Краткое описание принципа работы вакуумного насоса _ Выбор модели _ Функции — немецкая компания BETTE

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем пена_ZPTK 11.07.2019 в 05:28. Вакуумный насос – это устройство или аппарат, который использует механические, физические, химические или физико-химические методы для создания вакуума внутри контейнера, из которого осуществляется откачка воздуха. Проще говоря, вакуумный насос — это устройство, которое с помощью различных методов создает, улучшает и поддерживает вакуум в замкнутом пространстве. Согласно принципу работы вакуумных насосов, их можно в основном разделить на два типа: насосы для поглощения газа и насосы для его перекачки. Он широко используется в таких отраслях, как металлургия, химическая промышленность, пищевая промышленность и производство электронных покрытий. С развитием технологий, использующих вакуум, появилось множество видов вакуумных насосов. Скорость откачки у газа такими насосами варьируется от нескольких десятых литра в секунду до сотен тысяч и даже миллионов литров в секунду. По мере того как в области производства и научных исследований возрастает потребность в использовании вакуумных технологий в более широком диапазоне давлений, для удовлетворения требований этих процессов необходимы вакуумные системы, состоящие из нескольких вакуумных насосов, которые совместно создают необходимый уровень вакуума. Поскольку диапазон рабочих давлений в областях применения вакуума очень широк, ни один тип вакуумного насоса не может быть пригоден для всех диапазонов давлений. Поэтому для различных диапазонов давлений и условий работы необходимо использовать разные типы вакуумных насосов. Для удобства использования и удовлетворения потребностей различных процессов в вакууме иногда сочетают разные вакуумные насосы в зависимости от их характеристик, применяя их в виде комплексов. К числу наиболее распространенных вакуумных насосов относятся сухие шнековые вакуумные насосы, насосы с водяным кольцом, поршневые насосы, насосы с скользящими клапанами, лопастные насосы, ротационные насосы и диффузионные насосы. Эти насосы являются неотъемлемой частью оборудования для использования вакуумных технологий в различных отраслях национальной экономики нашей страны. В последние годы, на фоне устойчивого высокоскоростного развития экономики нашей страны, отрасли, использующие вакуумные насосы, демонстрируют быстрый рост. Кроме того, благодаря постоянному расширению сфер применения вакуумных насосов, отрасль вакуумных насосов в нашей стране достигает устойчивого и быстрого развития. Конструкция корпуса насоса. Конфигурация корпуса вакуумного насоса определяет общую структуру насоса. Вертикальная конструкция обеспечивает горизонтальное расположение входных и выходных отверстий для воздуха, что упрощает монтаж и подключение трубопроводов. Однако центр тяжести насоса находится на высокой высоте, из-за чего при высоких скоростах вращения его стабильность снижается; поэтому такой тип насосов чаще используется в небольших насосах. У горизонтальных насосов вход для воздуха находится сверху, а выход — снизу. Иногда, для удобства монтажа и соединения труб в вакуумной системе, выход для выпуска газов может быть расположен горизонтально, то есть направления подачи и выпуска газов будут перпендикулярны друг другу. В этот момент выход для выхлопных газов может находиться с левой или правой стороны. Один конец трубы, ведущей к выхлопу, остается открытым, а другой конец закрыт или соединен с предохранительным клапаном. У такой помпы низкий центр тяжести, что обеспечивает хорошую стабильность при высоких скоростах вращения. Как правило, такая конструкция используется в крупных и средних насосах. Оси двух роторов насоса установлены перпендикулярно к горизонтальной плоскости. У такой конструкции легко контролировать зазоры при сборке, удобна сборка ротора, а пумпа занимает мало места. Но центр тяжести насоса находится довольно высоко, а сборка и разборка шестерен затруднены; кроме того, система смазки также довольно сложна. Способ привода насоса ⑴ Влияют ли вибрации, возникающие при работе вакуумного насоса, на технологический процесс и окружающую среду. Если технологический процесс этого не позволяет, следует выбрать насос без вибраций или принять меры по её снижению. ⑵Необходимо узнать состав газа, содержится ли в нем конденсируемый пар, есть ли частицы пыли, а