегаты можно разделить на два вида:
- сухие (безмасляные);
- сырые (масляные).
В зависимости от требований производства (например, чистый вакуум) выбирается более подходящий тип.
Выбор по другим характеристикам напрямую зависит от конструкции оборудования:
- когтевые;
- водокольцевые;
- диафрагменные;
- винтовые маслозаполненные;
- пластинчато-роторные: одно и двухступенчатые;
- поршневые;
- золотниковые вакуумные;
- винтовые;
- спиральные;
- роторные типа Рутса;
- высоковакуумные.
Рассмотрим наиболее популярные.
Диафрагменный форвакуум — он является представителем объемных образцов. Принцип заключается в том, что устройство изменяет объем газо-воздушной среды внутри рабочей камеры. Точнее меняется объем камеры за счет гибкой диафрагмы, которая приводится в поступательное движение пневматическим приводом. Мощность оборудования напрямую зависит от размеров диафрагмы. Для уменьшения температуры установки снабжаются теплообменниками.
Главное достоинство диафрагм является то, что они считаются наиболее безопасными при откачке взрывоопасных газов. Также устойчивы к некоторым другим агрессивным газовым средам.
Пластинчато-роторные установки. Еще одно весьма эффективное устройство — работает в диапазоне от атмосферного давления до 10⁻³ мбар, что несколько превышает показатели диафрагменных вариантов, однако имеет тот же недостаток: слабая устойчивость с загрязненным средам.
Устройство его следующее: вакуумный цилиндр, смещенный относительно его центра ротор, в котором установлены пластины — отсек в виде серпа. Давление внутри камеры нагнетается посредством вращения лопастей ротора. Герметичность достигается за счет масла, которое под действием центробежной силы, прижимается к цилиндрической стенке корпуса.
Также существует безмасленый аналог ПРН, где изменена конструкция роторного узла. Лопасти, жестко зафиксированные на роторе, заменены графитовыми пластинами, которые имеют свободный ход, — они, как бы утопают в роторном валу (скользят в пазах с помощью пружин).
Водокольцевые (жидкостные) приборы. Элементарная и простая в эксплуатации конструкция. Несколько схожа с предыдущей рассмотренной моделью масляного ПРН — цилиндрическая камера, смещенный ротор с наклонными лопастями, два патрубка: ввод, вывод. Отличие заключается в использовании обычной воды, хотя для увеличения давления в вакуумной камере допускается использовать масло.
Преимущества данного прибора заключается в том, что он устойчив к особо загрязненной среде, в том числе эффективен при откачивании газов с присутствием частичек песка, металлической и деревянной стружки. К тому же он неприхотлив в обслуживании, способен функционировать длительное время без остановок. Применяется для первичной подготовки барокамер.
Золотниковые вакуумники. Для изменения давления устройство использует плунжерный механизм, а золотник является своеобразным клапаном, который регулирует поступления и вывод газа.
Чтобы при вращении ротора плунжерный элемент не заклинивал, в конструкции предусмотрен подвижный шарнир, который обеспечивает нужное смещение в том или ином направлении рабочего узла. Открытие и закрытие патрубков производится в автоматическом режиме, — первоначальное положение «открыто» позволяет газу входить в вакуумный отсек, при вращении вала с эксцентриком патрубок ввода закрывается, происходит сжатие, при достижение определенного положения патрубок вывода открывается и газ удаляется.
Конструкции могут несколько отличаться. Для достижения большей откачки плунжеры оснащаются несколькими камерами, что значительно увеличивает их эффективность. Используются такие модели в роли подготовительных наряду и весьма эффективны с диффузионными или турбомолекулярными насосами.
Насос форвакуумный безмасляный - создание разрежения в сухой среде
Рассмотренное выше оборудование отлично справляется с поставленными задачами, однако при необходимости создания сухой вакуумной среды они принципиально не подходят. Для таких задач нужно насосное оборудование «сухого» типа — форвакуумные безмасляные насосы. Ярким представителей является спиральный вакуумный образец.
Насос форвакуумный безмасляный - создание разрежения в сухой среде
Спиральные вакуумные агрегаты. Эти приборы являют относительно новым конструктивным решением. Дело в том, что они требуют тщательного исполнения и калибровки. Они могут работать как самостоятельно, поскольку разреженная среда с их применением может достигать величин среднего вакуума, так и в связке с турбомолекулярными агрегатами, не терпящие масленого загрязнения.
Элементов конструкции в нем немного, но они сложны технологически. Рабочая часть состоит из двух спиральных деталей: подвижной и неподвижной. Спирали ассиметричны друг другу. Вставляются они друг в друга и образуют герметичный узел, — при этом он содержит множество изолированных отсеков.
При вращении подвижной спирали внутри неподвижной, спиралевидная пластина меняет свое положение и тем самым изменяет объем этих изолированных друг от друга отсеков. В центре узла они значительно уменьшаются в объеме. Там они объединяются друг с другом и соединяются с выводящим патрубком.
Забор воздушно-газовой среды производится по периметру спиралевидного узла, при вращении роторной части газ перемещается к центру, увеличивая свою концентрацию и через центральный патрубок выводится наружу.
Помимо спиральных приборов к «сухим», т.е. безмасленым можно отнести некоторые виды роторных и винтовых устройств, где герметизация достигается малыми зазорами между подвижными частями и использованием специальных силиконо-графитовых вставок.
Эксплуатация форвакуумного прибора
Обслуживание и эксплуатация форвакуумов ничем не отличается от основного вакуумного оборудования. Так при использовании масляных приборов нужно следить за состоянием масла и достаточным его уровнем, устранять течи, заблаговременно заменять расходные и другие герметизирующие элементы.
Эксплуатация форвакуумного прибора
Периодичность и процедура текущего обслуживания подробно описываются в сопроводительной документации, также некоторые образцы, оснащенные цифровым интерфейсом, могут содержать в своей прошивке видео-инструкции по обслуживанию и замене расходников.
Однако подавляющее большинство потребителей вакуумного оборудования разумно полагают, что наиболее рационально прибегать к услугам специальных сервис-центров, ведь это не только убережет от возможных трат на капитальный ремонт, но и делегирует часть ответственности за ненадлежащее обслуживание.