2.7. Особенности пластинчатых вакуум-насосов

Конструкции пластинчатых вакуум-насосов различаются в зависимости от глубины достигаемого ими вакуума. Для получения невысокого вакуума, до 15 мм рт. ст., применяются многопластинчатые одноступенчатые вакуум-насосы, работающие иногда без смазки. Двухступенчатые машины дают вакуум до 2 мм рт. ст. Многоступенчатые вакуум-насосы применяются при производительности но всасыванию от 20 до 6000 куб.м/ч. Коэффициент подачи н достижимый вакуум пластинчатых вакуум-насосов улучшаются выравниванием давлений (рис. 26). Для получения глубокого вакуума при производительности по всасыванию от 1 до 50 куб.м/ч используются двухпластинчатые одноступенчатые масляные вакуум-насосы (рис. 27) до давления на всасывании до 0,1 мм рт. ст. и двухступенчатые вакуум-насосы до давления 0,001 мм рт. ст. Характерным признаком масляных вакуум-насосов является то, что на выходе из цилиндра они имеют нагнетательный клапан, который заполнен маслом для предупреждения обратного проникновения нагнетаемого газа в цилиндр. У двухступенчатых вакуум-насосов клапаном снабжена только ступень, подающая газ в атмосферу, поскольку давления нагнетания ступени низкого давления недостаточно для открытия клапана.

Схема пластинчатого вакуум-насоса

Рис. 26. Схема пластинчатого вакуум-насоса с перепуском газа по трубке 1 из мертвого пространства в ячейку, в которой начинается сжатие

Одноступенчатый двухпластинчатый масляный вакуум-насос

Рис. 27. Одноступенчатый двухпластинчатый масляный вакуум-насос фирмы Лейбольдс (ФРГ):
1 – цилиндр; 2 – ротор; 3 – пластина; 4 – входное отверстие для газового балласта; 5 – нагнетательный клапан, затопленный маслом; 6 – маслоуловитель;
7 – щуп для определения уровня масла;
8 – нагнетательный патрубок; 9 – всасывающий патрубок; 10 – фильтр; 11 – всасывающий канал

Вакуум-насосы, предназначенные для получения неглубокого вакуума (абсолютное давление 760–1 мм рт. ст.), работают с большой степенью повышения давления в одной ступени (до 760). В этом случае при всасывании сухого газа трудностей не возникает. Если же всасывается смесь газа и пара или только пар, то у вакуум-насосов обычной конструкции часто появляется опасность конденсации пара в машине при повышении давления. Конденсация паров снижает долговечность работы вакуум-насоса из-за наличия конденсата в масле, ухудшает вакуум вследствие испарения при всасывании, а также требует частой замены масла. Во избежание конденсации применяется газовый балласт. Этот балласт осуществляется присоединением продувочного клапана, через который подается определенное количество газа в цилиндр в момент отсоединения полости цилиндра от всасывающего патрубка. Давление в цилиндре увеличивается еще перед началом сжатия, например, на 0,01 Мн/кв.м. Вакуум-насос работает тогда с невысокой степенью сжатия, при этом парциальное давление паров не превышает давления насыщенных паров. Совершенно очевидно, что газовый балласт ухудшает как производительность вакуум-насоса, так и достигаемый машиной вакуум.

Только небольшие пластинчатые масляные вакуум-насосы имеют непосредственный привод от четырехполюсного электродвигателя, средние и крупные машины приводятся от электродвигателя через клиноременную передачу. Поскольку механические потери имеют для вакуум-насосов большее значение, чем для компрессоров, у масляных вакуум-насосов не применяют более двух пластин, и их окружная скорость не бывает высокой, а потому невелика и скорость вращения. На пластины вследствие этого действует небольшая центробежная сила, и для лучшего прижатия пластины к зеркалу цилиндра в прорези устанавливаются пружины, раздвигающие обе пластины. Давление всасывания у масляных вакуум-насосов слагается из суммы давления отсасываемого газа и парциального давления паров масла при рабочей температуре вакуум-насоса. У вакуум-насосов поэтому применяется специальное вакуумное масло с низким давлением паров масла, абсорбирующее небольшое количество газа, эмульгирующее незначительное количество воды, химически стабильное и предохраняющее металлы от коррозии в агрессивных средах. Масла не следует подавать в цилиндр больше, чем это нужно для уплотнения в вакуум-насосе, поскольку при давлении нагнетания масло абсорбирует определенное количество газа, который выделяется из масла при снижении давления в цилиндре.

Во избежание заброса масла из вакуум-насоса во всасывающий трубопровод при остановке машины еще до остановки вакуум-насоса отключают всасывающую полость от магистрали и соединяют ее с атмосферой.

Обратный поток паров масла из ротационного вакуум-насоса в вакуумированное пространство (что недопустимо, например, при подсоединении вакуум-насоса для определения плотности к галоидному течеискателю) поглощается с помощью специально вмонтированной ионной ловушки (рис. 29). Молекулы углеводородов на пути из вакуум-насоса в вакуумированное пространство попадают в электромагнитное поле прибора и осаждаются на поверхности катода твердым слоем полимеризованных углеводородов. Фирма Бальцерс (Лихтенштейн) сообщает, что установка ионной ловушки в их двуступенчатом вакуум-насосе DUO-25 позволяет снизить содержание углеводородов в вакуумированном пространстве почти в 100 раз.

Ионная ловушка и схема её действия

Рис. 29. Ионная ловушка (а) и схема её действия (б)

Мощность вакуум-насоса зависит, помимо иных факторов, от достигаемого вакуума. С уменьшением давления в вакуумируемом пространстве мощность возрастает и достигает максимума при давлении на всасывании P1=0,3Р2, где Р2 – давление нагнетания. При дальнейшем уменьшении давления всасывания мощность быстро падает. Если вакуум-насос работает при низком абсолютном давлении в вакуумируемом пространстве, то мощность двигателя должна быть выбрана с учетом перехода через максимальную мощность, указанную выше.

Другим фактором, значительно влияющим на мощность вакуум-насоса, является вязкость масла, которая зависит от рабочей температуры в вакуум-насосе. У масляных вакуум-насосов вследствие потерь на трение жидкости действительная мощность в несколько раз превышает теоретическую при адиабатическом сжатии. Энергетические показатели у масляных вакуум-насосов низкие.

Вакуум-насосы оборудуются всасывающим фильтром и фильтром, задерживающим масляный туман; последний устанавливается за нагнетательным вентилем.

© 2017: ООО Техпром-Н, производство компрессоров ВР 8, компрессорных станций КС