также имеется ли коррозийная активность. При выборе вакуумного насоса необходимо знать состав газа и подбирать соответствующий насос для откачиваемого газа. Если в газе присутствуют пары, частицы и коррозионные газы, следует рассмотреть возможность установки дополнительного оборудования на входном трубопроводе насоса, такого как конденсаторы, фильтры и т. д. ⑶Вакуумный насос при рабочем давлении должен быть способен вытягивать всё количество газа, образующегося в процессе работы вакуумного оборудования. ⑷Правильно собрать вакуумный насос. Поскольку вакуумные насосы обеспечивают селективный откачивание газов, иногда один насос недостаточен для удовлетворения требований к откачке воздуха. В таких случаях необходимо использовать несколько насосов, которые могут дополнять друг друга и тем самым обеспечить нужный уровень откачки. Например, пумпа на основе сублимации титана обеспечивает высокую скорость откачки водорода, но не может использоваться для откачки гелия. В то же время трехэлектродная ионная пумпа для распыления (или двухэлектродная ионная пумпа с асимметричной катодной структурой) способна эффективно откачивать аргон. Сочетание этих устройств позволяет достичь более высокого уровня вакуума в вакуумном оборудовании. Кроме того, некоторые вакуумные насосы не могут работать при атмосферном давлении и требуют предварительного создания вакуума ； У некоторых вакуумных насосов давление на выходе ниже атмосферного, поэтому требуется насос предварительной ступени; в связи с этим все они используются в комбинации. ⑸Требования к оборудованию для вакуума к загрязнению маслом. Если оборудование требует строгого отсутствия масла, следует использовать различные безмасляные насосы, такие как водяночные насосы, насосы с молекулярно-ситчатым адсорбентом, ионные насосы методом распыления, низкотемпературные насосы и т. д. Если требования не строгие, можно выбрать устройство с насосом для масла и применить некоторые меры по предотвращению загрязнения маслом, такие как охлаждающие устройства, перегородки, ёмкости для сбора масла и т. д.; это также позволит достичь требуемого уровня чистоты вакуума. ⑹Правильный выбор точки работы вакуумного насоса. У каждого насоса существует определенный диапазон рабочего давления. Например, у водяночных вакуумных насосов серии 2BV диапазон рабочего давления составляет от 760 мм рт. ст. до 25 мм рт. ст. (абсолютное давление). В таком широком диапазоне давления скорость всасывания насоса изменяется в зависимости от давления (подробные данные смотрите на кривой характеристик насоса). Стабильный диапазон рабочего давления для этих насосов составляет от 760 до 60 мм рт. ст. Следовательно, более целесообразно выбирать точку работы насоса в пределах этого диапазона, чтобы он не работал в течение длительного времени при давлении 25–30 мм рт. ст. ⑺Каков воздействие масляных паров, выделяемых вакуумным насосом, на окружающую среду? Если условия окружающей среды не позволяют наличия загрязнений, можно использовать вакуумный насос без масла или выводить пары масла наружу. ⑻Рабочее давление вакуумного насоса должно соответствовать требованиям к предельному вакууму и рабочему давлению вакуумного оборудования. Например, если для того или иного процесса вакуумной сушки требуется уровень вакуума 10 мм рт. ст., то предел достижимого уровня вакуума у выбранного вакуумного насоса должен составлять не менее 2 мм рт. ст.; желательно, чтобы этот показатель достигал 1 мм рт. ст. Обычно предельное уровень вакуума насоса должен быть на половину до одного порядка выше, чем уровень вакуума в рабочей среде вакуумного оборудования. ⑼Цена вакуумного насоса, расходы на его эксплуатацию и ремонт. Механическая установка вакуумного насоса ⑴ Вакуумный насос следует устанавливать в прочном и надежном месте на полу; вокруг него должно быть достаточно свободного пространства для удобства проверки, технического обслуживания и ремонта. ⑵Под основанием вакуумного насоса необходимо поддерживать горизонтальность основания. В углах основания рекомендуется использовать амортизирующие гумовые прокладки или крепить его с помощью болтов, чтобы обеспечить стабильную работу вакуумного насоса с минимальными вибрациями. ⑶Трубопроводы, соединяющие вакуумный насос с системой, должны быть надежно герметизированы. Для небольших вакуумных насосов можно использовать металлические трубопроводы с прокладками из маслостойкого