Вакуумный масляный насос


Техническое устройство, которое специально предназначено для откачивания газов и паров из замкнутого объема и формирования в нем вакуумной среды, называется вакуумный насос. Такое оборудование делится на различные типы в зависимости от своего конструктивного исполнения и принципа действия. Оно активно используется в различных отраслях промышленности, на предприятиях сельскохозяйственной отрасли, а также для оснащения лабораторных подразделений.

Отдельные модели вакуумных насосов применяются и для решения бытовых задач (в частности, для организации более компактного хранения вещей и постельных принадлежностей, для продления срока годности пищевых продуктов, также находящихся на хранении). Чтобы правильно подобрать устройство, способное создавать разрежение воздуха в окружающей его среде, ограниченной определенным объемом, необходимо разобраться не только в том, как работает вакуумный насос, но и в конструктивных особенностях различных типов такого оборудования, а также в их функциональных возможностях.

Принцип действия

Принцип действия основной части вакуумных насосов заключается в том, что разряжение воздуха, которое создают такие устройства, достигается за счет изменения объема рабочей камеры. Для следующих типов вакуумных насосов принцип работы характерен вышеуказанный:

  • ротационные устройства;
  • водокольцевые вакуумные насосы (ВВН);
  • вакуумные насосы поршневого типа.

Машины, работающие по данному принципу, создают предварительное разрежение воздуха. Такое состояние воздушной среды, которого вполне достаточно для решения многих задач, называют форвакуумом. Для того чтобы создать более глубокий вакуум, необходимо использовать насосные устройства других типов, к которым, в частности, относятся:

  • молекулярные;
  • турбомолекулярные;
  • вакуумные насосы водо-, пароструйного и паромасляного типа;
  • диффузионные и эжекторные устройства.

Принцип действия вакуумных насосов вышеперечисленных типов основан на том, что движение молекулам откачиваемой газовой или воздушной среды передается от движущейся с высокой скоростью жидкой или газообразной субстанции либо твердой поверхности.

Направления движения струи газа, жидкости или твердой поверхности и молекул откачиваемой среды могут совпадать или располагаться перпендикулярно друг к другу (турбомолекулярные насосы).

Эффективность работы большей части вакуумных насосов зависит от того, насколько эффективно в них реализуется принцип вытеснения. Объем вакуума, который они способны создать в замкнутом пространстве, напрямую зависит от того, насколько герметичной является их рабочая камера. За обеспечение герметичности последней отвечает сразу несколько элементов конструкции вакуумного насоса – рабочее колесо и пластины, которые зафиксированы на его внешней поверхности, золотники.


Нередки ситуации, когда насос вакуумный способен откачивать газовую среду, но его технических возможностей недостаточно для того, чтобы понизить ее давление до требуемого значения. В таких случаях используется одновременно несколько вакуумных насосов, подключаемых друг к другу последовательно. Если же необходимо повысить скорость формирования вакуумной среды, также используется несколько насосов, но в таком случае они соединяются по параллельной схеме.

Как работает ВВН

Водокольцевой вакуумный насос – это наиболее популярный тип оборудования, используемого для откачивания газовых сред из замкнутых объемов. Для функционирования таких устройств нужна жидкая рабочая среда, в качестве которой преимущественно используется вода (реже – масло, тосол, щелочи, кислоты и другие вещества). Конструктивная схема насосов данного типа включает в себя колесо с лопатками, которое является основным рабочим органом таких устройств.

Принцип, по которому работают ВВН, достаточно прост. Заключается он в следующем.

  • Под воздействием вращения лопаточного колеса, создающего центробежную силу, жидкость отбрасывается к стенкам рабочей камеры, формируя по ее внутреннему периметру водное кольцо.
  • В центральной части рабочей камеры в результате протекания вышеописанного процесса создается зона разрежения, что и обеспечивает всасывание откачиваемой газовой среды в такую камеру через входной патрубок.

Следует иметь в виду: принцип работы вакуумных насосов данного типа подразумевает, что жидкая рабочая среда постоянно нагревается, поэтому ее необходимо регулярно менять.

Устройство и принцип действия водокольцевых вакуумных насосов достаточно просты, что обеспечивает высокую надежность такого оборудования, а также простоту его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

Что представляют собой вакуумные насосы Рутса

В тех случаях, когда в замкнутой системе, характеризующейся значительными газовыми нагрузками, требуется создать вакуум не слишком большого значения, может быть использован механический вакуумный насос Рутса, относящийся к устройствам двухроторного типа. Основой конструкции таких насосов являются два ротора, которые синхронно вращаются в корпусе в разные стороны, не контактируя друг с другом.

Работают такие насосы, роторы которых в поперечном сечении имеют форму восьмерки, без использования жидкой рабочей среды. Это исключает наличие в их внутренней камере постоянно двигающейся массы, что улучшает динамическую балансировку таких устройств. Именно поэтому даже при высоких скоростях вращения роторов насосы Рутса практически не издают шума и не вибрируют.


Чтобы уменьшить противоток откачиваемых насосами Рутса газовых сред, на выходе из таких устройств дополнительно устанавливают достаточно производительные форвакуумные насосы. В качестве последних могут быть использованы такие виды вакуумных насосов, как устройства пластинчато-роторного, роторно-поршневого и винтового типа. Кроме того, в роли форвакуумного применяют водокольцевой вакуумный насос. Между форвакуумным насосом и насосом Рутса, чтобы предотвратить попадание масла в откачиваемый объем, устанавливается масляная ловушка сорбционного или ионного типа. Использование насосов Рутса в связке с форвакуумными устройствами позволяет создавать низкий и средний вакуум с высокой скоростью откачивания.

Конструкция и принцип действия вакуумных насосов для дизельных двигателей

Насосы, которыми оснащаются дизельные двигатели, предназначены для создания вакуума в рабочей камере такого агрегата. Основным конструктивным элементом данных насосов является ротор, оснащенный выдвигающейся пластиной, разделяющей рабочую камеру устройства на две полости. Поскольку ротор вакуумного насоса для дизельных двигателей установлен в рабочей камере эксцентрично, при его вращении выдвигающая лопасть уменьшает объем одной части такой камеры, одновременно увеличивая объем другой полости. Таким образом, в рабочей камере создается зона разрежения, что способствует всасыванию воздуха через входной патрубок. Попадающий в рабочую камеру воздух проталкивается лопастью к выходному патрубку.


