Винтовой вакуумный насос представляет собой устройство, которое отличается от прочего вакуумного оборудования рядом бесспорных преимуществ. Ключевые отличия заключаются, прежде всего, в особенностях конструкции и принципа работы.
Содержание:
- Винтовой насос: принцип действия
- Работа и характеристики вантовых насосов
- Производительность винтовых насосов
Винтовой насос
Винтовой насос: принцип действия
Винтовые насосы бывают одновинтовыми, двухвинтовыми, трехвинтовыми. Наиболее распространены двухвинтовые агрегаты. Основу конструкции данного оборудования составляют два винтовых ротора, которые зафиксированы параллельно на подшипниковой базе, и статор (внутренняя спираль). Роторы размещены в герметичном корпусе и формируют многоступенчатый насос.
Винтовой насос: принцип действия
Принцип работы агрегата заключается в синхронном и бесконтактном вращении роторов в противоположных направлениях, которое приводит к тому, что отделенные объемы двигаются вдоль роторов к выходу. Иными словами, напор нагнетаемой среды достигается путем ее вытеснения роторами, которые вращаются внутри статора. По типу действия рабочих компонентов винтовые агрегаты причисляются к объемным.
У устройства нет клапанов на входе и выходе. При достижении рабочим объемом выходного отверстия величина давления соответствует величине атмосферного давления. Объясняется это проникновением атмосферного воздуха в рабочий объем и его последующим выпусканием по мере вращения ротора.
Такой газовый поток способствует формированию высокого уровня рассеянной энергии и подогреванию устройства. Снизить данный уровень можно посредством внутреннего сжатия. Для этого, как правило, уменьшают шаг резьбы в сторону выхода. Допустимое предельное давление оборудования определяется зазорами между корпусом и роторами и между самими роторами. Данный показатель находится в сильной зависимости от геометрической форы зазора, который возникает в связи с зацеплением роторов.
Так как насос со стороны выходного отверстия подогревается рассеянной энергией, формируемой газовым потоком, то требуется местное охлаждение. Корпус охлаждают с использованием воды, которая протекает в особых каналах. В некоторых моделях охлаждение осуществляется посредством смешения газа через канал.
Работа и характеристики винтовых насосов
Винтовые насосы отличаются повышенной химической и механической стойкостью, поскольку их статор производится из эластичного и вязкого полимера. Они могут использоваться для перекачивания любых сред аномальной вязкости. Также их можно применять для перекачивания сред с твердыми частицами без потерь в производительности. Основное назначение – создание глубокого вакуума.
Работа и характеристики винтовых насосов
В последнее время винтовые аппараты постепенно вытесняют масляные пластинчато-роторные устройства в нише повышенной скорости работы. Обусловлено это следующими их возможностями:
- Неиспользование смазочного материала в районе вытеснения газа;
- Отсутствие загрязнения обрабатываемой среды;
- Высокая производительность в результате внутреннего сжатия;
- Уменьшенное предельное давление;
- Стабильная скорость работы;
- Хорошая всасывающая способность;
- Повышенная стойкость к жидкости и абразивным веществам;
- Защищенность уплотнений благодаря пониженной газовой пульсации;
- Высокое качество осевых торцевых уплотнений;
- Незначительная степень шума и вибрации благодаря использованию глушителей;
- Терморегулируемое охлаждение;
- Пониженное потребление энергии.
Данное оборудование весьма долговечно. Запускается оно электродвигателем. В процессе вращения винт не соприкасается с внутренней поверхностью корпуса, что минимизирует трение и продлевает срок эффективной эксплуатации устройства.
Среда передвигается в аппарате со стабильным осевым направлением течения, что обеспечивает равномерный выход продукта без пульсаций. Кроме того, насосу свойственные незначительные показатели шумо-звукового сопровождения. Поскольку движущиеся элементы имеют низкую энерцию, то при пуске и в процессе работы вибрация будет незначительной.
Для повышения безопасности работы насоса, его двигателя, трубопроводной системы производители оснащают устройства повышенной мощности предохранительными клапанами. При превышении рабочим давлением порогового значения, рассчитанного на систему, в работу вступает предохранительный клапан, направляющий избыток продукта назад во всасывающую камеру.
Производительность винтовых насосов
По причине терморегулирующего охлаждения объем обрабатываемого потока зависит от входного давления, типа газа, скорости вращения и габаритов аппарата. Благодаря водяному охлаждению тепло практически не рассеивается в атмосферу, что содействует снижению тепловой нагрузки на работающее кондиционирующее оборудование и уменьшить потребление им энергии.
Производительность винтовых насосов
Поскольку в вакуумной камере нет трения, а рабочие компоненты покрыты особым составом, данные аппараты считаются хорошей альтернативой водокольцевым и пластинчато-роторным насосам в сфере высоковакуумного откачивания газов и паров жидкостей, включая агрессивные. Примечательно, что обрабатываемая среда не загрязняется водными парами и маслом. Неиспользование трущихся деталей в рабочей камере позволяет данному оборудованию практически не нуждаться в обслуживании.
Сухие винтовые аппараты характеризуются хорошей ремонтопригодностью. Их запчасти благодаря простоте конструкции достаточно просто заменяются при необходимости. Устройство состоит из нескольких ключевых компонентов: винта из нержавейки, резиновой обоймы, уплотнения вала. Среда в винтовом насосе подается пропорционально скорости вращения, что позволяет легко регулировать параметры устройства, используя частотный привод. Обойма с зазором, который регулируется самостоятельно, гарантирует высокое давление при сравнительно малых размерах аппарата. При повышении давления зазор между винтом и обоймой сохраняется стабильным.
Вышеописанные преимущества и характеристики винтовых насосов, особенно высокая производительность, обуславливают их активное применение в металлургии, химической сфере, пищевой, фармацевтической, электронной промышленности, при производстве полупроводников, проведении научных исследований.
Среди технологических работ, в которых применяются винтовые агрегаты, наибольшего внимания заслуживают:
- Покрытие изделий;
- Вымораживание;
- Высушивание деталей;
- Сварка электронно-лучевого типа;
- Газоотделение;
- Вакуумное заполнение и упаковка;
- Пылеудаление;
- Процессы, сопровождающиеся усиленным образованием конденсата, и пр.
При условии правильной эксплуатации винтовые вакуумные устройства эффективно справляются с самыми сложными производственными задачами и сохраняют свою работоспособность на протяжении длительного периода времени.