каучука; также возможно использование вакуумных шлангов. Диаметр трубопроводов не должен быть меньше диаметра впускного отверстия вакуумного насоса. Кроме того, трубопроводы должны быть короткими и иметь как можно меньше изгибов. При сварке труб необходимо удалять шлак из трубопровода; проникновение шлака в камеру вакуумного насоса строго запрещено. ) ⑷ В трубопроводе, соединяющем насос, пользователь может установить клапан и вакуометр над входом воздуха в вакуумный насос, что позволяет в любое время проверять предельное давление насоса. ⑸Подключите источник питания в соответствии с указаниями на табличке электродвигателя, подключите заземляющий провод, а также установите предохранители и термореле соответствующих характеристик. ⑹При пробном запуске вакуумного насоса под напряжением необходимо снять ремень двигателя и убедиться, что направление вращения вакуумного насоса соответствует установленному, прежде чем использовать его, чтобы избежать обратного хода насоса и вытекания масла. (Поворот в направлении, указанном на защитном кожухе) ⑺ Для вакуумных насосов с системой охлаждения необходимо подать охлаждающую воду в соответствии с правилами. ⑻При установке электромагнитного клапана на выходе вакуумного насоса клапан и насос должны работать одновременно. ⑼Когда выход газов из вакуумного насоса негативно влияет на рабочую среду, можно установить трубопровод для отвода газов или фильтр дымкового масла у выхода. В конструкции вакуумного насоса два ротора обеспечивают синхронную работу благодаря паре высокоточных зубчатых колес. Ведущий вал соединяется с двигателем с помощью муфты. В плане расположения приводной конструкции существуют два основных варианта: в первом случае электродвигатель и шестерни находятся с той же стороны ротора, как показано на рисунке. Ведомый ротор приводится в движение непосредственно за счёт шестерни, расположенной на валу электродвигателя. Благодаря этому изгиб оси ведущего ротора минимален, поэтому зазор между двумя роторами не меняется под действием значительного изгиба оси ведущего ротора. Таким образом, зазор между роторами остается постоянным в процессе работы. Главным недостатком такого способа привода является следующее: а) на валу привода имеются три подшипника, что затрудняет процесс обработки и сборки насоса; кроме того, разборка и настройка шестерен также становятся более сложными ； б. Общая структура несимметрична, центр тяжести насоса смещен в сторону электродвигателя и коробки передач. Особенности: (1) Большая скорость выкачки в довольно широком диапазоне давлений ； (2) У ротора хорошая геометрическая симметрия, поэтому вибрации минимальны, а работа происходит стабильно. Между роторами, а также между ротором и корпусом имеются зазоры; не требуется смазка, потери на трение минимальны. Это позволяет **снизить мощность привода, в результате чего можно достичь более высокой скорости вращения** ； (3) В камере насоса не требуется использование масла в качестве уплотнителя и смазки, что позволяет снизить загрязнение вакуумной системы парами масла ； (4) В камере насоса отсутствует сжатие, отсутствует выпускной клапан. Простая и компактная конструкция; нечувствителна к пыли и водяному пару в откачиваемом газе ； (5) Сжатие довольно низкое, эффективность откачки водорода плохая ； (6) Поверхность ротора представляет собой криволинейную цилиндрическую поверхность сложной формы, что затрудняет её обработку и контроль. Помпа для перекачки газов – это вакуумная помпа, которая позволяет постоянно всасывать и выталкивать газ с целью создания вакуума. В основном существует два типа таких помп: вакуумные помпы с переменным объемом камеры, в которых процесс всасывания и выталкивания газа осуществляется за счет периодических изменений объема камеры; при этом газ сжимается перед выталкиванием. Эти насосы делятся на два типа: поршневые и лопастные: (1) Поршневой вакуумный насос: использует поршень внутри камеры насоса, который совершает колебательные движения для всасывания, сжатия и выталкивания газа. Поэтому её также называют поршневым вакуумным насосом. (2) Вакуумный насос с вращающимся поршнем: использует вращательное движение поршня в камере насоса для всасывания, сжатия и выталкивания газа. Ротационные вакуумные насосы бывают следующих типов: ① Вакуумный насос с масляной уплотнительной системой: это ротационный конденсационный вакуумный насос, в котором для уменьшения