Для смазывания движущихся элементов внутренней конструкции вакуумного насоса для дизельных двигателей, а также для обеспечения более плотного прилегания лопастей таких устройств к внутренним стенкам их рабочей камеры используется масло, которое подается от головки цилиндров самого двигателя по специальному каналу. Для приведения в действие насоса используется коленчатый или распределительный вал самого дизельного двигателя. Как можно заметить, устройство и принцип действия вакуумных насосов для дизельных двигателей мало чем отличаются от того, как устроены и работают устройства водокольцевого типа.

Как устроен вакуумный насос для откачивания воды

Водяные вакуумные насосы, которые относятся к специальному насосному оборудованию, одинаково успешно могут быть использованы для откачивания воды, газовой среды, а также газа, смешанного с жидкостью. Активно применяется такое оборудование как в различных отраслях промышленности, так и в быту (в частности, такими устройствами оснащаются системы автономного водоснабжения и полива, их применяют для откачивания воды из различных водоемов и ее транспортировки к месту потребления).

Принцип, по которому работает вакуумный насос для воды, заключается в следующем.

  • Вода, находящаяся в рабочей камере, захватывается лопатками рабочего колеса и также начинает перемещаться.
  • В результате вращения лопаток колеса вместе с жидкостью на последнюю оказывается центробежная сила, что приводит к отталкиванию жидкости к стенкам рабочей камеры.
  • В результате протекания вышеописанных процессов в центральной части рабочей камеры создается разрежение воздуха (а фактически вакуум, так как корпус устройства надежно загерметизирован). В данную область рабочей камеры как раз и втягивается газовая или жидкая откачиваемая среда.

Степень герметичности рабочей камеры вакуумного насоса для воды можно регулировать, что позволяет уменьшать или увеличивать давление перекачиваемой среды в напорной магистрали.

Вакуумные насосы для откачки воды, как можно заметить, по конструкции и принципу действия мало чем отличаются от насосных устройств центробежного типа. Между тем имеют такие устройства целый ряд весомых преимуществ.

  • Элементы конструкции оборудования обладают высокой прочностью и, соответственно, более высокой надежностью.
  • При работе устройство создает низкий уровень шума и вибраций.
  • Закачивание и подача воды протекают с высокой скоростью.
  • Откачиваемое таким устройством вещество (жидкость, газ, жидкость в смеси с газом) подается в напорную магистраль с более высокой производительностью.
  • За счет исключительно качественной герметизации в рабочей камере такого насоса формируется изотермическая среда.

Современные вакуумные насосы данного типа часто оснащаются встроенным грязеотделителем, предотвращающим попадание твердых включений, содержащихся в составе откачиваемой среды, во внутреннюю камеру.

Как правильно выбрать вакуумное насосное оборудование


Современные производители предлагают множество моделей вакуумного насосного оборудования, что несколько затрудняет выбор таких устройств, активно используемых сегодня как в промышленности, так и в быту. Между тем эффективность такого оборудования во многом зависит именно от правильности его выбора, при осуществлении которого следует ориентироваться на целый ряд параметров.

Сначала следует определиться с тем, какие задачи должно будет решать выбираемое устройство. Для бытовых целей выбирают оборудование невысокой мощности, для промышленных – агрегат с соответствующими техническими характеристиками.

Основными техническими характеристиками, на которые ориентируются при выборе вакуумного насоса, являются:

  • максимальный уровень вакуума, который способно создавать такое оборудование;
  • скорость, с которой устройство создает вакуум в замкнутом объеме;
  • начальное давление (так называемый предварительный вакуум);
  • максимальное значение выпускного давления;
  • производительность, с которой способно работать выбираемое оборудование.

Начальным называют давление, которое создается на выходе из насоса в самом начале его функционирования. Максимальным считается такой уровень создаваемого насосом вакуума, при котором оборудование функционирует со своей номинальной производительностью.


ксимальным выпускным называют наибольшее значение давления, создаваемого в напорном патрубке. Следует иметь в виду, что некоторые модели вакуумных насосов не способны выводить в атмосферу газ или воздух, который они откачали из закрытого объема. Для нормального функционирования таких насосов к их напорной магистрали подсоединяют форвакуумные устройства. Все перечисленные выше типы давления, как правило, измеряются в Па.

Скорость, с которой вакуумный насос откачивает воздух или газ, указывает на то, какой объем откачиваемой среды пройдет через выпускной патрубок при нормальном уровне давления. Производительность, с которой работает вакуумная помпа, рассчитать достаточно просто, для чего необходимо умножить значение скорости работы устройства на значение давления, при котором такая работа осуществляется.

При выборе вакуумного насоса также следует учитывать конструктивные особенности такого оборудования. От данного параметра, в частности, будет зависеть, насколько простыми будут эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт вакуумного насоса. Кроме того, надо обратить внимание на такие характеристики выбираемого оборудования, как число оборотов; мощность, которую потребляет приводной двигатель; количество ступеней откачки; объем используемой рабочей жидкости и ее расход, а также размеры и вес устройства.

Источник: met-all.org

Вращательные насосы с масляным уплотнением

Разное — Применение вакуумной техники
Оглавление
Вращательные насосы с масляным уплотнением
Страница 2
Страница 3
Страница 4
Страница 5
Все страницы

Принцип действия. Основные характеристики. Враща­тельный вакуумный насос с масляным уплотнением яв­ляется непременным элементом большинства вакуумных систем.

 

 

Пластинчато-статорные насосы — обычно насосы ма­лой производительности, плунжерные — средней и боль­шой производительности.

На рис. 2-1 схематично изо­бражен пластинчато-статорный вращательный вакуумный насос В неподвижном корпусе 1 на валу 2 эксцентрично расположен ро­тор 3. Полезный объем рабочей камеры насоса, образованный внутренней поверхностью корпу­са-статора 1 и наружной поверх­ностью ротора 3, пластиной 4 разделяется на полость всасыва­ния / и полость сжатия II. Пла­стина 4, расположенная в проре­зи корпуса насоса, с помощью пружины 5 через рычаг 6 плотно прижимается к ротору 3.


