Вращательные вакуум-насосы
Вращательные вакуум-насосы являются более совершенным типом по сопоставлению с поршневыми насосами. Они работают по такому же принципу сжатия и выбрасывания газа, но уже с помощью вращательного движения специального приспособления. Зависимо от конструкции ротора вращательные вакуум-насосы разделяются на последующие группы:
а) вращательные масляные вакуум-насосы;
б) вращательные вакуум-насосы со скользящими пластинами;
в) вращательные вакуум-насосы с жидкостным поршнем (водокольцевые);
г) двухроторные бессмазочные вакуум-насосы;
д) зубчатые вакуум-насосы.
рис.1. Пластинчато-роторный вакуум-насос:
1 — цилиндр (корпус насоса);
2 — ротор;
3 — пластинки;
4 — пружина;
5 — сетка-фильтр;
6 — возвратимый клапан
Вращательные масляные вакуум-насосы.
Эти вакуум-насосы являются насосами с вращающимся поршнем (ротором) и масляным уплотнением. Вращательные масляные вакуум-насосы делятся на три группы:
1. Пластинчато-роторные вакуум-насосы.
2. Пластинчато-статорные вакуум-насосы.
3. Золотниковые (плунжерные) вакуум-насосы.
На рис.1 представлен схематически пластинчато-роторный насос, работа которого протекает последующим образом.
В цилиндре 1 крутится эксцентрично установленный ротор 2 в направлении, обозначенном стрелкой. В прорезях ротора помещены пластинки 3, находящиеся под действием пружины 4 и скользящие при вращении ротора по внутренней поверхности цилиндра. Снутри полости статора образуются три отгороженных друг от друга места А, В и С. При вращении ротора объем места А растет, и таким макаром, всасывается газ из откачиваемого объекта, присоединенного к входу насоса. Сразу с этим объем места С (образовавшегося из места В) миниатюризируется и газ, оккупированный ранее, выбрасывается в атмосферу через выходное отверстие. Как следует, за время 1-го 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 сторонними телами. Выхлопной клапан находится под слоем масла, которое препятствует попаданию атмосферного воздуха в насос.
В процессе работы масло поступает в камеру насоса через щели либо сверления в корпусе и отчасти через выхлопной клапан, так что все трущиеся поверхности в камере покрыты слоем масла, которое и делает уплотнение меж полостями всасывания и выхлопа. Не считая того, это масло служит для наполнения вредных пространств, а в особенности места С в конце периода сжатия в нем газа. Когда вакуум приближается к предельному, давление в пространстве С становится так малым, что оно не в состоянии открыть выхлопной клапан. Он раскрывается маслом, совместно с которым удаляется и газ.
На рис.2 представлен схематически пластинчато-статорный насос.
Рис.2. Пластинчато-статорный вакуум-насос:
1 — цилиндр;
2 — ротор;
3 — пластинка;
4 — пружина;
5 — шариковый клапан.
В цилиндре 1 крутится в направлении, обозначенном стрелкой, эксцентрично установленный ротор 2. Передвигающаяся возвратно-поступательно пластинка 3 скользит по поверхности ротора. Плотное прилегание пластинки к ротору, нужное для обеспечения уплотнения меж сторонами всасывания и выхлопа, достигается при помощи пружины 4. Эвакуация газа из производственной емкости делается за счет роста объема камеры всасывания насоса.
Объем же выхлопной камеры миниатюризируется, и газ выталкивается из нее через выходное отверстие в масляную ванну, откуда выбрасывается в атмосферу.
На выходе обычно применяется шариковый клапан, помещаемый в выходном отверстии и предотвращающий попадание в насос масла и атмосферного воздуха (в случае остановки насоса).
Главным преимуществом этих насосов является уменьшение количества ответственных мест снутри насоса, представляющих опасность прорыва газа в производственную емкость. В пластинчато-статорном насосе такими местами являются только места соприкосновения барабана с камерой и пластинкой.