объема вредного пространства между движущимися частями используется масло в качестве уплотнителя. Такие насосы обычно оснащены устройством для поддержания вакуума, поэтому их также называют вакуумными насосами с устройством для поддержания вакуума. Согласно их структурным особенностям, они делятся на следующие пять форм. Вакуумный насос с вращающимися лопастями: ротор расположен внутри корпуса насоса на определенном расстоянии от его внутренней поверхности и находится в непосредственной близости от нее. В канавках ротора размещаются две (или более) лопастей. При вращении ротора лопасти могут перемещаться вдоль его радиальных канавок туда-обратно, при этом они постоянно соприкасаются с внутренней стенкой корпуса насоса. Эти лопасти вращаются вместе с ротором, что позволяет делить камеру насоса на несколько частей с переменным объемом. б. Вакуумный насос с поршневым клапаном: снаружи эксцентрикового ротора расположен поршневой клапан; вращение ротора приводит к тому, что клапан скользит и катится по внутренней стенке корпуса насоса. Шток клапана может скользить в направляющих, позволяющих ему двигаться в вертикальном положении. Благодаря этому камера насоса делится на две части с переменным объемом. в) Вакуумный насос с фиксированным объемом: в корпусе насоса находится эксцентрический ротор, расположенный близко к внутренней поверхности насоса. На корпусе насоса установлен радиальный плунжер, который постоянно соприкасается с поверхностью ротора. При вращении ротора плунжер может двигаться вверх и вниз, тем самым разделяя камеру насоса на две камеры с переменным объемом. д. Вакуумный насос с циклоидным ротором: в камере насоса эксцентрично расположен ротор с формой поверхности, соответствующей циклоиде; этот ротор вращается вдоль внутренней стенки камеры насоса, разделяя её на две камеры с переменным объемом. е. Вакуумный насос с множеством камер и вращающимися лопастями: внутри корпуса насоса параллельно установлены несколько независимых рабочих камер, приводимых в действие одним и тем же электродвигателем. ②Сухой винтовой вакуумный насос: это вакуумный насос изменяемого объема, в котором не используется масло (или другая жидкость) в качестве уплотнителя. ③Вакуумный насос с жидкостным кольцом: ротор с несколькими лопастями расположен эксцентрично внутри корпуса насоса. При его вращении жидкость (обычно вода или масло) выбрасывается внутрь корпуса, образуя кольцевую структуру жидкости, совпадающую по форме с корпусом насоса. Эта кольцевая структура вместе с лопастями ротора создает несколько небольших объемов, объем которых периодически меняется. Поэтому такой насос также называется вакуумным насосом с вращающимся объемом. ④Ротационный вакуумный насос: внутри насоса расположены два ротора двухлопастного или многолопастного типа, вращающихся синхронно в противоположных направлениях; между роторами, а также между роторами и внутренней стенкой корпуса насоса сохраняется определенный зазор. Он относится к вакуумным насосам с ротационной трансформацией. Насос с механическим принудительным нагнетанием — это именно такой тип вакуумного насоса. Помпа передачи импульса — это такая помпа, которая с помощью быстро вращающихся лопастей или высокоскоростного потока передает импульс газу или молекулам газа, что позволяет газу непрерывно поступать из входа помпы в выход. Конкретно их можно разделить на следующие типы. (1) Молекулярный вакуумный насос: это вакуумный насос, который использует быстро вращающийся ротор для передачи энергии молекулам газа, что приводит к их сжатию и вытеснению. У него существует несколько типов: ① Молекулярный насос с приводом от движущегося ротора: молекулы газа сталкиваются с высокоскоростно вращающимся ротором, получают импульс и направляются к выходу; таким образом, это насос, передающий импульс. ②Турбомолекулярный насос: внутри насоса находится диск с канавками или ротор с лопастями, который вращается между статорными дисками (или статорными пластинами). Линейная скорость на окружности ротора очень высока. Такие насосы обычно работают в режиме молекулярного потока. ③Композитный молекулярный насос: это композитный вакуумный насос, состоящий из двух молекулярных насосов — турбинного и тракционного, соединенных последовательно. (2) Помпа с вакуумным распылением: это помпа для передачи импульса, которая использует падение давления по эффекту Вентури для создания высокоскоростного струя, направляемого к выходу, и подходит для работы в условиях вязкого и переходного потока. Эти насосы можно дальнейшее разделить на следующие типы: ① Насосы вакуума с распылением жидкости: насосы вакуума, в которых в качестве рабочего вещества используется жидкость (обычно вода). ②Помпа вакуума с газовым распылением: помпа вакуума с распылением, использующая неконденсируемый газ в качестве рабочей среды. ③Паровой вакуумный насос: вакуумный насос, в котором в качестве рабочей среды используется пар (пар воды, масла или ртути).
