Высоковакуумные насосы создают в герметичном объеме разряженное пространство с высоким давлением. Высоковакуумные насосы относятся к отдельному типу насосов, поскольку они имеют необъемный принцип работы. Механические пластинчато-роторные, диафрагменные, водокольцевые насосы не способны создавать в системе высокий и сверхвысокий вакуум, но могут быть частью комплексного оборудования, выступая в качестве форвакуумного насоса.
Навигация:
- Высоковакуумные паромасляные насосы
- Высоковакуумные турбомолекулярные насосы
- Принцип работы турбомолекулярных насосов
- Высоковакуумные диффузионные насосы
Для создания высокого вакуума применяются следующие насосы:
- Высоковакуумные паромасляные;
- Высоковакуумные турбомолекулярные;
- Высоковакуумные диффузионные;
Кроме этих установок могут использоваться и другие, но эффективность и уровень вакуума будет значительно ниже. Эти установки используются во многих промышленных предприятиях, исследовательски лабораториях. При изготовлении установок данного типа применяются новейшее оборудование и технологии, поскольку в них создается высокое давление. В оборудовании данного типа используются специальные течеискатели, вакуумметры и вакуумная арматура, которая способна выдерживаться условия высокого давления. Как правило, установки данного типа отличаются долговечностью, поскольку в них не используется механическая работа. При этом ремонт и техническое обслуживание гораздо сложнее.
Высоковакуумные паромасляные насосы
Предназначением высоковакуумного паромасляного насоса является получение глубокого вакуума. Как правило, они выполняют эту функцию вкупе с форвакуумными насосами различного типа. Самым распространенным насосом для создания предварительного разряжения, используемым с высоковакуумным паромасляным насосом, является сухой пластинчато-роторный насос. С его помощью можно создать необходимое предварительное разряжение, не загрязнив откачиваемую среду.
Основные параметры, по которым необходимо выбирать установку данного типа:
- значение быстроты действия (скорость откачки);
- максимальное значение предельного остаточного давления;
- значение впускного давления;
- габариты;
- используемая рабочая жидкость.
Производители разрабатывают для каждого насос систему водяного охлаждения, которая помогает уменьшать значение температуры при работе двигателя, обеспечивая техническую исправность. С помощью паромасляных высоковакуумных установок можно откачивать только неагрессивные паровые смеси. Безопасная откачка для них – это отсутствие в системе инородных загрязнений и влаги. Оборудование выпускается в стационарном виде и может эксплуатироваться во взрывобезопасных помещениях.
К особенностям данного высоковакуумного насоса можно отнести возможность создавать низкое давление в широком диапазоне, а так же оптимальное значение впускного давления. Установки могут конструироваться таким образом, что диаметр условного прохода будет иметь различные размеры, от 25 см до 1 м. В комплект паромасляного насоса входят паропровода и сопла, находящиеся в цилиндрическом корпусе. В насосах так же имеется система для нагрева рабочей жидкости и маслоотражатель. Благодаря тому, что конструкторы досконально рассчитывают все элементы конструкций, получается добиваться высоких показателей основных характеристик.
Рабочая жидкость в высоковакуумном паромасляном насосом может быть представлена:
- минеральным вакуумным маслом;
- полусинтетическим вакуумным маслом;
- синтетическим вакуумным маслом;
- токсичной ртутью;
- органическими спиртовыми эфирами;
На отечественных предприятиях паромасляные насосы в большом количестве представлены установками НД 400. Они способны откачивать воздух и неагрессивные газы из системы со скоростью от 600 до 7200 м3/мин. Это значение пропорционально значению давления, которое имеется в насосе на данный момент. В таких установках имеются нагреватели. Электродвигатель потребляет 4,8 кВт, что является низким показателем для насоса, создающего глубокий вакуум. Чтобы подготовить установку к работе, необходимо затратить на это 30 минут. За это время можно создать предварительное разряжение с помощью форвакуумного насоса. В систему, в зависимости от выполняемой задачи заливается 3-5 л рабочей жидкости. При охлаждении установка затрачивает около 300 литров воды на охлаждение за один час.
Чтобы получить высокий и сверхвысокий вакуум в системе необходимо организовать минимальный показатель уровня упругости пара. Используя силиконовое масло в качестве рабочей жидкости можно создать давление, которое будет превышать значение 10-10 мм рт. ст. Главное при этом рассчитать процесс так, чтобы при воздействии высокой температуры масло не теряло своих свойств.
Для того чтобы паромасляный насос выполнил свое функциональное предназначение, необходимо произвести предварительный прогрев системы до оптимального температурного значения.
Высоковакуумные турбомолекулярные насосы
Высоковакуумные турбомолекулярные насосы, так же, как паромасляные диффузионные насосы способен создавать глубокой вакуум. Его особенность заключается в том, что с его помощью можно не выполнить вакуум, но и поддерживать. Турбомолекулярные насосы пользуются спросом в авиационной и электронной промышленности. Достаточно часто с установками данного типа имеют дело ученые и конструкторы, занимающиеся исследованием атомов.
На многих предприятиях турбомолекулярные насосы появились из-за необходимости заменить менее производительные и функциональные паромасляные установки. Все турбомолекулярные модели имеют вал с дисками, корпус, ротор и статор. Они имеют достаточно простую конструкцию, но из-за большого количества дисков и больших габаритов, способны выполнять сложные задачи по созданию вакуума. Многие производители создают установки, в которых имеются диски с различными углами наклона.
Принцип работы турбомолекулярных насосов
Основную работу по сжатию газов выполняет лопастная турбина. При быстром вращении происходит постепенное сжатие газов. При столкновении скорость газов увеличивается. Откачивание системы происходит при изменении направленного типа движения, на ненаправленное. Частицы сталкиваются с ротором, когда длина их пути превышает зазор, которые имеется между соседними лопастями. Так эффективно откачивается воздух и другие неагрессивные смеси из системы.
Существует еще один режим работы установки – ламинарный. Он может происходить при давлениях, которые превышают 10-3 мм рт. ст. Это тот же процесс, которые приводит к столкновению частиц, но в этом случае ротор затрачивает меньше энергии. Если сказать это более простыми словами, то получается, что форвакуумное пространство с помощью насоса данного типа выполнить не получится. Для этого необходимо пользоваться услугами форвакуумного насоса типа сухой пластинчато-роторной установки.
Высоковакуумные диффузионные насосы
В диффузионном высоковакуумном насосе, для откачки системы, используется паровая струя, которая «выстреливает» с высокой скоростью. Паровая струя предварительно подвергается нагреву, при помощи соответствующего нагревателя, имеющегося в системе. С его помощью горящий пар поднимается в паропровод для совершения основной работы.
Для регулировки потока пара используется зонтичный колпачок. Преодолев сопло, пар набирает высокую скорость. Переход из двух областей, имеющих высокое и низкое давление, позволяет расширять пар. Далее происходит перераспределение движения частиц, при котором они перемещаются быстрее.
Высоковакуумные диффузионные насосы – это высокотехнологичное оборудование, в котором необходимо применять только качественные материалы, в том числе рабочая жидкость. Чтобы обеспечить высокое давление, она должна устойчиво переносить высокую температуру и не подвергаться разложения. Для выполнения функционального предназначения рабочая жидкость создается с тем условием, чтобы обеспечить необходимое значение впускного давления и устойчиво переносить воздействие паров и газов.
Высоковакуумные насосы создаются на современных предприятиях, в которых имеются высокотехнологичное оборудование и технологии, позволяющие производить точные расчеты. Кроме этого важно использование качественных материалов, выдерживающих высокое давление и температуру.
