Механические вакуумные насосы

 

К ним относятся ротационные (вращательные) и поршневые среднева- куумные насосы, а также двухроторные. Поршневые насосы в термических цехах и лаборэториях не используются. Ротационные пластинчато-роторные и плунжерные (золотниковые) насосы с масляным уплотнением чаще приме­няются в качестве форвакуумных, но в откачных системах с Р_техн ≥ 10¹¹ Па работают и как основные.

Пластинчато-роторные вакуумные насосы (ПРВН) с масляным уплотне­нием предназначены для откачки воздуха, газов, не вступающих в реакции с маслами и материалом деталей насосов, и парогазовых смесей, предвари­тельно очищенных от капельной влаги и механических примесей, а также для поддержания низкого и среднего вакуума в герметичных объемах.

 Конструкция двухпластинчнтого насоса ПРВН и схема его работы приведена на рис. 5.4.

Корпус (статор) 1 имеет цилиндрическую полость, в которой вращается цилиндрический ротор 2 с двумя пластинами 3. Ось ротора смещена вверх относительно геометрической оси полости корпуса 1 так, чтобы в самой верхней точке между ней и ротором остался небольшой зазор 11, заполнен­ный маслом. Такой же зазор с масляным уплотнением имеется между торца­ми полости и ротора.

 

Рис. 5.4. Конструкция насоса ПРВН (а) и схема его работы (б)

 

При вращении ротора пластины 3 центробежными силами и пружинами 4 прижимаются к цилиндрической поверхности полости и делят серпообраз­ный объем 10 на три части. Откачиваемый газ или воздух (в дальнейшем бу­дет использоваться термин " газ", поскольку воздух является смесью газов) всасывается через впускной канал 5, а выбрасывается по выпускному каналу 6 с пружинным клапаном, расположенным ниже уровня масла 12 в баке 7. В крышке 8 бака 7 установлен клапан 9, предотвращающий выброс масла в ат­мосферу помещения.

Схема работы насоса показана иа рис. 5.4, б. Положение I. в котором пластина А стоит против впускного канала 5, принимается за начальное. В этом положении полость 10 разделена только на две части. Ротор 2, вращаясь по часовой стрелке, уводит пластину А. При этом над ней образуется и при дальнейшем вращении ротора 2 увеличивается отсек всасывания, где давле­ние ниже, чем на входе в насос 5. Поэтому сюда засасывается газ, что соот­ветствует положению II. Одновременно пластина Б сжимает газ, находящий­ся над ней, и когда давление в этом отсеке превысит атмосферное, открыва­ется клапан выпускного канала 6, и газ выбрасывается из насоса. Отсек по­лости 10 ниже обеих пластин является транспортирующим, а его объем прак­тически не меняется и составляет более половины всей полости 10. В положении III пластина А продолжает всасывание газа, а пластина Б, пройдя вы­пускное отверстие 6, соединяет транспортирующий отсек с выпускным от­верстием 6, снова образуя только два отсека, которые сохраняются до прихо­да пластин в положение IV, совпадающее с положением I, но пластины А и Б меняются местами. При непрерывном вращении ротора 2 всасывание газа происходит поочередно обеими пластинами.

Для улучшения (снижения) Р_атм и Р_техн на­сосы изготавливаются двухступенчатыми (рис.5.5). Выпускное отверстие нижней ступени I соединяется внутренним каналом с впускным отверстием верхней ступени II, а пластины ро­торов обеих ступеней сдвинуты на 90° по фазе вращения.

Рис 5.5. Схема двухсту­пенчатого насоса ПРВН-2

 

Рис. 5.6. Схемы работы ротационного насоса без газового балласта (а) и с ним (б)

… воздух; _оооводявой пар; ,,, конденсат воды

 

В практике лабораторий и термических цехов часто приходится откачивать воздух, содержащий пары воды или эфиров и других рас­творимых ограниченно в масле веществ. В этих слу­чаях обычные механические ротационные насосы непри­годны из-за конденсации в них паров. Причиной не­пригодности является высо­кий коэффициент сжатия (порядка 700), обеспечи­вающий нормальную рабо­ту этих насосов. При такой степени сжатия давление в отсеке сжатия может пре­высить Р_нас вещества пара (например воды), что при­ведет к частичной конден­сации паров. На рис. 5.6, a показаны положения (I – IV) пластин врашаюшегося ро­тора обычного насоса ПРВН, где видно, что при переходе пластин А и Б из положения II в положение IV объем паровоздушной смеси резко уменьшается от V₁ до V₂, а ее давление воз­растает от Р₁ до P₂­.

