Плунжерные насосы (золотниковые насосы)
Плунжерные насосы (золотниковые насосы)
Плунжерный насос — вращательный вакуумный насос, в котором ротор движется относительно внутренней стенки статора, скользя по поверхности эксцентрика. При этом пластина, жестко закрепленная на роторе, делит рабочую камеру на полости А1 и А2 с изменяющимися объемами и скользит в золотнике (плунжере), колеблющемся в соответствующем гнезде статора (рис. 3.19). Таким образом, эксцентрик вращается аналогично барабану (ротору) в пластинчато-статорном насосе. Всасывание осуществляется практически за полный оборот ротора, выхлоп — в течение следующего оборота, следовательно, полный цикл занимает 2 оборота ротора.
Всасывающий патрубок
Для плунжерных насосов характерны надежность и быстрота действия, малый износ поверхностей ротора и корпуса насоса вследствие бесконтактного скольжения (т.е. между поверхностями корпуса и ротора всегда есть зазор). Насосы являются маслозаполненными, и масло, заполняя зазоры между движущимися частями, препятствует перетеканию газа через них. Выпускной клапан также размещен в масляной ванне, что повышает герметичность насоса, но в то же время наличие масла в вакуумной полости насоса увеличивает предельное остаточное давление из-за выделения растворенных газов и наличия примесей.
На рис. 3.20, а, б показан внешний вид отечественных насосов.
Достоинства: широкий диапазон входных давлений, высокая быстрота действия, малый износ движущихся частей.
Недостатки: чувствительность к попаданию конденсата и пыли, значительная неуравновешенность движущихся масс (особенно заметная в одноступенчатых насосах).
Двухступенчатые плунжерные насосы имеют роторы 1-й и 2-й ступени, смещенные друг относительно друга на угол 180°, чем достигается большая уравновешенность масс и то, что выхлоп мертвого объема 1-й ступени приходится на канал всасывания второй ступени. Трехплунжерные насосы KINNEY серий KT и KT LP (рис. 3.20, в, г) практически свободны от недостатков, а именно: не требуют установки фундамента, сильфонных узлов для связи с другими насосами и устройствами, обеспечивают бесшумную работу без вибрации в связи с практически полной уравновешенностью масс.
Установка в насосах дозатора (газобалласта) позволяет удалять конденсат с высокой упругостью паров (воды, легко-испаряющихся жидкостей). Конденсат же с низкой упругостью паров может быть удален только полной заменой масла. Наличие конденсата значительно повышает предельное остаточное давление. Работа вакуумного насоса с открытым дозатором приводит к увеличению предельного остаточного давления в 4-10 раз для двухступенчатых и примерно в 60 раз для одноступенчатых насосов, а также росту затрачиваемой мощности (особенно при низких давлениях всасывания). При отключении газобалласта откачные характеристики достаточно быстро восстанавливаются. Различная степень влияния газобалласта на предельное остаточное давление в одно- и двухступенчатых насосах обусловлена тем, что в двухступенчатых насосах дозаторные устройства расположены только в выходной (второй) ступени и общее отношение давлений в них изменяется несущественно.
Основные области применения: как самостоятельные откачные насосы, так и форвакуумные насосы (насосы предварительного разрежения) для двухроторных (Рутса), бустерных, пароструйных и некоторых других насосов.
Обозначения: НВЗ-20 (50, 100, 200, 300, 500), Д — есть или нет. АВЗ-20Д (63, Д90, 125, Д180). АВПл-20Д. НВЗ — насос вакуумный золотниковый, АВЗ — агрегат вакуумный золотниковый, АВПл — агрегат вакуумный плунжерный; цифры — быстрота действия, м3/с, при Р > 0,26 кПа (260 Па).
Марки насосов зарубежных производителей: E & DK Series Rotary Piston Pumps — Лейбольд; KT и KT LP — Tuthill Vacuum & Blower Systems. Стоимость 10-15 тыс. евро.
Среди старых марок можно встретить ВН1-МГ — аналог АВЗ-20Д по характеристикам.
Технические характеристики: частота вращения 16,7 с-1 у НВЗ (1000 мин-1) и 25 с-1 у АВЗ (1500 мин-1); охлаждение -водяное, кроме НВЗ-20 и АВЗ-20Д; мощность привода от 2,2 до 55 кВт; объем масляной ванны 3,5-150 л.
Полное предельное остаточное давление — 16,7 Па для одноступенчатых и 0,67 Па для двухступенчатых насосов.
Основные производители в России и СНГ: ОАО «Вакуум-маш» (г. Казань).
Основные производители за рубежом: Leybold Vacuum Products, Inc., (США); Tuthill Vacuum & Blower Systems (Великобритания).