Большая энциклопедия техники
Шрифт:
Параметры и характеристики: предельное остаточное давление и некоторые другие параметры механических насосов с масляным уплотнением в значительной степени зависят от свойств рабочей жидкости (масла), залитой в насос. Как газы, так и конденсирующиеся пары, создающие обратный поток, попадают на вход насоса из циркулирующего в нем масла. Перед поступлением в камеру насоса масло некоторое время находится в маслорезервуаре, где подвергается воздействию атмосферного воздуха и поглощает газы. При поступлении масла в рабочую камеру поглощенные ранее газы выделяются из пленки масла и поступают на вход насоса.
У одноступенчатых насосов с масляным уплотнением давление остаточных газов составляет обычно 2,7—6,6 Па, а полное остаточное давление 2—6,6 Па. Пары на входе насоса являются не парами масла, а в основном продуктами его разложения (крекинга). В то время как
Для уменьшения обратного потока, поступающего из насоса в откачиваемый сосуд, во впускном патрубке насоса устанавливают ловушки. Кроме продуктов крекинга, на входе насоса обычно имеются пары загрязняющих масло легколетучих веществ (воды, растворителей). Для получения давлений остаточных газов ниже 10– 1 Па используют двухступенчатые насосы с масляным уплотнением. Ближайшая к откачиваемому сосуду высоковакуумная ступень должна создавать небольшой перепад давлений (не более 0,1 Па) и поэтому не нуждается в масляном уплотнении, так как при низком давлении узкие зазоры обладают большим сопротивлением потоку газа.
Ступень 1 в процессе работы обычно не сообщается с масляным резервуаром ступени 2, и в нее не заносится воздух, растворенный в масле, благодаря чему и возможно достижение низких давлений. Небольшое количество масла, имеющееся в некоторых конструкциях насосов в отдельном маслорезервуаре ступени 1 для смазки механизма, находится под непрерывной откачкой ступенью 2, так что легкие фракции масла, имеющиеся в ступени 1, непрерывно откачиваются. Поэтому на входе двухступенчатого насоса количество паров легких фракций масла, определяющих полное остаточное давление, значительно меньше, чем у одноступенчатого. Давление остаточных газов у лучших образцов двухступенчатых насосов составляет 10– 3 Па, полное остаточное давление 6,5—10– 1 Па.
У насосов с масляным уплотнением давление остаточных газов в основном определяется качеством изготовления. Как уже отмечалось, полное остаточное давление насоса зависит от состава (наличия летучих фракций) и состояния (в первую очередь – от температуры) рабочей жидкости. При повышении температуры масла наблюдается повышение как полного остаточного давления насоса, так и давления остаточных газов. После запуска холодного насоса установившаяся температура масла (50—70 °С) достигается через 2—3 ч в зависимости от размеров насоса. Быстрота действия ASн-насосов с масляным уплотнением определяется их конструкцией. Быстрота действия насосов объемного действия практически не зависит от рода откачиваемого газа, так как разница в проводимости входных коммуникаций по разным газам очень мало сказывается на быстроте действия насоса. Быстрота действия одно– и двухступенчатых насосов зависит от впускного давления. Мощность, потребляемая насосами с масляным уплотнением, затрачивается на преодоление трения в механизме насоса (мощность трения или мощность потерь) и на процесс перемещения и сжатия газа (индикаторная мощность). В области низких давлений (ниже 103 Па) потребляемая насосом мощность практически остается постоянной и не зависит от давления на впуске. Эта постоянная мощность в области низких давлений и является мощностью потерь. Наибольшее давление запуска и наибольшее выпускное давление у механических насосов с масляным уплотнением равно атмосферному. Однако заводы-изготовители не рекомендуют длительную работу при давлении выше 2—4 Па, что связано с нежелательным уменьшением количества масла, поступающего в единицу времени в рабочую камеру насоса при повышенных давлениях, а также с выбросами и уносом масла в виде брызг и масляного тумана вместе с потоком откачиваемого газа. В качестве рабочей жидкости насосов с масляным уплотнением, как правило, используются продукты,
Конструкции насосов. Пластинчатороторные насосы выполняются обычно с быстротой действия до 6 л/с. Это объясняется тем, что в местах контакта пластин с камерой насоса достигаются достаточно высокие относительные скорости, что и ограничивает, главным образом, создание крупных пластинчато-роторных насосов. В плунжерных (золотниковых) насосах трение происходит лишь в направляющей, где относительная скорость сравнительно невелика. Поэтому средние (от 6 до 100 л/с) и крупные (свыше 100 л/с) насосы выполняются плунжерными (золотниковыми).