Отсутствие прорезей в барабане избавляет лишнюю возможность просачивания воздуха в сторону впускного патрубка.
Вредное место в этих насосах также меньше, чем в пластинчато-роторных насосах.
На рис.3 представлен схематически золотниковый (плунжерный) насос, работа которого протекает последующим образом.
Рис.3. Золотниковый (плунжерный) вакуум-насос:
1 — цилиндр;
2 — эксцентрик;
3 — плунжер;
4 — выхлопной клапан;
5 — золотник
В цилиндре 1 крутится эксцентрик 2 с насаженым 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.
Достоинства золотниковых насосов перед пластинчато-роторными и пластинчато-статорными насосами:
1. Наименьшее количество ответственных по плотности мест снутри насоса — поглощающая сторона отделяется от выхлопной не пластинкой, скользящей по барабану, как в пластинчато-статорном насосе, а агрессивно скрепленной с обоймой плоской частью поршня, скользящей только по вкладышу.
2. Вредное место сведено к относительно еще наименьшему объему.
3. Существенно наименьшее остывание благодаря наименьшему трению меж подвижными частями.
Технические свойства вращательных масляных насосов Наименование свойства Марка насоса ВН-494 ВН-461М РВН-20 ВН-2 ВН-1 ВН-4 ВН-6 пластинчато-роторный пластинчато-статорный золотниковый (плунжерный) Число ступеней
Скорость откачки в л/сек:
при давлении 760 мм рт. ст.
то же 1 мм рт. ст.
то же 0,01 мм рт. ст.
Предельный вакуум в мм рт. ст.
Число оборотов ротора за минуту
Количество масла ВМ-1 в л.
Расход масла в см3/ч
Остывание
Расход воды в л/ч
Габаритные размеры в мм:
длина
ширина
высота
Вес в кг
Мощность электродвигателя кВт
Число об/мин
Напряжение 2
0,21
0,21
0,05
1×10-3
360
1,5
—
Воздушное
—
420
235
325
36
0,6
1400
220/380 2
0,83
0,7
0,2
1×10-3
540
2,3
—
Воздушное
—
670
294
415
75
0,6
1400
220/380 2
3,3
2,4
0,5
1×10-3
400
0,5
—
Воздушное
—
525
330
445
110
0,8
1400
220/380 2
7,0
5,9
5,0
3×10—3
525
2,0
—
Воздушное
—
685
555
475
180
1,7
1400
220/380 2
18,3
14,5
11,5
3×10-3
500
3,8
—
Воздушное
—
925
620
600
320
2,8
1400
220/380 1
59
40
15
5×10-3
500
16
40
Водяное
200—300
1635
875
1420
1050
7,0
960
220/380 1
155
117
0
1×10-2
360
55
70
Водяное
700—1000
1905
960
1975
2050
20
960
220/380
Вращательные масляные вакуум-насосы находят обширное применение в лабораторной практике, также в хим, металлургической, электротехнической и других отраслях индустрии. Скорость откачки вращательных масляных насосов находится в зависимости от величины насоса.
Для пластинчато-роторных и пластинчато-статорных насосов скорость откачки колеблется в границах 0,2-25 л/сек, а для золотниковых — до 1000 л/сек. Необходимо подчеркнуть, что вращательные масляные насосы могут применяться как без помощи других, так и в качестве форвакуумных при работе высоковакуумных насосов. Вакуум-насосы типов ВН-1 и ВН-2 в главном употребляются в качестве вспомогательных к высоковакуумным насосам, а вакуум-насосы типов ВН-4 и ВН-6 — для откачки огромных объемов воздуха от атмосферного давления, потому что они имеют маслоотбойные устройства и могут долгое время работать при давлении у впускного патрубка около 100 мм рт. ст. Предельное давление, которое могут сделать эти насосы, составляет 1×10-3 — 5 x10-3 мм. рт. ст.