 

При вра­щении ротора 3 в направлении, указанном стрелкой, газ из откачиваемого сосуда, кото­рый не показан на рисунке, через впускной канал 7 запол­няет увеличивающуюся в объеме полость 1. В это время газ в полости // сжимается. Когда давление газа на кла­пан 8 превысит величину атмосферного давления и л силия, создаваемого пружиной 5, клапан 8 откроется, и газ из полости // будет вытеснен в атмосферу. При дальнейшем вращении ротор 3, пройдя пластину 4 и выход впускного канала 7, отделяет в рабочей камере насоса следующую порцию газа от откачиваемого объема. Таким образом, за два оборота ротора порция газа отделяется от отка­чиваемого объема, перемещается от впускного канала 7 к выхлопному клапану сжимается в полости // и вы­тесняется под клапаном 8 в атмосферу. При каждом следующем обороте следующая порция газа отделяется от откачиваемого объема, а предыдущая вытесняется из насоса в атмосферу. В пластинчато-статорном насосе за

 

 

один оборот ротора происходит один цикл откачки, т. е. отделяется от откачиваемого объема и вытесняется толь­ко одна порция газа.

На рис. 2-2 схематично изображен пластинчато-ро­торный насос. В цилиндрической рабочей камере корпуса 1 симметрично на валу (не показан на рисунке) распо­ложен ротор 2, ось которого О’ смещена относительно оси рабочей камеры О». В сквозной прорези ротора раз­мещены пластины Зг и 3″. Пружиной 4 они прижимаются к корпусу насоса. В положении ротора, изображенном на рис. 2-2,а, пластинами 3′ и 3″ и плоскостью касания ротора со статором полезный объем рабочей камеры разделен на три полости: / — полость всасывания, // — полость перемещения и частичного сжатия газа, /// — полость вытеснения газа..-При вращении ротора в на­правлении, указанном стрелкой, полость / увеличивает­ся и дополнительное количество газа из откачиваемого сосуда по впускному каналу 5 поступает в рабочую ка­меру насоса.

 

Полость // уменьшается в объеме, в ней происходит сжатие газа. Полость /// уменьшается, и газ из нее через выпускной канал под клапаном 6 вытесня­ется из насоса. При положении ротора, изображенном на рис. 2-2,6, заканчивается вытеснение газа из полос­ти ///. При дальнейшем вращении ротора полость // пе­реходит в полость ///, т. е. наступает момент, когда ста­новится возможным вытеснение следующей порции газа (рис. 2-2,в).

 

В положении ротора, изображенном на рис. 2-2,г, полости I я II сообщаются между собой. Лишь когда ротор повернется на 180° от начального положения и

 

займет положение, тождественное исходному (рис. 2-2,а), происходит разделение полостей I и II, и от откачивае­мого объема отделяется очередная порция газа. В этот момент полость // имеет наибольший объем.

 

В пластин­чато-роторном насосе за один оборот ротора происходят два цикла откачки, т. е. отделяются от откачиваемого объема и вытесняются из насоса две порции газа.

На рис. 2-3 схематично изображен плунжерный насос. В корпусе 1 насоса выполнена цилиндрическая рабочая камера, в которой вращается эксцентрик 2 с надетым на него плунжером 3. Плунжер состоит из цилиндричес­кой части, охватывающей эксцентрик 2, и полой прямо­угольной части 4, свободно перемещающейся в пазу шарнира 5. При повороте плоской части плунжера шар­нир 5 свободно поворачивается в гнезде корпуса насоса.

 

 

 

Газ из откачиваемого сосуда через впускное отверстие 6 насоса, канал 7 прямоугольной части плунжера и окно 8 в стенке плунжера (рис. 2-3,6) поступает в по­лость всасывания /. При вращении эксцентрика 2 в на­правлении, указанном стрелкой, полость / увеличивается и заполняется поступающим из откачиваемого объема газом (рис. 2-3,в, г,). В это время в полости сжатия // происходит сжатие газа, а затем вытеснение его через клапан 9 в атмосферу. При приближении плунжера к верхней части (рис. 2-3,а) окно 8 в стенке прямоуголь­ной части плунжера перекрывается шарниром 5 и про­исходит отделение порции газа от откачиваемого объема. При дальнейшем смещении плунжера от его верхней точки весь газ, находящийся в рабочей камере, в прост­ранстве, ограниченном наружной поверхностью цилин­дрической части плунжера и внутренней поверхностью корпуса (рис. 2-3, а), начинает сжиматься и вытесняться из насоса. В плунжерном насосе за один оборот вала происходит один цикл откачки.

 

Как видно из рис. 2-1—2-3, между вращающимся ро­тором (или катящимся с проскальзыванием плунжером) и статором имеется зазор, по которому газ со стороны выхлопа может перетекать на сторону всасывания газа. Уп­лотнение зазоров, предотвра­щающее перетечку газа, осу­ществляется вакуумным мас­лом1, поступающим из масля­ного резервуара. У насосов по­гружного типа (рис. 2-4) мас­ляным резервуаром является корпус насоса.

 

Откачной меха­низм полностью помещается в масляной ванне. Ведущий вал откачного механизма через от­верстие в стенке корпуса вы­водится наружу. В силу того, что снаружи и внутри кор­пуса одинаковое (атмосфер­ное) давление, для предот­вращения перетечки масла по валу достаточно постановки уплотняющей манжеты. Не­подвижные соединения дета­лей откачного механизма не герметизируются. Масло, просачиваясь через зазоры и заполняя их, защищает откачной механизм от нагека-ния воздуха и обеспечивает смазку трущихся деталей механизма.

 

Такая конструкция наиболее пригодна для сравнительно небольших насосов с быстротой действия до 6 л/с.

В непогружном насосе (рис. 2-5) масляный резер­вуар располагается над рабочей камерой. Крышки в торцах рабочей камеры в непогружном насосе должны иметь вакуумно-плотное соединение с корпусом насоса, обеспечиваемое прокладками или уплотняющими клея­ми, стойкими к воздей­ствию масла при температу­ре до 100°С. Непогружен­ными насосами чаще вёего бывают плунжерные насо­сы средней и большой про­изводительности. В насосах большой производительно­сти применяется принуди­тельная дозированная пода­ча смазки в рабочую каме­ру насоса.

 

 

 

 

 

 

Механические насосы производят откачку объема, начиная с атмосферного дав­ления. Откачиваемый газ они вытесняют в атмосферу. Поэтому по отношению к ним не принято использо­вать такие характеристики, как наибольшее рабочее дав­ление, наибольшее давление запуска и наибольшее вы­пускное давление.

