Спиральный насос для вакуума - принцип работы многоступенчатого центробежного прибора
Многоступенчатый центробежный насос спирального типа по своей конструкции сильно отличается от других вакуумных аналогов. В таких агрегатах не используется специальные герметизирующие масла или другие жидкости. Технологически такие механизмы сложны в изготовлении, поскольку требуют тщательной балансировки подвижных деталей. Самостоятельный ремонт вряд ли возможен.
Содержание:
- Вакуумный насос спиральный – характеристики
- Принцип действия многоступенчатых центробежных аппаратов
- Спиральные насосы Erstevak
- Продукция Edwards и Anest Iwata
Вакуумный насос спиральный – характеристики
Несмотря на то, что является высокотехнологичным оборудованием, количество его деталей весьма немногочисленно.
Вакуумный насос спиральный – характеристики
Спиральный насос (СН) состоит из следующих деталей:
- Высокопрочного корпуса. Материал подбирается из особо прочных материалов — либо это толстостенный металл, либо специальные композитные составы. Он должен выдерживать высокое давление, создаваемое внутри рабочей камеры.
- Неподвижная спираль – круглая пластина с закреплённой на ней закольцованной металлической лентой. В центре детали находится выпускной газовый патрубок.
- Подвижная спираль – по форме выглядит как неподвижная. Отличие заключается в том, что её направление направлено в другую сторону. Эта деталь перемещается внутри неподвижной спирали по определенной орбите. Достигается это при помощи вала с эксцентриком.
- Силовой противовес — нужен для снятия вакуумного давления со статора.
- Противоповоротный механизм. СВН функционирует только в одном направлении, — обратное включение ведёт к поломке деталей.
- Вал эксцентриковый – механический привод для подвижной части вакуумного устройства. Эксцентрик создает необходимый радиус орбиты движения.
- Межспиральные уплотнители – ленты прямоугольного или квадратного сечения, изготавливаются из специального материала. Вставляются в торец обеих спиралей, где для этого сделаны специальные пазы.
- Сильфонный уплотнитель (гофра) – герметизирует подшипник вала. Конструкция этого элемента позволяет его защитить от воздействия агрессивных газов.
Преимущества использования СН:
- быстрота откачки – от 35 до 95 м³/с;
- исключает поступление маслянистых паров от подшипников в вакуумную среду – безмасляная откачка газов;
- эффективен при откачке влаги и других агрессивных газов;
- оптимален для использования в качестве форвакуумного вакуумного аппарата;
- значительно снижает энергетические затраты;
- большой амортизационный ресурс, – достигается за счёт малого количества подвижных частей агрегата;
- простая эксплуатация;
- компактность и малый вес.
К недостаткам можно отнести следующее:
- сложность ремонта при поломке;
- затруднительная синхронизация при последовательном подключении нескольких вакуумных приборов;
- вращение только в одном направлении – отсутствие реверса;
- требуется форвакуумный насос.
Отсутствие реверса связано с конструкцией спиральных приборов, чтобы избежать поломки оборудования при подключении к трехфазной сети важно правильно подключить электродвигатель.
Принцип действия многоступенчатых центробежных аппаратов
СН относится к типу центробежных вакуумных устройств. Однако принцип работы сильно отличается от других аналогов. Для наглядности рассмотрим устройство и функционирование двух разных моделей.
Принцип действия многоступенчатых центробежных аппаратов
Спиральный насос. Начинка СН состоит из двух спиралей, одна из которых является подвижной, а другая надёжно крепится к корпусу прибора.
Подвижная спираль совершает круговые (не вращательные) движения по строго заданной орбите. Воплощается это при помощи вала с эксцентриком, который соединяется посредством муфты.
Неподвижная спираль в середине оснащена патрубком для отвода газов высокого давления. На неё накладывается спираль подвижная. Их форма разработана так, чтобы между этими элементами образовывалось несколько серповидных отсеков, — чем ближе к центу спирали, тем более маленькими они становятся.
При круговом (не вращательном) движении подвижной части серповидные отсеки постепенно уменьшаются до минимального их значения, где они соприкасаются с отводящим газ патрубком.
Таким образом, получается следующая схема:
- Газ из откачиваемой системы, через отверстия в роторе поступает в два наибольших серповидных отсека рабочей камеры.
- При движении ротора, серповидные отсеки уменьшаются, двигаясь по спирали к середке. Давление при уменьшении объёма постепенно растёт.
- В середине отсеки объединяются в один, где газ под давлением удаляется наружу.
Стоит отметить, что по окончанию откачки внутри насосной камеры находится остаточное давление. Если агрегат не предполагает дальнейшего использования, производители рекомендуют давление стравливать. Это делается обратным вращением вала. Допускается оставлять давление в системе при условии кратковременной остановки вакуумного оборудования.