Недостатком плунжерных (золотниковых) насосов является неуравновешенность движущихся масс. Пластинчато-статорные насосы просты по конструкции, так как имеют минимальное количество трущихся пар, но из-за больших относительных скоростей пластины и ротора и значительной неуравновешенной массы эксцентричного ротора в настоящее время практически не изготавливаются. В малых насосах рабочие камеры герметизированы от попадания атмосферного воздуха путем погружения их в коробку с маслом, при этом обычно не требуется дополнительных уплотнений между цилиндрами и торцами рабочих камер. Вал насоса выводится из масляной ванны через самоподтягивающуюся резиновую манжету, предотвращающую течь масла. Камеры средних и крупных насосов выполняются из вакуум-плотных отливок и не требуют погружения в масляную ванну.
Места соединения торцевых крышек с цилиндрами герметизируются в этом случае шеллаком или глифталевым лаком или же резиновыми прокладками. Вал выводится в атмосферу через заполненный маслом сальник с самоподтягивающейся резиновой манжетой. Входные патрубки малых насосов часто выполняются в виде штуцеров под резиновый шланг, однако длинные участки резиновых шлангов во входных коммуникациях насосов делают невозможным получение низких предельных остаточных давлений из-за большого газовыделения резины, поэтому в последних моделях малых насосов входные патрубки делаются, как и у крупных, фланцевыми. Во входных патрубках насосов иногда устанавливают металлические сетки, защищающие механизм насоса от попадания мелких твердых предметов, выводящих насос из строя.
В средних и крупных насосах масляный резервуар выполняется либо заодно с корпусом насоса, либо в виде отдельного бака, соединенного трубками для подачи масла к соответствующим местам насоса. Приемное отверстие трубки или канала для подачи масла в рабочую камеру насоса всегда располагается выше дна масляного резервуара, что предотвращает попадание грязи и воды в насос. Если на вход остановленного насоса не напустить атмосферный воздух, то масло в резервуаре, находящееся под атмосферным давлением, заполнит камеру насоса, в которой сохраняется разрежение, и поднимется во впускной патрубок и даже в откачиваемый сосуд (если во впускной коммуникации не установлен клапан).
Последующий запуск насоса сильно затрудняется необходимостью вытеснить из камеры вязкое масло через выхлопной клапан и вызывает большие нагрузки на механизм насоса при резком пуске двигателя. Для предотвращения всасывания масла в маслопроводе некоторых средних и крупных насосов устанавливают клапан, который надо открывать непосредственно после запуска и закрывать перед выключением насоса.
У дистанционно управляемых насосов в маслопроводах устанавливают электромагнитный клапан, срабатывающий при включении и выключении электродвигателя или приводящийся в действие от центробежного механизма, связанного со шкивом насоса. Малые насосы, как правило, не имеют запирающих устройств в маслопроводе, поэтому для предотвращения всасывания масла во впускную коммуникацию необходимо напустить воздух на вход остановленного насоса. Масло может проникать в остановленный насос и через выхлопной клапан; чтобы этого не происходило, объем масла, находящийся над выхлопным клапаном, ограничивают, окружая клапаны щитками или кожухами. Работа насоса при высоких впускных давлениях 104 Па сопровождается выбросами брызг и капель масла в выхлопной патрубок вместе с потоком откачиваемого газа. Для устранения этого явления у выхлопного отверстия насоса устанавливают маслоотделители (маслоотбойники), например, в виде щитков.