Давление паровоздушной смеси Р=Р_в+Р_п то-естъ сумме парциальных

давлений составляющих смесь веществ. Для открывания выпускного клапана давление паровоздушной смеси в отсеке сжатия Р₂ должно превысить Р_атм или, по крайней мере, быть ему равным, поэтому необходимо выполнение условия:

(Р_в+Р_п)·(V₁/V₂) ≥ P_атм                                  (5.2)

Отсюда

           Рп·(V₁/V₂) ≥ P_атм-Р_в·(V₁/V₂)     (5.3)

Чтобы в процессе откачки не конденсировались пары из влажного отка­чиваемого воздуха, величина давления сжатого пара должна быть меньше давления насыщенного паре при рабочей температуре в полости насоса, для чего необходимо соблюсти условие[22]:

Рп·(V₁/V₂) ˂ P_нас                                        (5.4)

Однако в обычных вращательных назсосах (пластинчато-роторных, плун­жерных и др.) отношение V₁/V₂ настолько велико, что Рп·(V₁/V₂)  достигает и при дальнейшем сжатии P_нас, полное давление паровоздушной смеси по­вышается только за счет Р₀, а Р_п =P_нас, то есть не меняется. Излишек пара конденсируется, а образующаяся влага смешивается с маслом. Поэтому при открывании выпускного клапана через него выбрасывается лишь влажный воздух, а остальной пар в виде конденсата остается в полости насоса, сущест­венно ухудшая его работу.

Следовательно, для соблюдения условия (5.4) необходимо снизить отно­шение V₁/V₂. Для этого через специальное отверстие (рис 5.6, б) вводится в полость насоса определенное количество атмосферного воздуха (балластного газа). Напуск его производится в положении II. Балластный газ повышает общее давление паровоздушной смеси в отсеке сжатия при переходе пластин от положения II до положения III. При достаточном количестве балластного газа давление в отсеке сжатия может достичь Р_атм при таком значении от­ношения V₁/V_{2 ,} когда будет соблюдаться условие (5.4).

Отсюда следует, что одним из важнейших параметров газобалластного насоса является количество напускаемого балластного газа Q_б, которое рас­считывается по выражению:

Q_б ˃ P_п·S_п·[(Р_атм/Р_нас)-(Р_в/Р_нас)·(V₁/V₂-1)]                        (6.5)

Из выражения (6.5) следует, что чем больше быстрота действия насоса тем больше требуется балластного газа. Для регулирования Q_б насос снабжается дозирующим вентилем, который обычно имеет три положения, соответ­ствующих максимальному, среднему и минимальному Q_б. В начале откачки, когда парциальное давление паров Р_п достигает наибольшего значения, вен­тиль устанавливают на максимальную подачу балластного газа. По мере сни­жения давления в объекте откачки, Р_п падает, и вентиль переключают на соеднее положение. При выходе на Р_техн вентиль переключают на минималь­ную подачу балластного газа.

Газобалластные насосы имеют почти на порядок выше Р_ост, чем равные им по всем остальным параметрам обычные насосы без газового балласта, что объясняется большей вероятностью натекания воздуха в объект откачки через впускное отверстие насоса.

Второй разновидностью ротационных или врашательных механиче­ских насосов является плунжерный (золотниковый) насос, конструкция и схема ра­боты которого приведе­ны на рис. 5.7. Как и пластинчато-роторный, он выполняется с масля­ным уплотнением.