 

Механиче­ские вакуумные насосы с ма­сляным уплотнением без из­менения характеристик способны выдерживать повыше­ние выпускного давления по крайней мере до 1,Ы05 Па (820 мм рт. ст.), а специальные насосы-компрессоры, предназначенные для перекачки газов, до 2,5•1O5 Па (2,5 атм). Основными вакуумными характеристиками механических вакуумных насосов с масляным уплотне­нием являются предельное остаточное давление и бы­строта действия.

Характерный вид кривых быстроты действия насоса приведен на рис. 2-6. Быстрота действия механических насосов с масляным уплотнением практически не зависит от рода откачиваемого газа.

Остаточное давление насосов с масляным уплотне­нием определяется конструкцией насоса и свойствами рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости насосов с масляным уплотнением, как правило, используются масла, получаемые из промышленных минеральных масел. Кроме обычных требований: низкая кислотность, необходимая вязкость, хорошие смазывадбщие свойства и т. ш, к маслам для ваку­умных насосов !предъявля­ются дополнительные требо­вания: низкое давление на­сыщенных паров в интерва­ле рабочих температур на­соса, малое поглощение га­зов и паров, стабильность вязкости при изменении тем­пературы, высокая проч­ность тонкой (0,05—0,10 мм) масляной пленки, способной выдержать в зазоре перепад давлений, равный атмосфер­ному давлению. Некоторые характеристики отечествен­ных вакуумных масел приведены в приложении 3.

 

Остаточный газ1 механического вакуумного насоса с масляным уплотнением составляют воздух, газы отка­чиваемой среды, а также пары и продукты разложения рабочей жидкости насоса. В механическом вакуумном насосе, как и в любом газоперемещающем насосе, наря­ду с основным потоком в направлении откачки существу­ет обратный поток газа с выхода насоса в откачиваемый сосуд. Газы попадают во входное сечение насоса из цир­кулирующего в нем масла и в результате перетечки по за­зорам в откачном механизме. Разложение масла в основ­ном происходит в результате возникновения высоких местных температур в областях непосредственных контак­тов трущихся металлических поверхностей.

 

Образующиеся при этом растворимые в масле, легколетучие углеводоро­ды в значительной степени обусловливают предельное остаточное давление насоса, так как они имеют сущест­венно более высокие давления насыщенного пара, чем сама рабочая жидкость.

 

Стабильность характеристик насосов с масляным уплотнением определяется величиной зазоров между по­верхностями, перемещающимися относительно друг друга, и количеством, а также качеством масла, поступающего в рабочую камеру для уплотнения зазоров и смазки тру­щихся поверхностей. Максимальная быстрота действия и минимальное остаточное давление достигаются при таком притоке масла рабочую камеру, которое обеспечи­вает и надежное уплотнение зазоров, и выброс в масля­ный резервуар в момент выхлопа верхнего слоя масла с растворенным в нем откачиваемым газом.

 

 

 

Эксплуатация и обслуживание. Работа большинства насосов с масляным уплотнением сопровождается замет­ной вибрацией. Поэтому комму­никации, соединяющие насосы с вакуумной системой, должны включать сильфонную развязку или участок гибкого эластичного трубопровода, например вакуум­ный резиновый шланг. Неболь­шие насосы с быстротой действия до 5—7 л/с часто устанавливают прямо на полу, подложив под них резиновый лист для уменьшения шума и предотвращения смеще­ния их в процессе работы. Рези­новый лист при попадании на не­го масла или растворителей на­бухает и приходит в негодность.

 

В случае постановки насоса на виброгасящие опоры, на­пример изображенные на рис. 2-7, этот недостаток исчеза­ет, так как резина в опорах защищена от попадания мас­ла. Более крупные насосы устанавливают на фундамент. Фундамент под насосы с быстротой действия более 60 л/с должен иметь глубину от полуметра до метра. Для закрепления насоса обычно используют анкерные болты крючкового типа, заливаемые в фундамент. Фундамент должен выходить за габариты насоса в плане так, чтобы расстояние от любого анкерного болта до края фундамен­та было не менее 15 см. Пуск большинства механических вакуумных насосов с масляным уплотнением сопровожда­ется забрызгиванием масла во впускной и выпускной патрубки. Кроме того, работа насоса в области впускных давлений от остаточного давления до 101 Па сопровожда­ется довольно интенсивным обратным потоком углеводо­родов из впускного патрубка насоса в откачиваемый сосуд. Обратный поток углеводородов различен для разных насосов и зависит от состояния насоса, исполь­зуемого масла и режима работы насоса и находится в пределах от 10-7—2*10-7 г/ (см2-мин) до 5•1O-5— 10-4 г/(см2-мин). Максимальная интенсивность обрат­ного потока наблюдается при работе Засоса при оста­точном давлении. Для насосов единой сверни BH обрат­ный поток углеводородов составляет величину 5•1O-7— 1,3-10-6 г/(см2-мин).

 

Другим недостатком насосов с масляным уплотнением является образование так называемого масляного тума­на, который выходит из выхлопного Патрубка насоса в виде сизо-белого дыма при работе насоса в области впускных давлений 10-2—3*10-4Па (Таким образом, механический вакуумной насос с мас­ляным уплотнением в ряде случаев оказывается основ­ным источником загрязнения откачиваемого сосуда и производственного помещения парами углеводородов.

 

Правильно спроектирован­ные входные и выходные коммуникации насоса позво­ляют в значительной мере снизить вылет масла из насо­са. Входные коммуникации должны удовлетворять сле­дующим условиям: 1) обладать высокой пропускной способностью для газов; 2) не допускать проникновения рабочей жидкости насоса в от­качиваемый сосуд; 3) предохранять насос от попадания в него различных твердых частиц, которое могли бы по­вредить рабочие поверхности рабочей камеры насоса. Последнее условие удовлетворяется просто», постановкой металлического сетчатого фильтра во входном сечении насоса.

 

 

Первые же два условия противоречат друг другу. Оптимальным следует признать трубопровод входной коммуникации, изображенный на рис. 2-8. Здесь диаметр условного прохода (Ду) соединительного трубопровода равен диаметру входного сечения насоса, а длина обя­зательных вертикального и горизонтального участков, вы­раженная в единицах диаметра трубопровода, указана на чертеже. Такой трубопровод исключает попадание брызг масла в откачиваемый объем и создает условия для конденсации и возврата в насос значительной части паров масла.

