Форвакуумные насосы: какие бывают и как сделать правильный выбор

11/05/2022

Под форвакуумными насосами понимают те насосы, которые работают с атмосферного давления. Они также необходимы для обеспечения работы высоковакуумных насосов или для достижения начальных условий их работы. Существует два типа форвакуумных насосов:

  • сухие вакуумные насосы, такие как спиральные, винтовые и мембранные;

  • насосы с масляным уплотнением, такие как пластинчато-роторные насосы.

В этой статье рассмотрим ключевые принципы работы форвакуумных насосов.

Мембранные вакуумные насосы

Мембранные насосы работают в диапазоне низкого вакуума и не достигают высоких степеней сжатия при использовании одной ступени. Они могут обеспечивать стандартный рабочий диапазон от атмосферного до низкого вакуума. Производительность устройств варьируется от 0.6 до 40 кубометров в час. Устройства способны создавать чистый вакуум с остаточным давлением в диапазоне 0.4 - 80 мбар.

В этих форвакуумных насосах используется мембрана, которая перемещается назад и вперед с помощью штока. Это колебательное движение сжимает откачиваемую среду и приводит в действие клапаны. Затем газ поступает через впускной клапан, и когда мембрана перемещается назад, клапан закрывается, и газ подвергается сжатию перед выходом через выпускной клапан.

Мембрана и клапаны обычно изготавливаются из политетрафторэтилена (PTFE), что делает их устойчивыми к коррозии и менее уязвимыми к повреждению паром. Поскольку мембранные насосы по своей конструкции являются “сухими”, они обеспечивают вакуум, не содержащий углеводородов. Мембранные насосы просты в эксплуатации и подходят для перекачки многих газов и лабораторных химикатов. Они также не используют масло, это означает, что их эксплуатационные расходы (замена мембран) сравнительно невелики.

Многоступенчатые насосы Рутса

Многоступенчатые насосы Рутс - это сухие вакуумные насосы, используемые в системах низкого, среднего, высокого и сверхвысокого вакуума для создания “сухих” условий. Они объединяют ряд ступеней  насосов Рутс, чтобы преодолеть ограничения по разнице давлений, присущие одной ступени.Они могут сжимать атмосферное давление до 10^-2 мбар и использовать сухую откачку в качестве альтернативы спиральным насосам (где требуется откачка без частиц).

Многоступенчатые насосы Рутса могут состоять до восьми ступеней и использовать несколько комплектов роторов (на общем валу). Геометрия роторов создает сжатие, поэтому каждая ступень создает постепенно более высокое давление. Таким образом, продукт более низкой ступени является “исходным газом” для последующей более высокой ступени (но без каких-либо соединительных клапанов). Они компактны и практически не подвержены износу, поскольку в них нет соприкасающихся деталей. С учетом сказанного, время сборки обычно больше, и поставщики могут взимать более высокие затраты на обслуживание.

Спиральные насосы

Спиральные насосы являются одними из немногих насосов, традиционно применяющихся в системах низкого (т.е. от 1000 мбар до 1 мбар) и среднего (т.е. от 1 мбар до 10-3 мбар) давления, и все же в настоящее время они также часто используются в качестве форвакуумных насосов в системах высокого и сверхвысокого (т.е. от 10-3 до 10-12 мбар) вакуума.

Спиральные насосы состоят из двух спирально закрученных спиральных спиралей в вакуумном корпусе с выходным клапаном в центре спирального узла. Одна спираль неподвижна, в то время как другая (“орбитальный аппарат”) движется эксцентрично относительно другой, не вращаясь. Газ поступает в (внешний) открытый конец спиралей и, когда одна из спиралей вращается по орбите, попадает в ловушку между спиралями. Затем газ перемещается в центр, поскольку пустота, занятая газом, “сжимается и транспортируется” между двумя спиралями.

Когда этот заключительный “сгусток” газа движется к центру, занимаемый им объем уменьшается, и захваченный газ непрерывно сжимается до тех пор, пока он не будет удален под давлением через обратный клапан в центре корпуса. Хотя ни одна из движущихся частей, содержащихся внутри камеры, не требует смазки, уплотнения наконечника из PTEF подвержены износу и нуждаются в периодической замене.

Пластинчато-роторный вакуумные насосы

Пластинчато-роторные насосы представляют собой объемные насосы с мокрым рабочим объемом, причем термин “мокрый” означает, что насос использует масло для уплотнения и смазки. Поскольку эти насосы работают в диапазоне давлений от атмосферного до примерно 10-4 мбар, они считаются идеальными форвакуумными насосами для любых типов насосов среднего и высокого вакуума. В то время как работа с масляной изоляцией является недостатком для некоторых применений, использование масла обеспечивает более высокую степень сжатия, лучшее внутреннее охлаждение и обеспечивает устойчивость насоса к загрязнению, пыли и конденсату.

В герметичном масляном пластинчато-роторном насосе смещенный ротор, оснащенный лопастями, скользит внутрь и наружу корпуса (т.е. в контакте) внутри камеры статора. Лопасти вращаются и улавливают количество газа, которое поступает через впускное отверстие насоса, что затем уменьшает объем между ротором и статором. Полученный сжатый газ выходит через выпускное отверстие в атмосферу.

Винтовые вакуумные насосы

Винтовые насосы хорошо подходят для широкого спектра промышленных применений, где образуется значительное количество пыли и конденсата. Они используют вращающиеся в противоположном направлении винтовые роторы для улавливания газа в объеме между винтами их роторов. Эта пустота уменьшается по мере вращения винтов, сжимая и перемещая газ к выходному отверстию. Они также часто используются в качестве форвакуумных насосов для насосов Рутс.

Винтовые насосы имеют множество важных преимуществ: несмотря на наличие небольшого пространства между двумя вращающимися винтами, в них нет контактных деталей и нет необходимости в смазке. В результате не происходит загрязнения перекачиваемой среды. Кроме того, износ при вращении минимален, они обладают высокой устойчивостью к частицам и используют высокие скорости перекачки и низкие предельные давления. Однако они менее подходят для откачки легких газов и не могут быть уменьшены до малых скоростей. Эксплуатационные расходы и требования к техническому обслуживанию также относительно невелики.

Наш блог

Мы всегда рады поделиться с вами всем, что происходит в мире вакуума.
Навигация