 

Рис. 5.7. Конструкция и схема работы плунжерного насоса НВЗ

 

 

В цилиндрическом корпусе 8 вращается на валу эксцентрик 1, за­ключенный в обойму (плунжер) 2. Плунжер представляет собой по­лый цилиндр (трубу) с приваренной плоской частью в виде паралле­лепипеда 3 с отверстия­ми 4, выходящими впра­во в отсек всасывания серповидной полости насоса. Всасывание идет через впускное отверстие 6, а выпуск - через выпу­скное отверстие 7, снаб­женное клапаном (на схеме не показан), который находится ниже уровня масла.

Небольшие лабораторные насосы погружаются в бак с маслом (см. рис. 5.4). Крупные промышленные насосы, как плунжерные, так и пластинчато-роторные, снабжаются небольшой емкостью для масла, закрепленной на вы­пускном канале насоса так, чтобы его клапан был расположен ниже уровня масла.

При вращении эксцентрика 1 по часовой стрелке плоская часть 3 плун­жера 2 совершает близкое к вертикали возвратно-поступательное движение, а цилиндрическая часть как бы обегает полость статора 8, разделенную плун­жером на два отсека с непрерывно изменяющимся объемом. Лишь в самом верхнем положении плунжера 2 эти отсеки сливаются в один (положение а на рис. 5.7).

За работой насоса можно проследить по четырем характерным положе­ниям плунжера 2 с пластиной 3 (рис. 5.7, а - г), которые он последовательно занимает при непрерывном вращении эксцентрика 1. С момента прохождения эксцентриком 1 и плунжером 2 верхней точки (положение а) отсек всасыва­ния увеличивается в объеме практически от нуля и за время полного оборота эксцентрика 1 достигает максимального и равного всей серповидной полости насоса. Щелевые отверстия 4 в хвостовике 3 плунжера при его движении от положения а к положению в постепенно выходят из золотникового уплот­нения 5, а при дальнейшем движении снова к положению а уходят в уплот­нение 5. В этом положении полость насоса полиостью отсоединена от впуск­ного отверстия 6.

Одновременно отсек сжатия уменьшается от максимального объема до близкого к нулю, за счет чего и происходит сжатие откачиваемого газа и его выброс в атмосферу.

Плунжерные насосы имеют примерно на порядок меньше Р_ост за счет меньшей суммарной площади зазоров и более высокую надежность, чем пла­стинчато-роторные насосы. Диапазон их рабочих давлении значительно ши­ре.

В маслозаполненных насосах масло одновременно выполняет три функ­ции: смазывает трущиеся детали, заполняет зазоры, предотвращая проточки газа через них из отсеков полости 10 с большим давлением в отсеки с мень­шим давлением, и отводит теплоту сжатия. Температура в полости сжатия достигает 60... 100 °С.

Для вращательных насосов используются специальные вакуумные масла марок ВМ-4 и ВМ-6, но можно применять и трасформаторное масло [21]. Масло, представляющее собой конгломерат многих фракций, не должно со­держать влаги и механических примесей. Допустимые пределы и размеры включений регламентируются соответствующими стандартами или техниче­скими условиями (ТУ).

К маслам для механических вращательных насосов предъявляются сле­дующие требования [21]:

1) достаточно низкое давление насыщенных паров при рабочей темпера- туре насоса.

2) малая склонность к осмаливанию, что вызывает отложение смол на внутренних поверхностях рабочей полости насоса

3) малая склонность к растворению паров воды и образованию масляно-водяной эмульсии;

4) низкая температура затвердевания;

5) высокая температура вспышки;

6) определенная вязкость, обеспечивающая нормальную работу всех тру­щихся даталей насоса и полное заполнение всех технологических зазоров:

7) хорошие смазывающие свойства.

 

Из двух марок масла ВМ-4 и ВМ-6 последнее обладает большей влагоем- костью и меньшей вязкостью, но давление его насыщенных паров более низ­кое.

Двухроторные или механические бустерные (усиливающие) насосы ДВН работают по принципу воздуходувки Рутса и иногда так и называются насо­сами Рутса. Принцип их работы показан на рис 5.8.