 

Если защиту от брызг осуществить с по­мощью трубопровода сложно из-за недостатка места в вакуумной установке, то можно установить на входе в насос простейший брызгоотражатель, изображенный на рис. 2-9. Наличие в брызгоотражателе некоторого коли­чества масла способствует улавливанию пыли, которая может попасть из откачиваемого сосуда в насос, и луч­шей конденсации паров масла. Нередко маслоотражатель проектируется в корпусе самого насоса.

 

Такие меры исключают попадание брызг в откачивае­мый объем, снижают вылег паров масла, однако не пре­дотвращают обратный поток легких углеводородов. Лик­видация обратного потока возможна при постановке на входе насоса дополнительных улавливающих устройств — ловушек. Эффективным способом подавления обратного потока является дозированный напуск сухого газа на вход насоса.

 

Выброс масла со стороны выхода насоса является основной причиной убыли масла в масляном резервуаре насоса. Для предотвращения убыли масла со стороны вы­хода в конструкции всех насосов с масляным уплотнением предусмотрен маслоотражатель, иногда называемый маслоотбойником. Эффективный маслоотражатель снижа­ет потери масла до 1—2 мг/ч на единицу быстроты дей­ствия насоса (л/с). Однако даже самый эффективный маслоотражатель не улавливает масляный туман.

 

Поэто­му для защиты производственного помещения от загряз­нения его масляным туманом выход насоса с помощью дюритового шланга или металлической трубы подключа­ют к выхлопной магистрали. Когда это сделать невозмож­но, для задержания масляного тумана используют раз­личные пористые фильтры, например бумажные, из стек­ловаты или керамические, устанавливаемые на выходе насоса. Однако эти фильтры нуждаются в периодической промывке и замене. Кроме того, они затрудняют эксплуатацию насосов, откачивающих пары во­ды. Пример более эффективного и долговечного маслоотделитель-ного устройства с металлокера-мическим фильтром приведен на рис. 2-10. Действие его основано на отделении масляного тумана при пропускании под небольшим давлением выхлопных газов на­соса через пористый металлокерамический фильтр.

 

Маслоотделительное устрой­ство фланцем 1 присоединяется на место выхлопного патрубка При работе насоса выхлопные га­зы поступают в трубопровод 2 и через отверстие 3 в спиральной щелевой канал 4, в котором отде­ляются капли масла. Пройдя канал, газы через от­верстие 5 попадают в пространство перед фильтром 6. Экран 7 рассеивают их, равномерно направляя на всю поверхность фильтра. Поскольку металлокерамика об­ладает достаточно большим сопротивлением потоку влажного газа, перед фильтром возникает избыточное давление 102—103 Па (1—50 мм рт. ст.).

 

Такой перепад давлений наиболее благоприятен для эффективного от­деления и конденсации масляного тумана. Конденсат, образующийся в порах и вытесняемый из них избыточ­ным давлением и потоком газа, стекает по поверхности фильтра и накапливается в нижней части устройства. При остановке насоса, когда в трубопроводе 2 исчезает избыточное давление, через клапан 8 и отверстие 9 мас­ло возвращается в насос.

 

В момент пуска насоса избыточное давление в трубо­проводе имеет величину 104 Па (75—300 мм рт. ст.). При таком давлении предохранительный клапан 10 от­крывается и выхлопные газы, минуя фильтр, через от­верстие 11 и более широкий и короткий спиральный канал 12 попадают в корпус маслоотделительного уст­ройства.

 

Когда изменяется давление газа перед фильтром, например при пуске и остановке насоса, над внешней

 

поверхностью металлокерамики появляется слабый мас­ляный туман. Для поглощения этого тумана в верхней части устройства устанавливается дополнительный круп­нопористый поролоновый фильтр 13, помещенный между кольцами с отверстиями 14.

 

При сборке устройства отдельные детали его нани­зываются на центральный трубопровод и стягиваются крышкой 15, в центре которой имеется глухое резьбовое отверстие. В качестве металлокерамического фильтра можно использовать пористую нержавеющую сталь ПНС-5. Необходимая эффективная поверхность фильт­ра определяется быстротой действия и режимом работы насоса.

 

Ряд насосов с масляным уплотнением обладает еще одним существенным недостатком. При остановке насо­са масло, находящееся в масляном резервуаре насоса под атмосферным давлением, заполняет рабочую камеру насоса, в которой сохраняется разрежение, и поднима­ется во впускной патрубок и иногда даже в откачивае­мый сосуд, если он соединен с насосом коротким трубо­проводом. После этого последующий запуск насоса будет затруднен.

 

Нацуск атмосферного воздуха во впускной патрубок сразу после остановки исключает подъем мас­ла и облегчает последующий его запуск. Чтобы при этом в откачиваемом сосуде сохранить разрежение, в трубо­провод, соединяющий насос с откачиваемым сосудом устанавливают клапан и ниже его на трубопроводе вто рой (напускной) клапан. Схема присоединения насоса к откачиваемому сосуду показана на рис. 2-11, а также в табл. 8-1.

 

Чаще всего над механическим насосом для аварийного перекрытия низковакуумной коммуникации и напуска воздуха в насос устанавливаются выпускае­мые серийно магнитные клапаны, которые срабатывают автоматически при включении и~ выключении насоса. Другой способ защиты от подъема масла в откачивае­мый объем — постановка во впускном патрубке насоса ^поплавкового клапана, который запирается поднимаю­щимся маслом.

 

После того как определена необходимость в допол­нительных устройствах и подготовлено место для уста­новки насоса, приступают к расконсервации и пусковым работам с насосом. После изъятия насоса из транспорт­ной тары, удаления консервирующей смазки, проверки уровня масла и при необходимости долива масла принятых приводных ремнях проверяют лет кость враще­ния и отсутствие биения ва­ла двигателя и шкива насоса, а также проверяют направ­ление вращения вала элек­тродвигателя. Перед присо­единением к откачиваемому сосуду полезно также про­верить достигаемое насосом полное остаточное давление при работе «на себя», т. е. с заглушкой на присоедини­тельной коммуникации (или на впускном патрубке), с установленным в ней ма­нометрическим преобразо­вателем.