Диффузионный насос: вакуумный насос, в котором в качестве рабочей среды используется поток пара при низком давлении и высокой скорости (пар масла или ртути и т. д.). Молекулы газа рассеиваются в струе пара и направляются к выходу. Плотность молекул газа в струе всегда очень низкая, поэтому такая помпа подходит для работы в режиме молекулярного потока. Можно разделить их на: ① Распространительные насосы с самоочищением: это насосы типа масляных распространительных насосов, в которых легкокипящие примеси из рабочей жидкости транспортируются специальными механизмами к выходу, не возвращаясь обратно в котел. ② Распространительные насосы с дистилляцией: такие насосы оснащены устройством для дистилляции, что позволяет парам рабочей жидкости с низким давлением пара поступать в форсунки, предназначенные для работы в условиях высокого вакуума, а парам рабочей жидкости с высоким давлением пара — в форсунки, предназначенные для работы в условиях низкого вакуума. Это многоступенчатые масляные распространительные насосы. (4) Помпа с диффузионным распылением: это помпа для передачи импульса, состоящая из одноступенчатых или многоступенчатых форсунок, обладающих характеристиками диффузионной помпы, и последовательно соединенных с одноступенчатыми или многоступенчатыми форсунками, обладающими характеристиками распылительной вакуумной помпы. Насос для повышения давления масла относится к этой категории. (5) Помпа для транспортировки ионов: это помпа, которая за счёт передачи импульса под действием электромагнитного или электрического поля переносит ионизированный газ к выходу. Помпы для захвата газов — это вакуумные помпы, в которых молекулы газа адсорбируются или конденсируются на внутренней поверхности помпы, тем самым сокращая количество молекул газа в контейнере и достигая цели откачки воздуха. Существует несколько типов таких помп. Адсорбционный насос: это вид вакуумного насоса, который использует физическое адсорбирование газов с помощью адсорбента с большой площадью поверхности (например, пористых материалов). Насос-адсорбент: это вакуумный насос, в котором газы улавливаются с помощью адсорбента посредством химических связей. Адсорбенты обычно представляют собой металлы или сплавы в виде кусков или свежего тонкого слоя. Помпа сублимации относится к этой категории. Ионный насос-абсорбер: он использует действие электромагнитного или электрического поля для притягивания ионизированного газа к поверхности материала-абсорбента с целью его откачки. У него есть следующие виды. (1) Ионный насос испарения: вакуумный насос, в котором ионизированный газ адсорбируется на материале для поглощения газов, покрывающем внутренние стенки насоса и подвергающемся сублимации (или испарению) периодически или непрерывно, что обеспечивает откачку воздуха. (2) Ионный насос с распылением: вакуумный насос, в котором ионизированный газ внутри насоса адсорбируется на материале для поглощения газов, непрерывно выделяемом катодом, что обеспечивает процесс вакуумирования. Помпы низких температур: вакуумные помпы, использующие поверхности с низкой температурой для поглощения газа. В зависимости от уровня вакуума их можно разделить на три категории: средний вакуум, высокий вакуум и сверхвысокий вакуум. Системы среднего вакуума используются в основном для откачки воздуха и других газов, обладающих определенной коррозионной активностью, нерастворимых в воде и допускающих наличие небольшого количества твердых частиц. Широко используется в таких отраслях, как пищевая промышленность, текстильная промышленность, фармацевтика и химическая промышленность, в процессах вакуумной эвапорации, концентрации, иммерсии и сушки. Этот тип насоса обладает высоким уровнем вакуума, простой конструкцией, удобством в использовании, надежностью в работе и простотой технического обслуживания. В основном используется для