Рис. 5.8. Схема работы двухроторного насоса ДВН

 

Два ротора 2, имеющие сечение близкое к восьмерке, синхронно враща­ются навстречу друг другу через шестереночную пару, связывающую их оси вне рабочей камеры. Форма сечения роторов 2 подобрана так, что между ни­ми и всеми стенками рабочей камеры 1 насоса, как и между самими ротора­ми, постоянно сохраняется зазор порядка 0, 10…0, 15 мм, неуплотняемьй маслом. При этом некоторая часть откачиваемых газов перетекает через за­зоры со стороны выхлопа 4 на сторону всасывания 3 Однако при давлениях ниже 10^-2 Па зазоры создают достаточно большое гидродинамическое сопротивление проходящему через них газу, и потери производительности ма­лы.

Наличие зазоров без масляного уплотнения позволяет развивать больше скорость вращения роторов 2 (до 3000 мин^-1) без опасности их заклинивания, обеспечивая высокие скорости откачки S_н при весьма небольших размерах насоса. Но при этом необходимо снижать разницу давлений на впуске 3 и вы­хлопе 4, для чего в систему включают механический форвакуумный насос с масляным уплотнением. Соотношение быстроты действия двухроторного и форвакуумного насосов принимают порядка 10: 1, получая при зтом Р_ост од­ноступенчатого насоса ДВН ниже 10^-1 Па, а двухступенчатого - ниже 10^-3Па.

Насосы ДВН применяются а качестве основных в откачных системах среднего вакуума и часто выполняются в виде специального комплекса в па­ре с механическим форвакуумный насосом типа ПРВН или НВЗ. получивше­го название " Агрегат вакуумный механический" (АВМ).

 

Турбомолекулярные насосы

 

Турбомолекулярные насосы (ТМН) широко применяются в различных отраслях промышленности, включая термическое производство и лаборатор­ную практику. По сравнению с другими высоковакуумными средствами от­качки ТМН обладают рядом преимуществ:

- удаляют газ из объекта откачки без его сорбции и ионизации;

- не загрязняют объект откачки парами рабочих жидкостей или веществ как пароструйные насосы или насосы с распылением сорбентов.

- имеют большую S_н при откачке газов с малой молекулярной массой (Н₂, Не), обычно трудно удаляемых из высоковакуумных систем насосами других типов, обеспечивая при зтом Р_ост = 10^-7…10^-11 Па.

Принцип действия этих насосов основан на том, что молекулы газа, уда­ряющиеся о поверхность твердого тела, адсорбируются ею и некоторое вре­мя удерживаются на этой поверхности, а затем отрываются (испаряются) в случайном направлении. Но если эта поверхность движется в определенном направлении, то и слетающие с нее молекулы будут иметь составляющую скорости, равную по величине и направлению скорости движущейся поверх­ности твердого тела.

В корпусе 1 турбомолекулярного насоса (рис. 5.9, а) вращается вал 2 с насаженными на него дисками 3 толщиной несколько мм. В корпусе I также установлены аналогичные диски 4 с отверстиями в центре для роторного вала 2. Зазоры между подвижными дисками 3 и неподвижными 4, а также между лисками 3 и корпусом 1, дисками 4 и валом 2 составляют менее 1 мм. Такие зазоры позволяют развивать скорость вращения ротора до 16000 мин^-1 без опасности заедания.

Во всех дисках сделаны косые радиальные прорези (рис.5.9, б), которые имеют противоположное направление для роторных 3 и статорных 4 дисков. Благодаря этому при большой скорости вращения дисков 3 молекулы газа, ударяясь о стенки дисков и прорезей, получают преимущественное направ­ление движения, указанное стрелками: А - статорные диски 4 и В - роторные диски 3. При этом молекулы откачиваемого газа перемещаются от одной па­ры дисков к другой, причем каждую пару можно рассматривать как отдель­ную элементарную ступень откачки. Общее число таких ступеней достигает 19...20. Даже при малой степени сжатия на каждой ступени получают отно­шение давлений на выходе из насоса и на входе в него порядка 5·10⁷.