 

Почти все отечественные насосы приводятся в дейст­вие с помощью клиноремен-ной передачи электродвига­телем, рассчитанным на номинальную нагрузку в рабо­чем режиме насоса. Значительная доля потребляемой насосом энергии расходуется на постоянное перемещение масляных пленок, служащих для герметизации зазоров. Во время пуска насоса при комнатной температуре вяз­кость масла и соответственно нагрузка на двигатель максимальны.

 

Поэтому в первый момент не следует на­гружать насос большим газовым потоком. После вклю­чения рабочие поверхности быстра нагреваются и вяз­кость масла и его тормозящее действие уменьшаются. Тем не менее запуск насоса легче производится при ат­мосферном давлении во впускном патрубке насоса, даже если рабочая камера не заполнена маслом. В соответст­вии с этим включение насоса производится в следующей последовательности. При закрытых клапанах (рис. 2-11) и атмосферном давлении в трубопроводе включают насос Запуск насоса лучше производить толчками в два-три приема, включив и тут же выключив электро­двигатель. Если при этом приводной ремень проскальзы­вает в результате заполнения рабочей камеры насоса маслом, необходимо снять приводные ремни и провернуть вручную на два-три оборота вал насоса при атмосфер­ном давлении во впускном патрубке насоса. Через 1—11 мин после включения насоса начинают откачку откачи­ваемого сосуда. Чтобы избежать чрезмерного выброса масла из выхлопного патрубка насоса, клапан, соеди­няющий насос с откачиваемым сосудом, открывают по­степенно. Малая пропускная способность слегка при­открытого клапана ограничивает поток газа на входе в насос и этим предотвращает выброс масла.

 

 

 

При эксплуатации насосов особое внимание должно быть обращено на сохранение качества и количества /залитого в насос масла. Такие растворители, как бензин, ацетон, трихлорэтилен и др., не полностью удаленные с поверхностей деталей насоса после их промывки, за­грязняют масло, ухудшают его свойства и повышают предельное остаточное давление насоса. Такое же дейст­вие оказывает накопление в масле конденсирующихся паров, образующихся в рабочей камере вакуумной уста­новки при проведении технологического процесса.

 

Эффективным способом предотвращения конденсации паров в насосе является напуск так называемого бал­ластного газа в полость сжатия рабочей камеры насоса. Устройство, служащее для напуска балластного газа в насос, например атмосферного воздуха, называют газобалластным устройством, а насос, снабженный та­ким устройством, — газобалластным насосом. Сейчас насосы выпускаются с газобалластным устройством.

 

Конденсация пара происходит тогда, когда его пар­циальное давление достигает давления насыщения не­зависимо от парциального давления других газов и дав­ления смеси в целом, в то время как на выхлопной кла­пан действует именно полное давление смеси газов. Следовательно, если будут обеспечены условия, когда полное давление смеси газов будет достигать величины, «необходимой для открытия клапана, прежде чем пар­циальное давление конденсирующегося пара достигнет давления насыщения, конденсации пара не произойдет.

 

Впуск балластного газа должен быть произведен тогда, когда порция газа уже отделена от откачиваемого сосуда, но степень сжатия откачиваемого газа еще мала. Этому условию отвечает расположение выхода канала для впуска балластного газа на торцевой поверхности ра­бочей камеры, как показано на рис. 2-2 и 2-3. К моменту открытия выхлопного клапана обратный клапан газобал­ластного устройства закрывается и несконденсированный пар вместе с балластным газом выталкивается из рабо­чей камеры насоса через выхлопной клапан.

 

Величина допустимого давления паров воды на входе, при котором откачка производится без конденсации пара в насосе, является паспортной характеристикой всех газо­балластных насосов. Для отечественных насосов эта ве­личина находится в пределах 5•1O2 — 2,2•1O3 Па (4— 17 мм рт. ст.).

 

В процессе работы насоса часть паров все-таки кон­денсируется и растворяется в масле. Для очистки масла от конденсирующихся паров в больших насосах, в ког торых применяется принудительная подача масла, используются специальные устройства, устанавливаемые в линиях циркуляции масла. В небольших насосах эф­фективной оказывается очистка масла «газобалластом». Такое же действие оказывает поддержание высокого впускного давления (порядка 2•1O4 Па) подачей на вход насоса сухого воздуха.

В насосе в процессе сжатия газу сообщается некото­рое количество тепла, что ведет к нагреву сжимаемого газа, корпуса насоса и, следовательно, масла в масляном резервуаре.

 

При нагреве масла содержание в нем раст­воренных конденсирующихся паров уменьшается. Остав­шиеся растворенными загрязняющие вещества улетучи­ваются из масла при попадании его в рабочую камеру насоса, находящуюся под «вакуумом». Подача балласт­ного газа ограничивает, а в дальнейшем вообще прак­тически исключает повторную конденсацию пара при сжатии. Таким образом, в процессе непрерывной цир­куляции масла в насосе загрязнение постепенно умень­шается.

 

Сама операция очистки масла «газобалластом» пре­дельно проста. Закрывают клапан, сообщающий насос с откачиваемым сосудом. Включают насос и максимально открывают газобалластное устройство. Длительность очистки определяется количеством масла в насосе и степенью его загрязнения. Для небольших насосов ре­комендуемая длительность очистки несколько часов. Об эффективности очистки судят по остаточному давлению. Если в течение первых получаса, часа не наблюдается улучшение характеристик насоса, масло необходимо заменить.

 

Замена масла осуществляется следующим образом. Насос включают в работу с максимальным потоком балластного газа примерно на полчаса, чтобы масло нагрелось и стало менее вязким. Затем выключают на­сос, на вход насоса подают воздух из атмосферы и от­крывают сливное отверстие. Когда масло полностью сольется на короткое время (несколько секунд), повтор­но включают насос. При этом поток газа вытесняет из насоса остатки масла. После выключения насоса еще некоторое время масло капает из сливного отвер­стия. Затем закрывают сливное отверстие, вытирают на­сос и заливают в него свежее масло. После заливки масла включают насос в работу на 15—20 мин с подачей балластного газа при закрытом впускном патрубке.

Если в процессе работы произошло осмоление рабо­чих поверхностей насоса, перед сменой масла его необ­ходимо разобрать, механически удалить осмоление и промыть.

