Двухроторные вакуумные насосы

Для некоторых процессов в промышленности требуется высокая быстрота откачки, даже при относительно высоких давлениях. Этим требованиям удовлетворяют двухроторные объемные вакуумные насосы типа Рутса (далее ДВН). Схема насоса представлена на рис. 3.8. На рис. 3.9 показан внешний вид ДВН.

ДВН обеспечивают высокую скорость откачки в диапазоне входных давлений 10²-10⁰ Па (10⁰—

10^-2 мм рт. ст.). Роторы выполняются с двумя или тремя прямыми либо винтовыми лопастями (рис. 3.10, а, б).

Положение роторов при работе показано на рис. 3.10, в.

Угол закрутки х не превышает 180°. Синхронное вращение роторов навстречу друг другу и зазор между ними обеспечивают синхронизирующие шестерни на валах роторов. Так как между роторами и корпусом в рабочем состоянии поддерживается гарантированный зазор, в полость сжатия смазка не подается. При работе некоторая часть газа перетекает из области выхлопа в область всасывания, но малая величина зазоров создает большое аэродинамическое сопротивление, поэтому потери газа невелики. Ротор вращается с частотой до 50 с^-1, и высокая быстрота откачки поддерживается до давлений порядка 10^-1 Па. Хотя такие насосы способны работать с прямым выхлопом в атмосферу, на их выходе обычно устанавливают вспомогательный вращательный масляный насос, который не только понижает их предельное остаточное давление, но и повышает КПД, снижая потребляемую мощность, что позволяет обходиться менее сложной системой охлаждения. Вспомогательный насос, пропускающий ту же массу газа, но при более высоких давлениях, может быть сравнительно небольшим.

При входных давлениях ~ 100 кПа отношение давления всасывания к давлению нагнетания при выхлопе в атмосферу не превышает 1,8.

Достоинства: полная уравновешенность масс и динамическая балансировка, что позволяет применять высокие частоты вращения роторов, что дает высокую быстроту откачки (в сравнении с пластинчатыми насосами) и производительность при малых габаритах; отсутствие трения, простота конструкции и технологической обработки роторов.

Недостатки: нуждаются в предварительном разрежении со стороны выхлопа, так как при выхлопе в атмосферу остаточное давление не превышает 0,5 Па; значительный уровень аэродинамического шума из-за пульсации газа; требуют смазки выходного вала (и вакуумное уплотнение).

В качестве форвакуумных насосов предварительного разрежения используются плунжерные, пластинчато-роторные насосы (которые мы рассмотрим далее), жидкостно-кольцевые и поршневые насосы.

Быстрота откачки двухроторных насосов составляет 0,0015-10 м³/с. Профиль ротора — так называемый окружной и циклоидально-окружной.

Зазор (размер зазора) должен учитывать погрешности изготовления и сборки, изменение габаритов роторов и межцентрового расстояния при нагреве, деформацию под действием рабочих усилий. Обычно зазор S равен 0,35-0,9 мм между роторами и 0,15-0,40 мм между роторами и корпусом.

Окружная скорость зависит от материала ротора: для алюминиевых роторов — 30-80 м/с, для стальных — 50-100 м/с, для титановых — 80-150 м/с.

Основные области применения: для откачки воздуха и неагрессивных к материалам насоса газов, паровоздушных смесей при производстве кабелей и трансформаторов, сублимационной сушке (в пищевой, химической и деревообрабатывающей промышленности); в металлургии, сельском хозяйстве.

Обозначение: 2ДВН-50 (150), 2ДВН-500 (1500), 2АВД-20, АВДС-50, где 2 — номер модернизации, ДВН — двухроторный вакуумный насос, АВД — агрегат вакуумный двухроторный (специальный); 20-1500 — номинальная скорость откачки (л/с) при номинальном давлении. Зарубежные ДВН — RUVAC® Roots Blower Pumps серии WA/WS 150/151 (Лейбольд).

Техническая характеристика двухроторных вакуумных насосов представлена в табл. 3.1.

На базе насосов ДВН выпускают вакуумные агрегаты АВР-50 (1500) — агрегат вакуумный ротационный (двухроторный), 50-1500 — быстрота действия (л/с) при рабочем давлении.

Таблица 3.1

Характеристика двухроторных вакуумных насосов

Характеристики	2ДВН 500	2ДВН 1500	Примечание
Быстрота действия, м3/с	0,25-0,5	0,75-1,5	В зависимости от частоты вращения двигателя насоса 1600 и 2900 мин-1
Мощность привода, кВт	5,0-7,5	5,5-11,0
Тип форвакуумного насоса	НВЗ-50Д	НВЗ-150Д
Масса, кг	550	830

Марки насосов, входящих в состав агрегатов АВР, следующие:

Агрегат	АВР-50	АВР-150	АВР-500	АВР-1500
Двухроторный насос	ДВН-50	ДВН-150	2ДВН-500	2ДВН-1500
Форвакуумный насос	2НВР-5ДМ	НВЗ-20	НВЗ-50Д	НВЗ-150Д

Основные производители в России и СНГ: ОАО «Вакуум-маш» (г. Казань), завод «Прогресс» (г. Мелитополь, Украина).

Основные производители за рубежом: Leybold Vacuum Products, Inc., США.