среднего вакуума. В процессах с большим объемом откачки воздуха. Он в основном используется для откачки воздуха и других газов, которые не корродируют, нерастворимы в воде и содержат небольшое количество твердых частиц, с целью создания вакуума в закрытом контейнере. В вдыхаемом газе допускается наличие небольшого количества жидкости. Он широко используется в таких отраслях, как машиностроение, фармацевтика, пищевая промышленность и нефтехимия. Это одно из основных устройств для создания грубого вакуума. Широко применяется в таких отраслях, как химическая промышленность, пищевая промышленность и строительные материалы, особенно подходит для процессов вакуумного кристаллизации, сушки, фильтрации и испарения. Безмасляный (устойчивый к коррозии) вертикальный поршневой вакуумный насос является обновленной версией горизонтальных вакуумных насосов и представляет собой основное устройство для создания среднего уровня вакуума. Благодаря использованию полностью герметичного устройства достигается полная изоляция картера двигателя и цилиндров ； Благодаря использованию самоослабляющихся материалов в поршневых кольцах достигается современная безмасляная смазка. Благодаря отсутствию сброса сточных вод, такие вакуумные насосы особенно подходят для использования в таких отраслях, как химическая промышленность, фармацевтика и пищевая промышленность, в процессах вакуумной дистилляции, вакуумного испарения, вакуумной сушки, вакуумного концентрирования и вакуумной иммерсии. Вакуумные насосы с вращающимся поршнем, работающие в условиях высокого вакуума, широко используются в производстве и разработке новых материалов, технологий и процессов: при кристаллизации в вакууме, нанесении покрытий в вакууме, вакуумной металлургии, вакуумной термообработке, вакуумном замачивании, вакуумной сушке, вакуумной дистилляции, при подготовке глины к дальнейшей обработке, а также в имитационных испытаниях в аэрокосмической промышленности. Вакуумный насос с скользящим клапаном может использоваться отдельно, а также в качестве предварительного насоса для ротационных вакуумных насосов, насосов с масляным принудительным нагнетанием и насосов с масляной диффузией. При всасывании газов, которые разъедают черные металлы, вступают в химическую реакцию с вакуумным маслом, содержат большое количество паров и пыли, требуется использование дополнительных устройств. Преимущества: по сравнению с вакуумными насосами с вращающимися лопастями обладает в несколько раз большей долговечностью и более высокой скоростью откачки воздуха; цена же у него немного выше. Один из основных устройств для откачки газа из закрытых контейнеров. Его можно использовать отдельно, а также в качестве предварительного насоса для нагнетательных насосов, диффузионных насосов и молекулярных насосов. Эти насосы широко используются в таких отраслях, как металлургия, машиностроение, электроника, химическая промышленность, нефтегазовая промышленность и фармацевтика, в процессах вакуумной плавки, вакуумного покрытия, вакуумной термообработки и вакуумной сушки. Ротационный вакуумный насос с скользящими лопастями (Sliding Vane Rotary Vacuum Pump) обладает такими преимуществами, как компактная конструкция, небольшие габариты, малый вес, низкий уровень шума и минимальные вибрации. Поэтому он подходит в качестве предварительного насоса для диффузионных насосов, а также особенно хорошо подходит для использования в составе точных приборов и в лабораториях. Например: масс-спектрометры, конвейеры для холодильников, вакуумные ледогенераторы и т. д. Ротационный вакуумный насос (Roots Vacuum Pump) — это вращающийся вакуумный насос с переменной производительностью, который для работы в широком диапазоне давлений требует наличия предварительного насоса. Он обладает высокой скоростью откачки и не чувствителен к наличию пыли и водяного пара в газе, который необходимо откачивать. Широко используется в таких отраслях, как металлургия, химическая промышленность, пищевая промышленность и производство электронных покрытий. В основном используется в качестве главного насоса в вакуумных установках; для его работы требуется вспомогательный насос. Например: водянокольцевые вакуумные насосы, насосы с скользящими клапанами, вертикальные безмасляные вакуумные насосы, молекулярные вакуумные насосы и т. д. Рекордный показатель для крупнейшего в стране ротационного вакуумного насоса составляет 20 000 л/с.