Повышение предельного вакуума

Повышение предельного вакуума

Как уже отмечалось, с помощью водокольцевых вакуум-насосов можно достичь остаточного давления порядка 30—40 мм рт. ст. Создать более низкое остаточное давление они не могут вследствие своих конструктивных особенностей. Наличие торцовых зазоров между лопатками и корпусом приводит к перетоку газа; кроме того, на величину остаточного давления большое влияние оказывает упругость паров рабочей жидкости. В основном же в качестве рабочей жидкости в этих насосах используется вода, причем давление водяного пара при температуре 15—20°С составляет примерно 15 мм рт. ст.

Для получения остаточного давления порядка 2— 5 мм рт. ст. применяют вакуумные установки, состоящие из последовательно соединенных вакуум-насоса и эжектора. Эжектор присоединяется на стороне всасывания к вакуум-насосу. В качестве рабочей среды эжектора обычно используется отсасываемый газ, который подводится к рабочему соплу из водоотделителя, присоединенного на стороне нагнетания. В этом случае исключается попадание атмосферного воздуха в насос. Эжектор включается в работу при достижении вакуум-насосом разрежения порядка 90%, т. е. тогда, когда производительность резко падает. С этого момента эжектор и вакуум-насос работают последовательно: эжектор как первая ступень, вакуум-насос — как вторая ступень.

Эксплуатация вращательных вакуум-насосов с жидкостным поршнем. Вращательные вакуум-насосы с жидкостным поршнем в конструктивном отношении настолько просты, что не требуют особого ухода и редко возникает необходимость внутреннего их осмотра. Эксплуатация вакуум-насосов сводится к наблюдению за контрольно-измерительными приборами и за сальниками, которые в процессе работы изнашиваются и нуждаются в периодическом поджатии сальниковой набивки. Желательно при непрерывной работе насоса производить смену сальников два раза в месяц.

Во время эксплуатации насоса необходимо следить за подачей воды для образования жидкостного кольца. Необходимо постоянно подавать холодную воду ( + 15° С) для следующих целей:

а) отвода теплоты сжатия газа;

б) пополнения жидкостного кольца, из которого часть жидкости постоянно уходит вместе с сжатым газом;

в) уплотнения торцовых зазоров между вращающимся колесом и крышками насоса;

г) охлаждения и смазки внутренней части сальника. Следует заметить, что при более высоких температу-pax подаваемой воды резко падает производительность, особенно при высоком вакууме. Расход воды, идущей для образования жидкостного кольца и охлаждения сальников, зависит от давления, под каким подается вода в вакуум-насос, от размеров нагнетательного отверстия и от способа подачи воды в вакуум-насос.

Давление, под каким подается вода в вакуум-насос, оказывает существенное значение на расход воды. С увеличением давления подающей воды расход ее увеличивается. Объясняется это тем, что вакуум-насос во время работы потребляет определенное количество воды для пополнения жидкостного кольца, излишнее же количество воды он выбрасывает в нагнетательный трубопровод.

Установлено, что оптимальным давлением, под которым должна подаваться вода в вакуум-насос, является давление 0,2 ати. Увеличение или уменьшение его в ту или другую сторону ухудшает работу вакуум-насоса.

Очень часто вращательные вакуум-насосы с жидкостным поршнем работают в трудных условиях: на химических заводах искусственного волокна, красок, удобрений, пластмасс, но особенно в области химии углеводородов. Поэтому опасность коррозии чрезвычайно велика. Для защиты вакуум-насосов от коррозии в вакуумных системах перед насосом ставятся специальные поглотители агрессивных газов, которые все же не полностью поглощают газ, и он проходит в вакуум-насос.

Лучшим мероприятием по удлинению срока службы вакуум-насосов, работающих в агрессивной среде, является применение пластмасс для защиты поверхностей машин от коррозии.

Двухроторные бессмазочные вакуум-насосы

Большое применение находят быстровращающиеся насосы зубчатого типа с двумя роторами-лопастями.

На фиг. 13 схематически изображен двухроторный бессмазочный вакуум-насос. Два ротора — лопасти ? вращаются синхронно в корпусе 1 в направлении, указанном стрелками. Форма лопастей подобрана таким образом, что между самими лопастями, а также между лопастями и стенками корпуса постоянно сохраняется зазор порядка 0,1—0,15 мм. Так как в этих насосах нет трущихся поверхностей, им можно сообщать большие

вращательные скорости и не применять смазок. Скорость вращения роторов достигает 3000 об/мин. При высоких давлениях, когда длина свободного пути молекул еще мала по сравнению с шириной зазора (Z,<0,1—0,15 мм), насос не может работать эффективно, так как одновременно с захватом газа и выталкиванием его в сторону выпускного отверстия вращающимися лопастями через зазоры, имеющие при таких давлениях относительно большую пропускную способность, в откачиваемый объем успевает проходить обратно большое количество газа. Поэтому для нормальной работы двухро-торных бессмазочных вакуум-насосов необходимо имеют скорость откач-ки в пределах 40— 5500 л/сек при давлении 0,04 мм рт. ст. На фиг. 14 показана зависимость скорости откачки от давления.

Из конструктивных особенностей насоса следует отметить, что рабочая камера, в которой вращаются лопасти, в свою очередь, расположена в герметичной наружной ка-/ мере, присоединяемой к форвакуумному насосу. В этой непрерывно откачиваемой наружной камере, кроме внутренней рабочей камеры находятся также передаточные шестерни, приводящие во вращение лопасти, электродвигатель и небольшой насос, подающий смазочное масло к подшипникам и передаточному механизму. Все это облегчает решение вопросов, связанных с уплотнением рабочей камеры. В табл. 10 приведены технические характеристики двухроторных вакуум-насосов.

Таблица 10

Зубчатые вакуум-насосы

Зубчатые вакуум-насосы применяются в тех случаях, когда требуется сравнительно невысокий вакуум, порядка 0,1—0,01 мм рт. ст. На фиг. 15 схематически представлен зубчатый вакуум-насос, в котором газ всасывается, а затем выталкивается плотно прилегающими к стенкам кожуха 1 зубьями двух зубчатых колес 2, вращающихся со скоростью 1000 об/мин.

В качестве уплотнителя и смазки между зубьями служит масло.

Обычно зубчатые вакуум-насосы выполняются как многоступенчатые, т. е. состоят из нескольких насосов, соединяющихся каскадами таким образом, что конечный вакуум первого насоса является предварительным вакуумом для следующего и т. д. При этом достигается лучший конечный вакуум. Следует отметить, что зубчатые вакуум-насосы в технике высокого вакуума почти не находят применения.