 

Рис 5.9. Схема устройства (а) и принцип действия (б) турбомслекулярного насоса ТМН

 

Каждую пару прорезей в статорном 4 и соседнем с ним роторном 3 дис­ках можно рассматривать как отдельный элементарный насос. Таких пар прорезей, а следовательно, и параллельно работающих элементарных насосов на каждой паре дисков имеется несколько десятков. Работая параллельно, они обеспечивают тем самым высокую быстроту действия насосов ТМН, до­ходящую до 4 м³/с. Фактически Р_ост этих насосов определяется давлением паров масла, которое может проникать в полость насоса из подшипников ва­ла, а также газоотдачей с поверхностей дисков и корпуса. Если принять спе­циальные меры по уменьшению источников паров и газов, то можно снизить Р_ост до значений 10^-8...10^-9 Па.

Кроме рассмотренного (рис. 5.9, а) горизонтального насоса с двухсто­ронним направлением откачиваемого газа выпускаются односторонние насосы с вертикальным валом. В комплекте с плунжерным шкосом НВЗ касос типа ТМН составляет вакуумный агрегат ТВА.

 

Пароструйные насосы

 

Работа струйных вакуумных насосов основана на использовании в каче­стве откачивающего элемента высокоскоростной струи, обладающей эжекти- руюшим свойством: способностью увлекать окружающую ее газовую среду и уносить с собой. В зависимости от вида струй различают жидхостно-, газо- и пароструйные насосы. Наибольшее распространение в термических цехах и лабораториях получили пароструйные насосы. Механизм увлечения (захвата) газа струей в пароструйном насосе зависит от режима течения отткачиваемого газа и от режима истечения паровой струи. В зависимости oт области рабочих давлений различают три вида пароструйных насосов, отличающихся меха­низмом захвата газа и конструктивным оформлением:

- эжекгорные (10³...1 Па);

- бустерные (10¹...10^-2 Па);

- диффузионные ниже 10^-2 Па.

На рис. 5.10 схематически показаны три способа захвата газа паровой струей. В области высоких впускных давлений насоса (10^5....1 Па) струя пара

должна иметь большую плот­ность, и в зависимости от рас­хода пара через сопло режим ее истечения может быть тур­булентным (а) или вязкостным (б). При турбулентной струе (а) захват газа происходит в основном благодаря переме­шиванию газа с вихреобразно движущейся паровой струей; происходит также и вязкост­ное увлечение (за счет трения граничных слоев паровой струи и прилегающих слоев газа) и некоторая диффузия молекул откачиваемого газа в струю, однако роль двух последних факторов очень мала по сравнению с турбулентным за­хватом.

 

Рис.5.10 Способы захвата газа паровой струей: а – турбулентный, б – вязкостный, в – диффузионный

 

По мере уменьшения расхода пара через сопло роль вязкостного захвата увеличивается, а турбулентного - уменьшается. Наконец, при переводе на ла­минарный режим истечения паровой струи увлечение газа осуществляется в основном за счет вязкостного захвата и частично за счет диффузии газа в струю (рис. 5.10, б).

При дальнейшем понижении давления откачиваемого газа плотность паровой струи должна быть еше меньше, поэтому уменьшается и расход пара через сопло. Наряду с вязкостным захватом все большую роль начинает иг­рать диффузия газа в струю пара. Наконец, при достижении давления откачи­ваемого газа 10^-2 Па и ниже, когда длина свободного пробега молекул λ ста­новится соизмеримой с размерами рабочей камеры насоса, вязкостный за­хват практически исчезает и механизм увлечения газа целиком определяется диффузией молекул откачиваемого газа в паровую струю (рис. 5.10, в), где молекулы газа в результате столкновений с молекулами пара получают со­ставляющую скорости в направлении паровой струи.

Таким образом, возможность использования пароструйного насоса в той или иной области давлений обусловлена прежде всего плотностью паровой струи и, как следствие этого, режимом захвата газа. Но только изменением режима захвата газа невозможно добиться эффективной работы одного насо­са во всем диапазоне давлений от низкого до высокого вакуума. Поэтому на­сосы, работающие в различных диапазонах давлений, отличаются не только режимом работы, но и конструктивно. Кроме того, конструкция и техниче­ские параметры любого пароструйного насоса существенно зависят от свойств используемой рабочей жидкости.