 

При достаточном опыте наличие осмоления может быть определено на слух в процессе работы насо­са по залипанию лопаток и отрыву их от рабочей по­верхности, по кратковременным повышениям давления при работе насоса «на себя». После промывки насоса, прежде чем включить насос для откачки рабочего объе­ма, рекомендуется включить его на 0,5—2 ч в работу «на себя» с максимальной подачей балластного газа.

 

Тем самым будут окончательно удалены пары раствори­телей, оставшиеся на поверхностях деталей после про­мывки и перешедшие в масло, а также другие возможные загрязнения масла. Если в процессе работы механический вакуумный насос с масляным уплотнением не обеспечивает необходи­мого остаточного давления, это может объясняться:

 

1) недостатком масла в насосе;

2) плохим качеством или загрязнением масла кон­денсирующимися парами;

3) осмолением рабочих поверхностей;

4) загрязнением, коррозией или поломкой выхлопных клапанов;

5) поломкой пружин, прижимающих лопатки в плас-тинчато-статорных и пластинчато-роторных насосах;

6) загрязнением каналов для подачи масла в рабо­чую камеру насоса;

7) износом или поломкой деталей насоса.

 

Об устранении первых трех причин было сказано выше. Для очистки или замены клапана вскрывают клапанную коробку и устраняют неисправность. Устра­нение последних трех причин возможно при полной (или почти полной) разборке насоса.

Средний ресурс механических вакуумных насосов с масляным уплотнением до капитального ремонта не менее 12—15 тыс. ч, причем ресурс крупных насосов несколько ниже средней величины, а ресурс малых на­сосов может существенно превышать это время. В тече­ние всего срока службы у насосов возникает в среднем около 10 отказов.

 

Наиболее характерные неисправности и отказы следующие:

1) течь масла через манжеты, уплотняющие вал— 20—25% всех отказов и неисправностей;

2) течь масла через неподвижные соединения — 8— 10%;

3) обрыв ремней— 18—20%;

4) износ и поломка выхлопного клапана и деталей, связанных с ним, — 7—8%;

5) перегорание электродвигателя — 6—8%.

Остальные 30—40% приходятся на другие более ред­кие отказы.

 

У крупных насосов, например, довольно часто наблюдаются износ и поломка шпоночного паза и шпонок на валу.

Правильной эксплуатацией перегорание электродви­гателя можно практически исключить. Для этого прежде всего не следует перегружать насос в момент пуска и длительной работой при впускных давлениях порядка 2•1O4 Па (150 мм рт. ст.).

Обрыв ремней также может быть существенно сни­жен. Для этого нужно, чтобы все ремни имели приблизи­тельно равную степень износа и были правильно натя­нуты. (При остановке насоса нижняя часть ремня должна провисать под углом 2—3°; при работе насоса верхняя часть ремня должна колебаться около среднего положе­ния на 1,5—2°.)

 

 

 

Источник: www.pro-vacuum.ru

Устройство вакуумного насоса

В отличие от насосного оборудования других видов, вакуумный насос обладает более сложной конструкцией. Он состоит из таких элементов:

Вакуумные насосы

  • Масляный сепаратор;
  • Резервуар для масла;
  • Газобалластный клапан;
  • Рабочая камера.

В большинстве случаев материалом для изготовления элементов вакуумных насосов служит металл – нержавеющая сталь или алюминий. Некоторые модели, используемые на производстве, выполнены из чугуна, что придает оборудованию прочности и значительно утяжеляет его.

Главным требованием, которое предъявляют к устройству вакуумного насоса, является его герметичность. Поэтому в конструкции прибора находится большое количество прокладок и втулок. Каждая резиновая прокладка защищает конструкцию от протечек масла и попадания внутрь прибора жидкости.

Устройство вакуумного насоса

Принцип работы вакуумного насоса

Принцип работы вакуумного оборудования не так прост, как может показаться на первый взгляд. Большинство агрегатов функционируют по принципу вытеснения, чем сильно напоминают эксплуатацию объемных приборов.

Суть работы вакуумного насоса сводится к тому, чтобы понизить давление внутри замкнутого пространства. При чем, сделать это насос должен за определенное время. Последовательность этих условий должна быть сохранена в четко заданном порядке. К примеру, агрегат выполнит забор определенного количества газа, но, если он не понизит давление, то какого-либо результата от эксплуатации прибора не будет. С удалением газов воды и паров, внутренние полости насоса меняются в объеме. В результате этого молекулы перекачиваемого вещества выталкиваются в нужном направлении.

Принцип работы вакуумного насоса

Такой принцип действия вакуумных насосов наиболее эффективен, что позволяет получать высокую производительность агрегата при минимальном потреблении энергии.

Области применения вакуумного оборудования

Изобретение агрегатов для вакуумирования позволило человеку решить массу проблем. Сегодня вакуумные насосы успешно используются во многих сферах, среди которых можно выделить:
Водоструйный насос

  • Защита окружающей среды – для этого применяются приборы с очистным фильтром и контейнерами. Они отличаются компактностью и низким уровнем шума;
  • Полиграфия – в этой сфере применяется водоструйный насос, помогающий при копировании, сканировании и подготовке изображений;
  • Пищевая промышленность – в этой области промышленные насосы эксплуатируются для подготовки фруктов, овощей и мясных изделий, а также для их дальнейшей расфасовки по вакуумным контейнерам;
  • Медицина – в этой отрасли применяются мини-вакуумные приборы и трубки для дыхательных путей и откачивания крови;
  • Химическая промышленность – здесь форвакуумный насос используется для сжатия газов, а также перегонки веществ и продуктов их распада;
  • В хозяйстве – в этой отрасли используется фекальный вакуумный насос, который быстро справиться с очисткой выгребных ям и других резервуаров с нечистотами.
  • В спасательных службах – в этой области используется шиберный насос, обладающий высокой мощностью и сравнительно крупными габаритами. Он позволяет выкачивать воду для обслуживания автомобилей, применяемых для пожаротушения.

Вакуумные насосы также нередко используются в строительстве, фармакологии и на нефтедобывающем производстве. Они выкачивают газообразные вещества, очищая основной продукт от посторонних примесей.

Виды вакуумных насосов – классификация оборудования

В связи с большим распространением вакуумных насосов, они могут отличаться между собой конструкцией и некоторыми другими особенностями. Среди наиболее часто используемых агрегатов следует выделить:
Виды вакуумных насосов

  • Пластинчато-роторные насосы – эти приборы делятся на масляные и безмасляные устройства. В первом случае рабочая поверхность пластинчато-роторного насоса смазывается специальным вакуумным составом. Во втором случае смазка не требуется. Рабочая камера пластинчато-роторного насоса состоит из двух секций с разным объемом. Движение лопастей и ротора регулирует циркуляцию газа по принципу замещения по очереди внутри каждого отсека. Перемещение газа из одной камеры воздушно-вакуумного насоса в другую способствует открыванию обратного клапана, сквозь который газ попадает внутрь камеры всасывания. Вакуумный насос для воды такого рода может быть одно- и двухроторным. Второй вариант отличается более высокой производительностью, однако потребляет больше электроэнергии;
  • Водокольцевые насосы – эти механические устройства очень напоминают приборы первого типа. В их конструкции давление понижается за счет ротора, вращающегося в жидкости. При этом жидкая среда должна регулярно попадать в прибор. Водокольцевой насос обладает массой преимуществ: простотой конструкции, высокой эффективностью и хорошими техническими характеристиками. Такой вакуумный водяной насос требует регулярного обслуживания, что считается его главным минусом;
  • Мембранно-поршневые насосы – в этих приборах поршень приводится в действия посредством вала электрического мотора, соединенного с шатуном при помощи эксцентрика. Поршневой насос чаще всего используется для дома. Он отличается бесшумностью и низким потреблением электроэнергии. При этом каждый бытовой насос мембранного типа показывает высокую производительность и обладает скромными габаритами, что позволяет использовать его для откачки воды из узких резервуаров.
  • Винтовые насосы – эти агрегаты отличаются тем, что не требуют монтажа компрессора и для их работы не нужно использовать масло. Винтовой насос отличается небольшими габаритами и достаточно высокой производительностью. Нередко в продаже можно найти ручной агрегат, который может использоваться исключительно для выкачивания небольших объемов чистой воды. Винтовой агрегат может быть одноступенчатым и двухступенчатым – второй вариант отличается большими размерами и более высокой мощностью;
  • Вихревые насосы – эти приборы могут быть эжекторными или пароэжекторными. Вихревой агрегат используется для поднятия воды из глубоких скважин. Эжекторный прибор отличается длительными сроками эксплуатации, однако потребляет значительное количество электроэнергии, что делает невыгодным его использование в быту. Пароэжекторный насос применяется исключительно в химической промышленности.


Помимо мембранно-поршневого агрегата, в быту также нередко используется и водокольцевой насос. Однако он не отличается длительными сроками эксплуатации, что не позволяет регулярно применять его для воды из скважины большого объема.

Как сделать вакуумный насос – подготовка и план работ

Изготовить агрегат для использования в быту своими руками достаточно просто. Хорошим вариантом самодельного прибора станет вакуумный насос из компрессора от холодильника. Для изготовления потребуется подготовить:
Как сделать вакуумный насос?

  • Компрессор от холодильника;
  • Фольга из латуни;
  • Стальной уголок, размером 2,5×2,5 см;
  • Устойчивые к воздействию масел трубки;
  • Кусок линолеума;
  • Сварочный аппарат и плоскогубцы;
  • Паяльник и ножовка для работы с металлом.

Процесс изготовления насоса своими руками выглядит следующим образом:

  1. Вначале потребуется спилить верхнюю часть компрессора ножовкой;
  2. Далее нужно извлечь мотор, подвешенный на пружинах внутри корпуса;
  3. После этого необходимо соединить медные трубки из корпуса с подготовленными трубками, имеющими устойчивость к маслу. При этом трубки должны состыковаться с плюсом и минусом на моторе. Лишние части потребуется срезать;
  4. Разрезанный корпус нужно оборудовать крышкой. В закрытом положении между крышкой и корпусом должны оставаться открытые стыки, чтобы масло могло стекать вниз. Крышку лучше всего изготовить из фольги, применив паяльник. Внешнюю часть элемента нужно обить линолеумом, а к внутренней поверхности прикрепить ребра жесткости.


Вакуумный насос из компрессора, изготовленный своими руками, прослужит длительное время и будет незаменимым помощником в быту. Благодаря простоте конструкции из подручных материалов, владельцу будет очень просто выполнить ремонт, не покупая дорогостоящие запчасти.

Какое масло заливать в вакуумный насос – советы специалистов

Как ручной, так и промышленный вакуумный насос, требует замены масла. Оно играет роль смазки агрегата, не давая стираться ротору и поршням устройства. Несмотря на столь важную функцию прибора, далеко не все владельцы вакуумного оборудования знают, какой именно состав заливать в насос. Чтобы выбрать подходящую смазку, требуется соблюдать ряд важных правил:
Какое масло заливать в вакуумный насос?

  • Необходимо покупать только то масло, которое не вступает в реакцию с химическими веществами;
  • Масло должно обладать повышенной термической стойкостью;
  • Окисляемость масла должна быть на минимальном уровне;
  • Смазка должна обладать сопротивлением к высыханию.

Далеко не все современные масла обладают всеми этими свойствами. Поэтому покупателю, скорее всего, придется изучить сразу несколько вариантов, прежде, чем он подберет оптимальное средство. В противном случае несоблюдение этих правил приведет к скорой замене вакуумного насоса.

Как проверить вакуумный насос?

Единственной проблемой, которая может возникнуть с вакуумным насосом, является его частичная или полная разгерметизация. Нередко это случается в связи с износом основных элементов прибора. Проверку насоса можно осуществить, как с работающим, так и с заглушенным мотором. Действовать следует по такому принципу:
Как проверить вакуумный насос?

  • Отключите прибор. После этого прислушайтесь, нет ли шипения, которое может создавать выходящий наружу воздух. Если никаких звуков нет, значит, все в порядке;
  • Запустите насос. Так как шипящего звука слышно не будет из-за звуков от работающего прибора, то потребуется приложить тонкую ткань. С ее помощью удастся понять, не выходит ли воздух из устройства.

Выполнив эти нехитрые процедуры, владелец насоса сможет определить неисправности прибора и необходимость в его дальнейшем ремонте.

Источник: sadovij-pomoshnik.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.