Пластинчатый центробежный насос. Роторно-пластинчатые вакуумные насосы – классическая разновидность центробежных агрегатов. Они бывают двух типов:
- масляный;
- безмасляный.
Вне зависимости от типов, принцип у них одинаков. Конструктивно они схожи, — главное отличие заключается в том, что используется для герметизации рабочей камеры: вода, масло или графитовые пластины. Рассмотрим устройство и функционирование на примере роторно-пластинчатого насоса (РПН) безмасляного типа.
РПН состоит из следующих элементов:
- рабочей камеры – герметичной цилиндрической ёмкости с двумя патрубками: вводящего и выводящего газ;
- вращающегося вала с одной, двумя или больше графитовых пластин (в зависимости от конструкции);
- прижимные пружины.
Графитовые пластинки размещаются в специальные посадочные места в маховике ротора. В этих же пазах, внизу под пластинами располагают пружины – они давят на пластины и те прижимаются к внутренней поверхности рабочего цилиндра, создавая герметичное пространство.
Центр цилиндра не совпадает с сердцевиной ротора. Конструкция создана так, чтобы между ротором и статором образовался серповидная камера.
Этапы откачки воздуха:
- Через впускной клапан — пар или газ поступает в серповидный отсек.
- При вращении вала графитовая пластина перекрывает поступление газа – делает серповидный отсек герметичным.
- При дальнейшем вращении ротора отсек между стенками цилиндра и маховиком уменьшается в объёме, создает высокую концентрацию пара или газа.
- Под давление газ выходит через выводящий патрубок.
Для увеличения эффективности таких насосов последовательно формируют от двух и более ступеней, где в каждую следующую подается газ с нарастающим давлением – таким способом получают многоступенчатые насосы.
Спиральные насосы Erstevak
Спиральные насосы Erstevak
Спиральные насосы Erstevak – безмасляные агрегаты, исключающие попадание масляных паров в создаваемый вакуум.
- Классическая конструкция рабочей камеры. Спиральные детали изготовлены с высочайшей точностью и тщательно сбалансированы, — оптимальные зазоры между спиралями исключают их соприкосновение.
- Используют керамические подшипники, которые при трении не вырабатывают углеводород.
- Механизм построен так, что остаточное давление внутри прибора одно из самых низких – менее 0.01 мбар.
- Насосы не требуют технического обслуживания в течение 20 тыс. часов эксплуатации механизма, которое заключается в замене уплотнительных вставок.
Продукция Edwards и Anest Iwata
Спиральные насосы Anest Iwata – высокое качество и надёжность от японских производителей. Особенность этих вакуумных устройств заключается в низком шуме, вибрации и теплообразовании. Отсутствие масляных паров, высокая производительность, долговечность и надежность деталей, также относятся к преимуществам продукции бренда Anest Iwata.
Продукция Edwards и Anest Iwata
Технические характеристики Anest Iwata ISP
|
Характеристика/модель |
90 |
150 |
500 |
1000 |
|
Вакуум, ПА |
5,0 |
15,0 |
30,0 |
60,0 |
|
Уровень шума, дБ |
50,0 |
60,0 |
62,0 |
64,0 |
|
Вес, кг |
13,2 |
24,8 |
37,9 |
60,2 |
|
Производительность, м³/ч |
5,4 |
15,0 |
30,0 |
60,0 |
Насосы спиральные Edwards nXDS – уникальное оборудование от английских производителей. Они обладают рядом преимуществ:
- надежны, экономичны и долговечны;
- способны работать с агрессивной средой;
- оборудованы цифровым интерфейсом;
- специальный контролер позволяет регулировать обороты статора в процессе откачки;
- программное обеспечение позволяет подключать оборудование к сети с разным напряжением;
- модификации оборудованы электродвигателем с радиальным охлаждением;
- есть возможность подключения сторонних гаджетов.
Технические характеристики насосов Edwards nXDS
|
Характеристики/модель |
nXDS10i |
nXDS15i |
nXDS25i |
|
Мощность электродвигателя |
0,28 |
0,3 |
0,3 |
|
Уровень шума |
52 |
52 |
52 |
|
Скорость откачки (max), м³/ч |
11,4 |
15,1 |
22,0 |
|
Давление остаточное (газобалласт/без газобалласта) |
4,0х10-2/2,0х10-2 |
4,0х10-2/2,0х10-2 |
6,0х10-2/3,0х10-2 |
|
Давление водяных паров (max), мбар |
0,28 |
0,3 |
0,3 |
|
water vapour скорость откачки (большой поток, max), г/ч |
145,0 |
280,0 |
220,0 |
|
Вес, кг |
25,8 |
25,0 |
25,6 |
Запатентованная технология защиты подшипников «сильфонный уплотнитель» позволила значительно расширить спектр применения спиральных вакуумных агрегатов.