Двухроторные насосы
Двухроторные насосы
Принцип действия. Основные характеристики. Схема устройства двухроторного насоса показана на рис. 2-12. В овальной рабочей камере корпуса 1 синхронно вра щаются два ротора 2, в сечении напоминающие цифру 8. Последовательное положение роторов при вращении схематично изображено на рис. 2-13. Синхронность вращения обеспечивается закрепленными на валу роторов шестернями связи 3, вынесенными за пределы рабочей камеры. Смазка шестерен и опорных подшипников осуществляется разбрызгиванием масла из масляной ванны. Полость масляной ванны, образованной корпусом и крышками 4 и 5, герметична. Вывод ведущего вала уплотняется манжетой. Для надежной герметизации вала и увеличения ресурса манжеты из масленки 6 на манжету постоянно подается масло. В двухроторном насосе используется масло для насосов с масляным уплотнением.
Особенность двухроторных насосов — наличие довольно больших зазоров в роторном механизме. Если в рассмотренных ранее насосах перетечки газа с выхода па вход сказываются только при работе в области впускных давлений, близких к остаточному, а в остальное время ими можно пренебречь, то в двухроторном насосе их надо учитывать постоянно, так как они соизмеримы б откачиваемым потоком. Объемная скорость перемещения газа роторами постоянна и определяется геометрическими размерами рабочей камеры и скоростью вращения роторов. Количество же газа, протекающего по зазору, зависит от рода газа и разности давлений на входе и выходе насоса. Отсюда становится очевидной зависимость быстроты действия и предельного остаточного давления от рода откачиваемого газа и впускного и выпускного давлений.
В вакуумной системе двухроторные насосы всегда работают последовательно с форвакуумными насосами (обычно низковакуумным механическим насосом с масляным уплотнением). Двухроторный насос как бы улучшает характеристики форвакуумного насоса: снижает предельное остаточное давление, повышает быстроту действия в области относительно низких впускных давлений, снижает обратный поток углеводородов. Насосы малой производительности с быстротой действия до 150 л/с выпускаются в составе агрегатов на общей раме с форвакуумным насосом.
Поскольку остаточное давление и быстрота действия двухроторного насоса в сильной степени зависят от величины остаточного давления и быстроты действия форвакуумного насоса, основной характеристикой самого двухроторного насоса является остаточное давление в зависимости от выпускного давления, а также их отношение — степень сжатия. По этим зависимостям могут быть рассчитаны остаточное давление и быстрота действия при использовании любого форвакуумного насоса с известными характеристиками. В производстве применение этих характеристик неудобно. Для практики большой интерес представляет знание быстроты действия в зависимости от впускного давления и предельного остаточного давления при работе двухроторного насоса с рекомендуемым форвакуумным насосом, быстрота действия которого находится в пределах от 1/10 до1/5 максимальной быстроты действия двухроторного насоса. Типичная зависимость быстроты действия двухроторных насосов от впускного давления приведена на рис. 2-14. Обычно на том же графике приводится зависимость быстроты действия форвакуумного насоса от впускного давления.
Основные характеристики двухроторных насосов приведены в приложении 5.
Построение кривой быстроты действия обычно ограничивается давлением, при котором потребляемая насосом энергия достигает большой величины и продолжительная работа насоса при котором становится опасной. Длительная работа двухроторного насоса при повышенных впускных давлениях ведет к заклиниванию насоса. Поскольку теплоизолированные роторы нагреваются значительно сильнее корпуса, в результате разного теплового расширения исчезает зазор между торцом
ротора и корпусом. Чтобы избежать заклинивания насоса в результате нагрева при большом перепаде давлений на входе и выходе, часто параллельно насосу устанавливают самодействующий клапан, который открывается, если разность давлений между выходом и входом превышает определенную величину (6-Ю3 — 1,3-104 Па).
Эксплуатация и обслуживание. Многое из того, что относится к подготовке к эксплуатации насосов с масляным уплотнением, относится и к двухроторным насосам. В частности, аналогична установка насоса. Правда, фундамент под двухроторные насосы может быть много меньше в силу их практически абсолютной балансировки. ~Между двухроторным насосом и форвакуумным насосом — насосом с масляным уплотнением обязательна постановка сильфонного компенсатора. Схемы вакуумных систем, включающих двухроторные насосы, приведены в табл. 8-1.
Перед запуском насоса в эксплуатацию необходимо проверить уровень масла в масляной ванне, отсутствие течи масла по вводу вращения. При снятых приводных ремнях покачиванием роторов (вращением то в одну, то в другую сторону) убедиться в отсутствии ударов ротора об ротор. Необходимо также убедиться в правильности направления вращения электродвигателя. Кратковременное включение двухроторного насоса при атмосферном давлении во впускном и выпускном патрубках не представляет опасности.
Запуск насоса осуществляется в следующей последовательности. Включают насос с масляным уплотнением. Открывают предохранительный клапан (если он не самодействующий) на байпасной линии двухроторного насоса и все клапаны линии откачки рабочей камеры установки. Производят откачку. Когда в системе будет достигнуто давление в несколько десятков паскалей (десятые доли миллиметра ртутного столба), включают двухроторный насос.
Двухроторные насосы, в приводе которых используются двухскоростные электродвигатели, например ЗДВН-500 и ЗДВН-1500, или гидромуфты, а также гидропреобразователи крутящего момента, включаются сразу после включения форвакуумного насоса и открытия клапанов линии откачки. При этом, несмотря на пониженную быстроту действия двухроторного насоса в области высоких впускных давлений, откачка крупных сосудов происходит значительно быстрее, чем откачка только насосом с масляным уплотнением. При достижении давления в несколько десятков паскалей переводят двухроторный насос в обычный номинальный режим.
Перед выключением двухроторного насоса клапан, соединяющий его с откачиваемым сосудом или высоковакуумным насосом, должен быть закрыт. Сразу после выключения должен быть закрыт клапан, соединяющий его с форвакуумным насосом.
В процессе эксплуатации двухроторных насосов следят за уровнем масла в масляной ванне, отсутствием течи масла по вводу вращения, отсутствием шума и стука при пуске, работе и остановке насоса, кроме того, периодически доливают масло в масленку ввода вращения. Не реже 1—2 раз в год производят профилактические осмотры насоса, включающие проверку зазоров между роторами и корпусом насоса, проверку износа опорных подшипников и шестерен связи. Проверка зазоров может осуществляться через впускное и выпускное отверстие насоса без его разборки.
Повышение в процессе эксплуатации остаточного давления двухроторного насоса чаще всего объясняется появлением течи во фланцевом соединении. В этом легко убедиться по тому факту, что и выпускное давление оказывается несколько выше обычной величины. Другой причиной повышения остаточного давления может быть неисправность форвакуумного насоса. При отыскании причин повышения остаточного давления над двухроторным насосом вначале необходимо убедиться в исправности форвакуумного насоса, а затем исследовать двухроторный насос. Неглубокие риски и царапины на роторах практически не влияют на характеристики двухроторного насоса.