К рабочим жидкостям для пароструйных насосов предъявляются сле­дующие требования [21]:

1) низкое давление насыщенного пара при комнатной температуре, обес­печивающее получение низкого Р_ост без вымораживающих ловушек;

2) высокое давление пара при рабочей температуре в испарителе, что по­зволяет получить достаточно высокое выпускное давление;

3) термическая стабильность при рабочей температуре в испарителе насо­са, термостойкость к окислению и однородность состава, так как изменение состава жидкости из-за улетучивания или выгорания (окисления) отдельных компонентов приводит к существенному изменению характеристик насоса и повышенному расходу рабочей жидкости и требуется более частая ее замена;

4) отсутствие химической активности, то-есть рабочая жидкость и ее пар не должны взаимодействовать как с материалами деталей насоса и откачной системы, так и с откачиваемыми газами;

5) низкая удельная теплота парообразования для обеспечения минималь­ных затрат энергии для получения требуемого количества пара,

6) малая способность к растворению откачиваемых газов, что обеспечи­вает низкое Р_ост благодаря низкому обратному выделению газов из паровой струи на впуске насоса:

7) отсутствие токсичности;

8) низкая стоимость.

Естественно, что не существует такой рабочей жидкости, которая бы удовлетворяла всем перечисленным требованиям. В качестве рабочих сред используются: минеральные масла, получаемые путем вакуумной дистилля­ции продуктов переработки нефти, сложные эфиры, кремнийорганические масла (КОМ) и ртуть.

Минеральные специальные вакуумные масла имеют преимущества по пунктам 1, 4, 5, 7 и 8, но существенно уступают КОМ и ртути по остальным требованиям, особенно по п. 3. Эфиры, имеющие однородный состав, обла­дают несколько большей стойкостью к окислению, но значительно дороже минеральных масел. КОМ имеют практически только один недостаток - очень высокую стоимость, что ограничивает их широкое применение. Ртуть, имея лучшие показатели по пунктам 2, 3 и 6, обладает высокой токсичностью и достаточно дорога, при этом она значительно уступает остальным жидко­стям по пунктам 1, 4 и 5. Поэтому парортутные диффузионные насосы ис­пользуются лишь в тех случаях, когда нельзя применять органические жидко­сти, включая КОМ, из-за недопустимости их попадания в объект откачки или при откачке особо агрессивных паров и газов, портящих органические жид­кости.

В настоящее время в пароструйных диффузионных насосах используют в первую очередь минеральные вакуумные масла марок ВМ-1, ВМ-5 и ВМ-7, заменяя их при необходимости сложными эфирами (октойлями) ОФ и ОС или кремнийорганическими маслами различных типов. В термических цехах и лабораториях широко применяются паромасляные диффузионные высоко­вакуумные насосы, в лабораторной практике - иногда и парортутные.

Рассмотрим принцип действия и работу пароструйного диффузионного высоковакуумного насоса на примере лабораторного стеклянного насоса (рис. 5.11).

 

 

Рис.5.11. Принципиальная схема пароструйного диффузионного насоса.

 

Источником пара является рабочая жидкость (минеральное масло или ртуть), залитая в кипятильник 2, которая нагревается до рабочей темпера­туры нагревателем 1. Образую­щийся пар по паропроводу 3. по­крытому теплоизоляцией 4, посту­пает к соплу 5, из которого с большой скоростью истекает в ра­бочую (эжекторную) камеру 6. Высокоскоростная струя пара соз­дает вокруг себя разрежение, куда по впускному патрубку 9 поступа­ет откачиваемый газ. Он захваты­вается струей пара (диффундирует в нее) и увлекается к стенкам ка­меры 6, охлаждаемым водяной рубашкой 7, где пар конденсиру­ется и через сифон 8 стекает об­ратно в кипятильник 2. Газ, сжа­тый струей кара, выбрасывается через вытяжной патрубок, соединенный с форвакуумным насосом.

На этом же принципе основана работа любого струйного насоса, а рабо­чий интервал давлений определяется, как показано выше, плотностью струи и режимом захвата газа. Рассмотренный насос имеет только одну ступень и весьма низкое значение S_н.

