Большая энциклопедия техники

Коллектив авторов

Средние и крупные насосы обычно устанавливаются на фундаменте, впускной патрубок соединяется с магистралью откачки с помощью сильфона или другого гибкого элемента для компенсации вибраций. Перед присоединением к вакуумной системе полезно проверить создаваемое насосом полное остаточное давление при работе «на себя», т. е. с заглушкой на впускном патрубке, к которой присоединен манометрический преобразователь. Попадание твердых предметов в рабочую камеру приводит к поломке насоса, поэтому входной патрубок насоса, отсоединенного от вакуумной системы, должен быть тщательно закрыт. Особое внимание при эксплуатации должно быть обращено на сохранение качества и количества залитого в насос масла.

Не следует без особой необходимости допускать работу насоса

при высоких впускных давлениях во время откачки сосуда от атмосферного давления, так как это может привести к уносу капель масла с выхлопными газами; поэтому желательно дросселировать поток газа, не полностью открывая кран на входе насоса.

Если насос не обеспечивает необходимого предельного остаточного давления, причины этого должны находиться и устраняться в следующем порядке:

1) недостаток масла в насосе – следует долить масло;

2) плохое качество масла или его загрязнение конденсатом – можно попытаться очистить масло, включив подачу балластного газа при работе насоса с закрытым впускным патрубком. Если в течение 15—20 мин предельное остаточное давление не уменьшается, следует сменить масло;

3) загрязнение, коррозия или поломка клапанов – необходимо вскрыть клапанную коробку и устранить неисправности;

4) загрязнение каналов для подвода масла в камеру насоса – устранение этого дефекта связано обычно с переборкой насоса;

5) износ, нарушение нормальной работы или поломка деталей – устранение таких неисправностей также связано с полной или частичной переборкой насоса.

3. Механические вакуумные насосы с деформируемой камерой.

Принцип действия. Как уже отмечалось, существенным недостатком механических вакуумных насосов с масляным уплотнением является проникновение паров масла и продуктов его крекинга в откачиваемый сосуд. Для создания так называемого чистого вакуума были разработаны механические насосы с деформируемой рабочей камерой.

Принцип действия насоса заключается в последовательном цикличном изменении объема эластичной камеры при ее деформации роликами. При вращении турникета с тремя роликами по часовой стрелке происходит всасывание газа и перенос его к выпускному клапану, где газ выбрасывается в атмосферу. При работе насоса в эластичной камере периодически создается разрежение. С тем, чтобы исключить сжатие камеры атмосферным давлением, в полости насоса создается разрежение. Для этого в корпусе насоса эластичная камера закреплена двумя кольцами таким образом, чтобы образовались две рабочие камеры, причем одна камера предназначается для откачки рабочего сосуда, а другая камера – для откачки внутренней полости самого насоса. Камеры соединены последовательно друг с другом. В каждой рабочей камере установлен свой турникет с тремя роликами. Существенным недостатком насоса является малый межремонтный период (500—1000 ч) из-за недостаточной прочности и износостойкости деформируемой камеры, которая изготовляется обычно из пластика типа полиуретана.

Практические указания по эксплуатации. При аварийном прорыве атмосферы или при заклинивании выпускного клапана эластичная камера может чрезмерно раздуться, что приведет к быстрому выходу ее из строя. Поэтому нельзя начинать откачку сосуда, находящегося при атмосферном давлении, если в насосе уже достигнуто предельное остаточное давление или если насос работает только на откачку собственного объема. Давление в откачиваемом сосуде не должно превышать давление в собственном объеме насоса более чем на 5 x 10³ Па. При длительной работе насоса, особенно при давлении более 1000 Па, из-за разогрева заметно снижаются прочностные характеристики материала гибкой камеры и увеличивается износ, уменьшающий ресурс работы насоса. Насосы этого типа не имеют газобалластного устройства. Поэтому при откачке конденсирующихся паров и газов в выпускном патрубке насоса скапливается конденсат, который не только увеличивает предельное остаточное давление, но и нарушает работу насоса.

Предельное

остаточное давление насосов с деформируемой камерой составляет обычно 10^{– 1} Па и определяется, главным образом, парами воды. Большую опасность для работы насоса представляет попадание внутрь эластичной камеры посторонних твердых частиц. При наличии такой опасности во входном патрубке насоса должна быть установлена сетка с размерами ячейки 1 x 1 мм.

4. Двухроторные вакуумные насосы.

Принцип действия. Двухроторные вакуумные насосы, работающие по принципу давно известной воздуходувки Рутса, широко используются в области среднего вакуума.

Схема действия двухроторного вакуумного насоса: в рабочей камере насоса расположены два ротора, напоминающие в сечении цифру 8, синхронно вращающиеся навстречу друг другу. Синхронность вращения обеспечивается с помощью закрепленных на валах роторов шестерен связи, вынесенных за пределы рабочей камеры. Во время работы роторы не касаются друг друга и стенок рабочей камеры, что достигается благодаря их точному профилированию и регулировке зазоров при сборке.

Основными достоинствами двухроторных насосов является отсутствие трения в роторном механизме, простота устройства и возможность хорошей динамической балансировки роторов, в связи с чем достигаются большие скорости вращения и высокая быстрота действия насосов при сравнительно малых габаритах и массе. Имеет место ряд последовательных положений роторов при работе, что помогает понять процесс передачи газа со стороны впуска (слева) на сторону выпуска (направо). Нетрудно понять, что газ передается постоянными объемами, находящимися между корпусом и впадинами роторов.

Быстрота действия двухроторного насоса определяется объемом, удаляемым впадинами обоих роторов в единицу времени, с учетом обратного перетекания газа с выхода на вход через зазоры в роторном механизме. Эти зазоры сравнительно велики (даже у самых маленьких насосов зазоры немногим меньше 0,1 мм), и если бы двухроторные насосы работали с выхлопом в атмосферу, их предельное остаточное давление составляло бы около 10⁴ Па. Поэтому двухроторные насосы имеют на выхлопе форвакуумный насос (чаще всего механический вакуумный насос с масляным уплотнением), иначе они не способны создать низкие давления. Характерна зависимость быстроты действия двухроторного вакуумного насоса от впускного давления.

Конструкция и характеристики. Быстрота действия двухроторного насоса тем больше, чем меньше отношение Р_вып / _нач (сжатие), т. е. чем больше быстрота действия S_н форвакуумного насоса при неизменном потоке газа.

В двухроторном насосе газ передается с входа на выход порциями постоянного объема, т. е. объем камеры при этом не уменьшается. Сжатие передаваемого газа происходит практически мгновенно от давления _нач до давления Р_вып при сообщении полости, передающей газ, со стороной выпуска двухроторного насоса, так как в нее устремляется газ со стороны выпуска. Поэтому затрачиваемая двухроторным насосом на выталкивание газа мощность относительно больше, чем она была бы у механического вакуумного насоса с масляным уплотнением, работающего при таких же условиях. Однако этот недостаток при работе в области низких давлений 10³—10^{– 1} Па несуществен, так как абсолютное значение этой мощности очень мало. Потеря мощности в приводе, подшипниках и шестернях связи также невелика, а трение в роторном механизме отсутствует, поэтому у двухроторных насосов в области давлений менее 6,5—10² Па потребление мощности на единицу быстроты действия (удельная мощность) значительно меньше, чем у насосов с масляным уплотнением.