Эжекторные и диффузионные вакуум-насосы

Эжекторные и диффузионные вакуум-насосы

На ином принципе построено действие эжекторных и диффузионных насосов, в которых нет движущихся частей, а основным рабочим механизмом является струя пара.

В существующих насосах для создания струи пара применяются различные жидкости: парафин, ртуть, вода и др.

Различие между эжекторным и диффузионным насосом заключается в характере действия струи пара и в создаваемом предельном давлении.

Эжекторные вакуум-насосы. На фиг. 17 схематически изображен эжекторный вакуум-насос, принцип действия которого состоит в следующем.

Пар, введенный при определенном давлении в сопло насоса, расширяется в расходящемся выводном отвер-

стии сопла и превращает свою энергию давления в энергию движения. Направленный затем во входное отверстие расширителя, пар частично превращает свою энергию движения обратно в энергию давления. Когда струя пара проходит через засасывающую камеру, она захва-количества газа и передает скорости. Этот газ после ненекоторого сжатия струей пара в сходящейся трубе удаляется затем вместе с паром в пространство с атмосферным давлением, где пар конденсируется в жидкость.

Распределение давлений рабочего пара и откачиваемого газа в насосе показано на этой же фиг. 17.

Скорость откачки эжекторных вакуум-насосов достигает 300 л/сек при вакууме 0,5 мм рт. ст. Обычно эжекторные вакуум-насосы изготовляют многоступенчатыми и применяют не только в лабораторной практике, но и в химической, фармацевтической и металлургической промышленности.

В химической промышленности наибольшее распространение получили пяти- и четырехступенчатые пароэжекторные вакуум-насосы, которые выпускаются пяти типоразмеров, отличающихся друг от друга производительностью и величиной остаточного давления. На фиг. 18 схематически изображен 4-ступенчатый пароэжекторный вакуум-насос, каждая ступень которого состоит из парового эжектора, смесительной камеры, конденсатора тарельчатого типа и фактически является самостоятельным пароэжекторным вакуум-насосом. Между собой ступени насоса соединяются последовательно (выход одного насоса соединяется со входом следующего и т. д.), причем из последней ступени отсасываемый газ выбрасывается в атмосферу.

Пароэжекторные вакуум-насосы выпускаются производительностью 1,0; 2,5; 5,0; 10,0 и 20,0 кг/ч (по сухому воздуху). Институтом Гипронефтемаш разработан целый ряд пароэжекторных вакуум-насосов производительностью от 10 до 600 кг/ч. В табл. И и 12 приведены технические характеристики пароэжекторных вакуум-насосов.

Для нормальной работы многоступенчатых пароэжекторных вакуум-насосов необходимо в процессе монтажа, испытаний и эксплуатации насосов соблюдать следующие условия:

• 1. Давление пара, напор в водяной линии и температура воды должны быть постоянными в процессе работы вакуум-насоса. Всякие отклонения от технических данных сбивают нормальную работу насоса и требуют дополнительной затраты времени на отрегулировку.

• 2. Для нормальной работы вакуум-насоса необходима герметичность и чистота системы.

• 3. Высота установки конденсаторов (от сливного штуцера до уровня воды в барометрическом ящике) должна быть не менее 11 м.

Технические характеристики пароэжекторных вакуум-насосов

Наименование характеристики	Марка насоса
	ВН-1 | ВН-2,5		ВН-5 | ВН-ю| ВН-20
Скорость откачки (по сухому воздуху) в кг/ч…… Предельное давление в мм. рт. ст…….. Число ступеней……. Давление пара в ати …. Расход сухого насыщенного пара в кг/ч ……… Расход воды в м3/ч….. Габаритные размеры в мм: длина ………. ширина …….. . высота………. Вес в кг………..	1,0 1,0 5 6 35 2 1300 750 1250 255	2,5 1,0 5 5 90 5 1175 700 2700 465	5,0 10 4 5 70 3 820 548 2230 293	10 10 4 5 140 5 994 752 2589 310	20 10 4 2,5 200 4 1723 1000 2350 1058

• 4. Диаметры всех трубопроводов должны быть не менее диаметров штуцеров, к которым они присоединяются, и без каких-либо смятии на сгибах.

• 5. Прокладки (паранитовые или клингеритовые) должны быть тщательно вырезаны и не должны выдаваться внутрь трубопроводов.

• 6. Барометрические трубы прокладывать вертикально, а если это невозможно, то придавать им возможно больший уклон в сторону движения жидкости.

• 7. Барометрические трубы нескольких конденсаторов нельзя соединять вместе, так как это вызовет выравнивание давлений по конденсаторам.

• 8. Концы барометрических труб должны быть введены под уровень воды в барометрическом ящике так, чтобы расстояние концов труб от дна было не менее 80 мм.

• 9. Перелив из барометрического ящика следует устраивать в виде сифона, с тем чтобы удалялись нижние слои воды. У дна ящика необходимо установить спускной штуцер с краном для опорожнения и промывки ящика.

• 10. Концы барометрических труб следует снабжать резьбой или фланцами для постановки заглушек при гидравлическом испытании системы.

• 11. На барометрических трубах необходимо установить термометры для регулирования подачи воды на

конденсаторы, причем гильзы термометров должны быть вварены так, чтобы по возможности не уменьшать сечение труб.

• 12. При применении пара со степенью сухости менее 90% перед насосом необходимо установить влагоотбой-ник с выводом через конденсатоотводчик.

• 13. Паропровод вместе с коллектором должен быть изолирован и снабжен манометром. На водопроводе необходимо установить гребенку с вентилями для регулирования подачи по конденсаторам, причем перед гребенкой следует установить главный вентиль для отключения установки.

• 14. При сильно загрязненной воде следует установить фильтр.

• 15. Выхлопную линию делать возможно более короткой, и если она выводится вверх, то нужно предусмотреть в нижней точке слив конденсата.

• 16. Всасывающую линию прокладывать с уклоном в сторону эжекторов. Небольшой перекос во всасывающую линию при остановке вакуум-насоса можно устранить открыванием воздушника или «уткой» высотой 0,5—1,0 м.

• 17. Перед пуском пароэжекторную установку испытывают гидравлически давлением 6 ати в течение 20 мин с предварительной постановкой заглушек на вводе пара в паровой коллектор и на концах барометрических труб. По окончании испытания (при снятых заглушках) производят продувку паром паровой линии для удаления грязи и окалины.

• 18. При пуске вакуум-насоса сначала подают воду на конденсаторы, а затем полностью открывают паровой вентиль для создания необходимого давления перед паровыми соплами.

• 19. При остановке вакуум-насоса сначала выключают пар, а затем воду. Вода отключается главным вентилем, чтобы не нарушать отрегулированной подачи воды по конденсаторам.

В заключение следует отметить, что в последнее время все большее применение находит практика работы многоступенчатой пароэжекторной вакуум-установки с форвакуумом. При этом снижается рабочее давление пара на 40—50%. В качестве форвакуумного насоса используется вакуум-насос РМК-2. На фиг. 19 приведена схема соединения пароэжекторного вакуум-насоса с вращательным насосом РМК-2.

Диффузионные вакуум-насосы. Для получения высокого вакуума широко применяются ртутные и масляные пароструйные диффузионные насосы с большими скоростями откачки. В противоположность эжекторным насосам, которые могут работать при давлениях, начиная от атмосферного, диффузионные насосы требуют для своей работы предварительного вакуума порядка 1 мм рт. ст.

На фиг. 20 схематически показан ртутный диффузионный насос, работа которого проходит следующим образом.

Струя пара, образовавшегося в подогреваемом резер* вуаре со ртутью, проходит через трубку d (паропровод) в сопло D, из которого затем проходит в направлении сосуда В, сообщающегося с форвакуумом. Эта струя пара образует в сужении С своего рода перегородку между пространством высокого вакуума, которое соединяется с откачиваемым сосудом, и пространством предварительного вакуума В, которое соединено с форвакуумным насосом. Молекулы газа диффундируют через сужение из пространства А в пространство В, так как внутренняя часть струи, состоящая из вновь образовавшегося в нагревателе пара, свободна от газа. В пространстве В (конденсаторе) на охлаждаемых водой стенках насоса происходит конденсация ртутного пара, а отделенные от пара молекулы откачиваемого газа отводятся в форвакуум. Конденсированная ртуть стекает по стенкам в пространство А, откуда по трубочке возвращается в резервуар. Трубка в нижней части имеет колено, заполненное ртутью, которая разделяет пространство А от резервуара (сифонный затвор).

По скорости откачки 5,5— 32 000 л/сек), а также по величине предельного вакуума диффузионные насосы являются одними из лучших. Скорость их действия значительно превосходит скорость откачки любых вращательных насосов, особенно в области низких давлений, предельный же вакуум достигает 1 • 10^-6—3 • 10~⁷ мм рт. ст. Диффузионные насосы можно соединять последовательно для улучшения предельного вакуума, а также для того, чтобы сделать возможным работу при более высоком давлении форвакуума.

В табл. 13 и 14 приведены технические характеристики паромасляных и парортутных диффузионных насосов.

Кроме отдельных диффузионных паромасляных насосов разработаны и выпускаются типовые высоковакуумные агрегаты, в состав которых помимо основного диффузионного насоса входят вспомогательные паро-масляные насосы, так называемые бустерные насосы.

Вспомогательные (бустерные) насосы по своему устройству незначительно отличаются от высоковакуумных диффузионных насосов и предназначены для работы в области давлений 10~²—10~³ мм рт. ст.

Поскольку высокоскоростные паромасляные насосы требуют применения насоса предварительного вакуума с достаточно большой скоростью откачки при давлении порядка сотых долей мм рт. ст., то вращательные масляные насосы не могут непосредственно присоединяться в качестве форвакуумных насосов. Поэтому между высокоскоростным паромасляным и вращательным масляным насосами ставится вспомогательный (бустерный) насос,-имеющий два диффузионных сопла, из которых верхнее выполняет роль насоса предварительного вакуума для последнего сопла высокоскоростного паромасляного насоса, а вращательный масляный насос служит насосом предварительного вакуума для нижнего сопла вспомогательного насоса.

В табл. 15 и 16 приведены технические характеристики высоковакуумных, агрегатов и вспомогательных (бустерных) насосов.