Наибольшее распространение получили двух- и трехступенчатые паромасляные диффузионные насосы. Схема одного из таких насосов приведена на рис. 5.12. Сварной корпус 1, изготовленный из малоуглеродистой стали, снабжен водяной рубашкой 2 и представляет собой цилиндрический сосуд, открытый верх которого является впускным отверстием 3, а нижняя часть выполняет функцию кипятильника 10. Под ним расположен электронагрева­тель 11.

 

Рис. 5.12. Схема паромасляного диффузи­онного фракционирующего насоса (а) с лабиринтными кольцами (б)

 

 

В насосах обычного типа устанавливаются два (иногда три) сопла 4, 5 зонтичного типа на общем паропроводе 9. Вся эта конструкция выполняется из алюми­ниевых сплавов. Сопло 4 выполняет функцию главной высоковакуумной ступени. Чем больше площадь кольца между корпусом 1 и соплом 4, тем выше S_н насоса в целом. Боль­шие промышленные насосы имеют еще эжекторную ступень 6 для повышения выпу­скного давления и пре­дотвращения прорыва газов со стороны форвакуумного насоса, если в системе отсутствует бустерный насос. На выпускном патрубке 7 часто устанавливается масляная меха­ническая ловушка 13.

Конструкции паромасляных диффузионных насосов имеют ряд особенно­стей, связанных с указанными выше недостатками минеральных масел. Это прежде всего устройства, предназначенные для фракционирования (разделения на фракции) масел. Для этого в кипятильнике 10 устанавливают­ся лабиринтные кольца 12 (рис. 5.12, б), удлиняющие путь стекающего со стенок корпуса 1 масла до поступления его в центральную зону кипятильни­ка 10.

Пока масло идет по кольцам лабиринта, из него выкипают легкие фрак­цией их пары с низкой t, и высоким Р_нас поступают по паропроводу 9 к со­плу 5 второй (форвакуумной) ступени, обеспечивая высокое выпускное давление. До центральной зоны кипятильника 10 доходят лишь тяжелые фракции, пары которых с высокой t, и низким Р_нас направляются по отдельному паропроводу 8 к соплу 2 первой (высоковакуумной ) ступени, чем обеспечи­вается низкое Р_осн и достаточно высокое быстродействие насоса в целом.

С одной стороны, Р_ост пароструйного насоса в значительной мере опре­деляется степенью фракционирования масла и содержанием газов в сконден­сированном масле, стекающем в кипятильник. Чем лучше обезгажено масло, поступающее к первой ступени насоса (соплу 4), тем меньше газов заносится паровой струей на впуск 3 насоса. С другой стороны, можно примерно на по­рядок понизить Р_ост установив на впуске 3 насоса охлаждаемую жидким азотом ловушку, что позволяет получить Р_ост ниже 10^-3 Па.

Для расширения возможностей использования диффузионных пароструй­ных насосов их укомплектовывают высоковакуумным затвором шиберного или колокольного типа, азотной прогреваемой ловушкой н маслоотражате­лем, которые устанавливаются в указанной последовательности на впускном отверстии корпуса, а весь агрегат часто монтируется на передвижной тележ­ке, что позволяет при необходимости быстро перемешать его от одного объ­екта откачки к другому.

Парортутные диффузионные промышленные насосы отличаются от рас­смотренного паромасляного формой корпуса, представляющего собой усе­ченный и расширяющийся вверх конус, что объясняется необходимостью создания на разных ступенях струй различной плотности из однородной по составу ртути. Обычно насос имеет три зонтичных сопла и эжекторную сту­пень на выхлопе. Кроме того, все детали насоса, контактирующие с ртутью, изготовляются из нержавеющей стали, имеющей повышенную стойкость к образованию амальгам.

Бустерам паромасляные насосы конструктивно похожи на парортутные диффузионные, лишь материалы всех внутренних деталей аналогичны паро- масляным диффузионным насосам и отсутствует устройство для фракциони­рования масла.

 

⇐ Предыдущая20212223242526272829Следующая ⇒

Поделиться: