Вращательные масляные вакуум-насосы

Вращательные масляные вакуум-насосы

Эти вакуум-насосы являются насосами с вращающимся поршнем (ротором) и масляным уплотнением. Вращательные масляные вакуум-насосы разделяются на три группы:

• 1. Пластинчато-роторные вакуум-насосы.

• 2. Пластинчато-статорные вакуум-насосы.

• 3. Золотниковые (плунжерные) вакуум-насосы.

На фиг. 2 представлен схематически пластинчато-роторный насос, работа которого протекает следующим образом.

В цилиндре 1 вращается эксцентрично установленный ротор 2 в направлении, указанном стрелкой. В прорезях ротора помещены пластины 3, находящиеся под действием пружины 4 и скользящие при вращении ротора по внутренней поверхности цилиндра. Внутри полости статора образуются три отгороженных друг от друга пространства А, В и С При вращении ротора объем пространства А возрастает, и таким образом, всасывается газ из откачиваемого объекта, присоединенного к входу насоса. Одновременно с этим объем пространства С (образовавшегося из пространства В) уменьшается и газ, захваченный ранее, выбрасывается в атмосферу через выходное отверстие. Следовательно, за время одного полного оборота ротора удаляется объем газа, равный объему насосной камеры. Во входном отверстии насоса помещается фильтр для защиты полированной поверхности цилиндров статора и ротора от повреждения посторонними телами. Выхлопной клапан находится под слоем масла, которое препятствует попаданию атмосферного воздуха в насос. В процессе работы масло поступает в камеру насоса через щели или сверления в корпусе и частично через выхлопной клапан, так что все трущиеся поверхности в камере покрыты слоем масла, которое и создает уплотнение между полостями всасывания и выхлопа. Кроме того, это масло служит для заполнения вредных пространств, а особенно пространства С в конце периода сжатия в нем газа. Когда вакуум приближается к предельному, давление в пространстве С становится настолько малым, что оно не в состоянии открыть выхлопной клапан. Он открывается маслом, вместе с которым удаляется и газ.

На фиг. 3 представлен схематически пластинчато-статорный насос.

В цилиндре 1 вращается в направлении, указанном стрелкой, эксцентрично установленный ротор 2 Движущаяся возвратно-поступательно пластина 3 скользит по поверхности ротора. Плотное прилегание пластины к ротору, необходимое для обеспечения уплотнения между сторонами всасывания и выхлопа, достигается с помощью пружины 4. Эвакуация газа из производственной ющий попадание в насос масла и атмосферного воздуха (в случае остановки насоса). Основным преимуществом этих насосов является уменьшение количества ответственных мест внутри насоса, представляющих опасность прорыва газа в производственную емкость. В пластинчато-статорном насосе такими местами являются только места соприкосновения барабана с камерой и пластиной. Отсутствие прорезей в барабане устраняет лишнюю возможность просачивания воздуха в сторону впускного патрубка. Вредное пространство в этих насосах также меньше, чем в пластинчато-роторных насосах.

На фиг. 4 представлен схематически золотниковый (плунжерный) насос, работа которого протекает следующим образом.

В цилиндре 1 вращается эксцентрик 2 с надетым на него плунжером 3. Плунжер скользит по внутренней поверхности цилиндра, перемещает находящийся перед ним

газ и выталкивает последний в атмосферу через выхлопной клапан 4, находящийся под слоем масла. Откачиваемый газ поступает на сторону всасывания через окно в прямоугольной части плунжера.

Прямоугольная часть плунжера скользит в золотнике 5, свободно поворачивающемся в гнезде корпуса.

Преимущества золотниковых насосов перед пластинчато-роторными и пластинчатостаторными насосами:

Т. Меньшее количество ответственных по герметичности мест внутри насоса — всасывающая сторона отделяется от выхлопной не пластинкой, скользящей по барабану, как в пластинчато-статорном насосе, а жестко скрепленной с обоймой плоской частью поршня, скользящей только по вкладышу.

• 2. Вредное пространство сведено к относительно еще меньшему объему.

• 3. Значительно меньшее охлаждение благодаря меньшему трению между подвижными частями.

Вращательные масляные вакуум-насосы находят широкое применение в лабораторной практике, а также в химической, металлургической, электротехнической и других отраслях промышленности. Скорость откачки вращательных масляных насосов зависит от величины насоса. Для пластинчато-роторных и пластинчато-статорных насосов скорость откачки колеблется в пределах 0,2—25 л1сек, а для золотниковых — до 1000 л/сек. На фиг. 5 показана зависимость скорости откачки от давления. Следует отметить, что вращательные масляные насосы могут применяться как самостоятельно, так и в качестве форвакуумных при работе высоковакуумных насосов. Вакуум-насосы типов ВН-1 и ВН-2 в основном используются в качестве вспомогательных к высоковакуумным насосам, а вакуум-насосы типов ВН-4 и ВН-6 — для

откачки больших объемов воздуха от атмосферного давления, так как они имеют маслоотбойные устройства и могут длительное время работать при давлении у впускного патрубка около 100 мм рт. ст. Предельное давление, которое могут создать эти насосы, составляет 1 • 10~³ — 5- 10^-3 мм рт. ст. В табл. 5 приведены характеристики

наиболее распространенных конструкций вращательных масляных насосов, выпускаемых заводами Советского Союза.

Газобалластные вакуум-насосы

Применение вращательных масляных насосов для таких процессов, как вакуумная сушка, дистилляция и многие другие, сильно затруднено в связи с необходимостью откачки конденсируемых паров.

Конденсат, образующийся при сжатии откачиваемого пара, осаждается в камере насоса, попадает в масло и резко ухудшает его свойства. Попадая вместе с маслом в рабочую камеру, конденсат, обладающий высокой упругостью пара, испаряется и резко увеличивает величину остаточного давления, достигаемого насосом.

Наиболее часто приходится откачивать водяные пары; вода же, попадая в масло, образует эмульсию, растворяет и активирует кислоты, содержащиеся в масле. Взаимодействуя с железом, вода образует гидрат окиси железа, который с кислотами образует нерастворимые железные мыла — сильные катализаторы процесса окисления масла- Все это приводит к увеличению остаточного давления, осмолению масла и выходу насоса из строя.

Следует отметить, что накопление конденсата в некоторых случаях происходит настолько быстро, что замена масла становится необходимой через каждые 6—8 ч работы. При этом для восстановления первоначальных характеристик насоса нередко приходится несколько раз подряд промыть рабочую камеру маслом.

Для предотвращения ухудшения характеристик вращательных масляных насосов при откачке конденсируемых паров имеются два способа:

• 1) удаление конденсата из насоса;

• 2) предотвращение конденсации паров в насосе.

Удаление конденсата из насоса может производиться вместе с маслом или же конденсат отделяется от масла непосредственно в насосе. В первом случае из объема над выхлопным клапаном непрерывно удаляют некоторое количество загрязненного конденсатом масла, а взамен со стороны всасывания добавляют свежее масло в таком же количестве. Недостатком того метода является то, что воздух, содержащийся в непрерывно подаваемом свежем масле, увеличивает остаточное давление насоса.

Во втором случае конденсат испаряется при нагреве масла, находящегося над выхлопным клапаном. Причем отделение конденсата значительно ускоряется при продувке нагретого масла воздухом. Рабочая температура масла составляет 80° С.

Наиболее выгодным и удобным способом предотвращения конденсации паров является напуск определенного количества неконденсируемого (балластного) газа в камеру насоса в добавление к находящейся там смеси после отделения ее от откачиваемого объема. Минимально необходимое при этом количество балластного газа определяется из условия, чтобы к моменту выхлопа парциальное давление конденсируемых паров не достигло давления их насыщения при температуре насоса.

В качестве балластного газа используется обычно атмосферный воздух. Его собственная влажность обычно невелика и практически не сказывается на характеристиках газобалластных насосов. Весьма важно, чтобы при напуске балластного газа не происходило значительного увеличения остаточного давления, достигаемого насосом. Поэтому напуск балластного газа в камеру насоса осуществляется через отверстие в крышке камеры. Величина отверстия в крышке камеры должна быть достаточно большой, чтобы иметь возможность напчска, необходимого для полного предотвращения конденсации количества балластного газа. При работе газобалластного насоса обычно встречается необходимость дозировки балластного газа, поэтому напуск балластного газа производится через вентиль-дозатор.

Газобалластные насосы изготовляются на базе существующих конструкций, поскольку установка газобалластного устройства требует весьма незначительных изменений отдельных деталей (в основном крышек). На базе вращательных масляных насосов ВН-461М, ВН-1 и ВН-2 изготовлены газобалластные насосы марок ВН-461МГ, ВН-1 Г и ВН-2Г.