45 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как подключить вакуумный насос

Как подключить вакуумный насос

Главное меню

Строительные работы

Залив насоса при помощи вакуум-насосов

Для создания вакуума в крупных насосах на насосных станциях широко применяют вакуум-насосы. Применяемые в практике вакуум-насосы делятся на две основные группы: поршневые и водокольцевые. В настоящее время на насосных станциях применяют водокольцевые вакуум-насосы – наиболее простые и компактные.

На рисунке 113 приведена схема, поясняющая принцип работы водокольцевого вакуум-насоса. Если звездообразное рабочее колесо посадить на вал, расположенный коннентрично относительно цилиндрического корпуса, и корпус частично заполнить водой (рис. 113, а), то при вращении колеса благодаря действию центробежной силы вода прижмется к стенкам корпуса, а внутри цилиндра образуется воздушное кольцо, равномерно расположенное относительно втулки рабочего колеса. При этом объемы воздуха, находящиеся между лопатками, будут одинаковы (рис. 113.6); поэтому раз режение воздуха образовываться не будет.


Рис. 113. Схема работы вакуум-насоса

Совершенно иная картина будет наблюдаться, если рабочее колесо посадить на вал, расположенный эксцентрично по отношению к корпусу насоса (рис. 113,в). При вращении рабочего колеса водяное кольцо будет в верхней части касаться втулки и постепенно отставать от нее в направлении к нижней части. При этом объемы воздуха между лопатками будут постепенно увеличиваться от 1 до 3 и уменьшаться от 4 до 6. При увеличении объемов воздушных камер в них будет образовываться вакуум, который позволит воздуху поступать через всасывающее отверстие внутрь вакуум-насоса. При уменьшении объемов воздушных камер воздух будет сжиматься и нагнетаться в нагнетательное отверстие. Общее конструктивное устройство вакуум-насоса изображено на рисунке 114.

Максимальное разрежение, создаваемое водокольцевыми вакуум-насосами, достигает 9-9,5 метра водяного столба. Оптимальная производительность вакуум-насоса наблюдается при вакууме от 4 до 7 метров водяного столба.


Рис. 114. Конструктивная схема вакуум-насоса


Рис. 115. Схема залива насоса при помощи вакуум-насоса.

насоса наблюдается при вакууме от 4 до 7 метров водяного столба.

Расчетная величина разрежения, создаваемая вакуум-насосом, должна быть равна допустимой вакуумметрической высоте всасывания центробежного насоса.

Производительность вакуум-насоса при его подборе определяется временем, потребным для создания рас­четного разрежения. Обычно это время принимается равным 3-5 минутам.

На насосной станции устанавливают не менее двух вакуум-насосов (один – рабочий, другой – запасной). Наша промышленность выпускает два типа водокольцевых вакуум-насосов: РИК и КВН. Вакуум-насосы типа КВН выпускаются в двух исполнениях: с муфтой для непосредственного соединения с электродвигателем и со шкивом для ременной передачи.

Схема установки для залива при помощи вакуум-насоса изображена на рисунке 115. Согласно схеме отсасывающая труба вакуум-насоса подсоединяется к верхней точке заливаемого насоса, а напорная – к бачку или непосредственно к канализации.

Перед пуском вакуум-насос заливают водой. При работе насоса необходимо, чтобы через него непрерывно циркулировала вода для поддержания постоянного объема водяного кольца и для отвода тепла. Для этой цели к отсасывающей линии подводится вода от специального бачка или водопровода. Температура воды, циркулирующей в вакуум-насосе, не должна превышать 40-50°. Нагрев регулируется изменением количества циркулирующей волы.

Вакуум-насосы можно применять только для работы на чистой воде. Их выключают тогда, когда вакуумметр, установленный на отсасывающей трубе, покажет требуемое разрежение. При этом условии включается центробежный насос.

Вакуумные насосы

Вакуумные насосы получили широкое распространение в самых различных отраслях промышленности и науки. Основное применение вакуумных насосов это удаление воздуха или газа из герметично замкнутого объема и создания в нем разряжения . Мы рассмотрим наиболее распространенные типы, характеристики вакуумных насосов их принцип работы и основные применения.

Классификация насосов по диапазону давления

Вакуумные насосы классифицируются по диапазону рабочих давлений на :

  • первичные (форвакуумные ) насосы,
  • дожимные насосы
  • вторичные насосы.

В каждом диапазоне давлений применяются различные типы вакуумных насосов, отличающихся друг от друга по конструкции. Каждый из этих типов имеет свое преимущество по одному из следующих пунтков: возможный диапазон давления, производительность, цена и периодичность и простота технического обслуживания.

Независимо от конструкции вакуумных насосов, основной принцип работы один и тот же. Вакуумный насос удаляет молекулы воздуха и других газов из вакуумной камеры (или из выходного патрубка вакуумного насоса более высокого давления , при подключении последовательно).

При уменьшении давления в камере, последующее удаление дополнительных молекул становится экспоненциально сложнее . Поэтому промышленные вакуумные системы должный охватывать большой диапазон давлений от 1 до Торр. В научной сфере данный показатель достигает торр или ниже.

Выделяют следующие диапазоны давления:

  • Низкий вакуум:> от атмосферного давления до 1 торр
  • Средний вакуум: от 1 торр до 10-3 торр
  • Высокий вакуум: 10-3 торр до 10-7 торр
  • Сверхглубокий вакуум: от 10-7 торр до 10-11 торр
  • Экстремальный высокий вакуум: Классификация вакуумных насосов по принципу работы с газом

Выделяют две основные технологии работы с газом в вакуумных насосов:

  • Перекачка газа
  • Улавливание газа

Насосы работающие по технологии перекачки газа подразделяются на кинетические насосы и насосы объемного вытеснения.

Кинетические насосы работают по принципу передачи импульса молекулам газа от высокоскоростных лопастей для обеспечения постоянного перемещения газа от входного патрубка насоса к выходному. Кинетические насосы обычно не имеют герметичных вакуумных камер, но могут достигать высоких коэффициентов сжатия при низких давлениях.

Насосы объемного вытеснения работают путем механического улавливания объема газа и перемещения его через насос. В герметичной камере газ сжимается до меньшего объема при более высоком давлении и после этого, сжатый газ вытесняется в атмосферу (или в следующий насос).

Обычно кинетические и объемные работают последовательно для обеспечения более высокого вакуума и расхода. Например, очень часто турбомолекулярный (кинетический) насос поставляется собранным последовательно с винтовым (объемным) насосом в единую установку.

Насосы работающие по технологии улавливания газа, захватывают молекулы газа на поверхностях в вакуумной системе. Данные насосы работают при меньших расходах, чем перекачивающие насосы, но при этом могут создавать сверхвысокий до торр, и безмасляный вакуум. Улавливающие насосы работают с использованием криогенной конденсации, ионной реакции или химической реакции и не имеют движущихся частей.

Типы вакуумных насосов в зависимости от конструкции

В зависимости от конструкции вакуумные насосы можно разделить на масляные(мокрые) и сухие (безмасляные), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе перекачки.

В зависимости от конструкции вакуумные насосы можно разделить на масляные(мокрые) и сухие (безмасляные), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе перекачки.

В конструкции мокрого насоса используется масло или вода для смазки и / или герметизации. Данная жидкость может загрязнять перекачиваемый газ. Сухие же насосы не имеют жидкости в проточной части и зависят от уплотненных зазоров между вращающимися и статическими частями насоса. В качестве уплотнения чаще всего используют полимер (PTFE) или диафрагму для отделения механизма насоса от перекачиваемого газа. Сухие насосы снижают риск загрязнения системы масла по сравнению с мокрыми насосами.

В качестве первичных (форвакуумных ) насосов чаще всего используются следующие конструкции, описанные ниже.

Первичный форвакуумный насос. Принцип работы. Варианты конструкций

Маслозаполненный ротационный лопастной насос

В ротационном лопастном насосе газ поступает во входное отверстие и захватывается эксцентрично установленным ротором, который сжимает газ и передает его в выпускной клапан Подпружиненный клапан позволяет выпускать газ при превышении атмосферного давления. Масло используется для герметизации и охлаждения лопастей. Давление, достигаемое с помощью роторного насоса, определяется количеством ступений. Двухступенчатая конструкция может обеспечивать давление 1 ×10-3 мбар. Производительность составляет от 0,7 до 275 м3/ч.

Водокольцевой вакуумный насос. Конструкция и принцип работы

Водокольцевой насос сжимает газ с помощью вращающегося рабочего колеса, расположенного эксцентрично внутри корпуса насоса. Жидкость подается в насос и посредством центробежного ускорения образует движущееся цилиндрическое кольцо. Это кольцо создает серию уплотнений в промежутках между лопастями рабочего колеса, которые и являются камерами сжатия . Эксцентриситет между осью вращения рабочего колеса и корпусом насоса приводит к уменьшению объема между лопатками рабочего колеса и тем самым к сжатию газа и выпуска его его через выходной патрубок. Этот насос имеет простую, прочную конструкцию, так как вал и рабочее колесо являются единственными движущимися частями. Водокольцевой насос имеет большой диапазон мощности и может обеспечивать давление 30 мбар при использовании воды температурой 15 ° С. При использовании других жидкостях возможны и более низкие давления. Диапазон доступных производительностей от 25 до 30 000 м3/ч.

Диафрагменный вакуумный насос

На диафрагменных насосах используется гибкая диафрагма, которая соединена с штоком и попеременно перемещается в противоположных направлениях, так что газ попадает в пространство над диафрагмой и полностью заполняет его. Затем впускной клапан закрывается , а выпускной клапан открывается, чтобы выпустить газ.

Диафрагменный вакуумный насос компактный и очень легко обслуживается. Срок службы диафрагм и клапанов обычно составляет более 10 000 часов работы. Диафрагменный насос используется для поддержки небольших турбомолекулярных насосов в чистом, высоком вакууме. Это насос малой мощности, широко используемый в научно-исследовательских лабораториях для подготовки проб. Типичное предельное давление 5 ×10-3 мбар. Производительность от 0,6 до 10 м3 / ч (от 0,35 до 5,9 фут3 / мин).

Спиральный вакуумный насос

Основными элементами насоса являются спиральные ротор и статор. Расширенный газ попадает в большие круглые пространства, которые сужаются, при достижении центра спирального вращающегося ротора. Уплотнение из полимера PTFE обеспечивает герметичность между спиральными элементами насоса без использования масла в перекачиваемом газе. Достигаемое давление 1 × мбар. Производительность от 5 до 46 м3/ч.

Дожимные (бустерные) насосы

Двухроторный вакуумный насос

Двухроторные насосы в основном используется в качестве дожимных (бустерных) насосов и предназначены для удаления больших объемов газа. Два ротора, не касаясь друг друга, вращаются, чтобы непрерывно передавать газ в одном направлении через насос. Это повышает производительность первичного / форвакуума насоса, увеличивая скорость откачки примерно 7: 1 и улучшает окончательное давление, примерно 10: 1. Бустерные насосы могут иметь два или более роторов. Типичное предельное давление Кулачково-зубчатый насос

Кулачково-зубчатый насос имеет два кулачка , которые вращаются в противоположные друг другу стороны. Схема работы вакуумного насоса аналогична роторному насосу, за исключением того, что газ передается в осевом направлении, а не сверху вниз. Очень часто кулачковый и двухроторный насосы применяются в комбинации. На одном общем валу устанавливаются ступени роторов и ступени кулачков. Данный тип насосов предназначен для суровых промышленных условий и обеспечивает высокую производительность. Типичное предельное давление 1 × 10-3 мбар. Производительность же составляет от 100 до 800 м3/ч.

Винтовой насос

Основными рабочими органам агрегата являются два вращающихся винта, которые не касаются друг друга. Вращение переносит газ с одного конца на другой. Винты сконструированы таким образом, что по мере прохождения газа через них пространство между ними становится меньше и газ сжимается, тем самым вызывая пониженное давление на входе. Этот насос обладает высокой производительностью. Винтовой насос может работать со средами, содержащими жидкость и включения , а также хорошо работает при суровых условия. Типичное предельное давление составляет около 1 × 10-2 Торр. Производительность может достигать 750 м3/ч.

Вторичные (высоковакуумные) насосы

Турбомолекулярный насос

Турбомолекулярные насосы работают путем переноса кинетической энергии в молекулы газа с использованием высокоскоростных вращающихся угловых лопастей, которые продвигают газ на высоких скоростях. Скорость вращения наконечника лопастей обычно составляет 250-300 м/ с. Получая импульс от вращающихся лопастей, молекулы газа, перемещаются к выпускному отверстию. Турбомолекулярные насосы обеспечивают низкое давление и имеют невысокие параметры производительности. Типичное предельное давление составляет 7,5 х 10-11 Торр. Диапазон производительности от 50 до 5000 л/с. Ступени накачки часто сочетаются со ступенями торможения, что позводяет турбомолекулярным достигать более высоких давлений (> 1 торр).

Диффузионные паромаслянные насосы

Паровые диффузионные насосы передают кинетическую энергию молекулам газа с использованием высокоскоростного нагретого масляного потока, который перемещает газ из входа в выпускное отверстие. Тем самым обеспечивает пониженное давление на входе. Данная конструкция является довольно устаревшей. В значительной степени они вытесняются на рынке более удобными сухими турбомолекулярными насосами. Диффузионные паромаслянные насосы не имеют движущихся частей и обеспечивают высокую надежность. Данный вакуумный насос обладает низкой ценой. Предельное давление менее 7,5 х 10-11 Торр. Диапазон производительности 10 — 50 000 л/с.

Криогенный насос

(сухой, технология улавливания газа)

Криогенные насосы работают путем захвата и хранения газов и паров, а не перекачки их через себя. Данный тип насосов используетт криогенную технологию для замораживания или улавливания газа на очень холодной поверхности (криоконденсация или абсорбция) при температуре 10 ° К до 20 ° К (минус 260 ° С). Эти насосы очень эффективны, но имеют ограниченную емкость для хранения газа. Собираемые газы / пары должны периодически удаляться из насоса, нагревая поверхность. Откачиваются они с помощью другого вакуумного насоса. Этот процесс также известен как регенерация. Криогенные насосы требуют установки дополнительной компрессорной системы охлаждения для создания холодных поверхностей. Эти насосы могут достигать давления 7,5 х 10-10 Торр и имеют диапазон производительности от 1200 до 4200 л/с.

Основные производители вакуумных насосов

Вакуумный насос купить можно производства следующих изготовителей

Водокольцевые вакуумные насосы

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы (или водокольцевые, если рабочая жидкость — вода) – низковакуумные высокопроизводительные насосы, использующиеся для получения безмасляного вакуума в самых разных технологических процессах.

Жидкостное кольцо делает эти насосы нечувствительными к загрязнению откачиваемой среды паром, капельной жидкостью, пылью, а сжатие изотермическим. Это позволяет откачивать легковоспламеняющиеся, взрывоопасные и агрессивные газы при использовании подходящей жидкости.

Водокольцевой вакуумный насос. Конструкция

Внутри цилиндрической рабочей камеры с эксцентриситетом установлено рабочее колесо с лопатками. Лопатки могут быть прямыми, но для лучшей передачи энергии водяному кольцу их делают загнутыми по направлению вращения.

Рабочее колесо может быть установлено прямо на валу электродвигателя (моноблочная конструкция), либо насос соединяют с электродвигателем упругой муфтой.
Воду заливают в насос до середины колеса. При его вращении под действием центробежных сил образуется вращающееся жидкостное кольцо, которое уплотняет зазоры и вместе с рабочим колесом формирует серпообразную полость, разделенную лопатками на рабочие ячейки.

Подробнее о принципе работы водокольцевого вакуумного насоса читайте в материале «принцип работы водокольцевого вакуумного насоса».

Рисунок 1. Схема водокольцевого вакуумного насоса

1 – рабочее колесо, 2 – водяное кольцо, 3 — всасывающее окно, 4 – нагнетательное окно

Газ поступает в рабочие ячейки через окно всасывания, и удаляется через окно нагнетания. Жидкость в насос подается через специальное отверстие в корпусе и уходит через окно нагнетания со сжатым газом.

ВВН является безмасляным, так как в проточной части отсутствуют трущиеся детали, а все зазоры уплотняются рабочей жидкостью. Консистентная смазка применяется только для подшипников.

Виды водокольцевых вакуумных насосов

Водокольцевые насосы отличаются числом ступеней и рабочих колес. Конструкции, в которых больше двух ступеней, делать экономически невыгодно, так как сильно возрастают затраты энергии на вращение жидкости, а предельное остаточное давление ограничено давлением насыщенного водяного пара.

Можно выделить следующие типы водокольцевых вакуумных насосов:

  • Одноступенчатый моноблочный ВВН
    Самый простой, надежный и доступный по цене вариант конструкции. Рабочее колесо устанавливается на удлиненном валу электродвигателя, что уменьшает габаритные размеры и массу. Но из-за высокой осевой нагрузки на подшипники они имеют ограничения по размеру и, следовательно, небольшую быстроту действия.
  • Одноступенчатый ВВН с двумя рабочими камерами
    Для увеличения быстроты действия две рабочие камеры соединяют параллельно. Камеры работают независимо друг от друга. В каждую газ поступает через свой всасывающий патрубок и выходит через нагнетательный (всего 4 патрубка). Оба рабочих колеса вращаются на одном валу. В данной конструкции меньше осевая нагрузка на подшипники и прокладки, поэтому ее используют для насосов большого размера.
  • Двухступенчатый ВВН
    В отличие от предыдущей конструкции две рабочие камеры соединены последовательно: нагнетательный патрубок первой камеры соединен с всасывающим патрубком второй камеры. Это позволяет лучше очищать откачиваемый газ, увеличить давление на выходе из насоса, а также снизить предельное остаточное давление.

Одноступенчатый моноблочный ВВН

Монтаж вакуумного водокольцевого насоса

Монтаж и подготовка насоса к использованию осуществляется согласно руководству по эксплуатации, которое обязательно должно поставляться вместе с вакуумным насосом, и технической документацией электродвигателя.

Рисунок 2. Принципиальные схемы подачи рабочей жидкости

  • Насос установить на горизонтальную поверхность или раму.
  • Присоединить всасывающий и нагнетательный трубопроводы. Все фланцевые соединения должны быть уплотнены прокладками. Непараллельность фланцев не должна превышать 0,15 мм на 100 мм длины. Даже небольшая негерметичность фланцевого соединения на стороне всасывания приводит к значительным потерям быстроты откачки объекта и невозможности получить необходимый уровень вакуума.
  • Перед всасывающим патрубкам водокольцевого вакуумного насоса устанавливают обратный клапан или запорный вентиль, чтобы про остановке насоса жидкость из него не потекла в откачиваемую систему.
  • Заземлить насос.
  • В соответствии с технической документацией подготовить двигатель к пуску.

Водокольцевой вакуумный насос. Назначение

ЖКВН универсальны и востребованы практически во всех производственных сферах:

  • химическая промышленность (для процессов массообмена между сжимаемым газом и жидкостью, для перекачки агрессивных, взрывоопасных газов, для растворения токсичных газов в специально подобранных жидкостях, производства пластмасс и прочих полимеров);
  • фармацевтическая промышленность (для производства и хранения лекарственных препаратов);
  • медицина (паровые медицинские стерилизаторы);
  • системы опреснения воды;
  • деревообрабатывающая промышленность (для сушки древесины) и целлюлозно-бумажное производство;
  • машиностроение (для вакуумной сварки, диффузионной и электроннолучевой);
  • металлургия (для вакуумной плавки металлов);
  • пищевая промышленность (для сублимационной сушки и транспортировки);
  • сельское хозяйство (для доильных аппаратов, для транспортировки жидких и сыпучих продуктов);
  • производство строительных материалов (для дегазации при изготовлении кирпича, стекла, керамики, для транспортировки сыпучих материалов);
  • научно-исследовательские установки (в качестве форвакуумного насоса для безмасляных высоковакуумных систем токамаков и ускорителей).

Схемы подвода и отвода жидкости для водокольцевого вакуумного насоса

Выходящую из насоса воду проще всего слить в канализацию. В ряде случаев так и поступают, например, если в откачиваемом воздухе есть частички сажи, которые оседают в воде. Поскольку жидкость становится грязной, ее удаляют безвозвратно. Однако такой подход весьма неэкономичен, а в ряде случае неудобен.

На изображении ниже показана простейшая схема рециркуляции воды, в которой используется сепаратор. Воздух с водой выходят из нагнетательного патрубка и попадают в сепаратор. Воздух выходит наружу через отверстие в верхней части сепаратора, а вода оседает и затем повторно возвращается в насос.

Рисунок 1. Простейшая схема рециркуляции сервисной жидкости с использованием сепаратора. Клапан подачи воды в насос закрыт, когда насос выключен, а при включении насоса реагирует на изменение давления и открывается.

Недостаток этой схемы в том, что она не решает проблемы нагрева воды. На выходе из насоса вода нагревается, а значит, без охлаждения, эта же теплая вода будет поступать обратно в насос, что отрицательно сказывается на его производительности. Существует несколько вариантов охлаждения жидкости:

– Полная рециркуляция с использованием теплообменника с проточным водяным охлаждением

– Полная рециркуляция с использованием двух теплообменников, второй из которых с принудительным воздушным охлаждением.

Работа водокольцевого насоса с частичной рециркуляцией воды. В конструкцию добавляются 2 элемента: терморегулирующий клапан и дополнительный канал для отвода воды. При превышении температуры выше определенного уровня терморегулирующий клапан включает подмес холодной воды в сепаратор. Избыток теплой воды удаляется через дополнительный канал. Если система правильно настроена, то подмес воды для охлаждения составит всего 10-20% от общего расхода воды.

Рисунок 2. Схема работы водокольцевого насоса с частичной рециркуляцией воды.

Схема рециркуляции с использованием теплообменника с водяным охлаждением. На изображении ниже появляется теплообменник и второй внешний контур воды. Жидкость из сепаратора на обратном пути в насос проходит через теплообменинк, где отдает тепло воде из дополнительного контура. Терморегулирующий клапан управляет подачей воды в дополнительный контур.

Рисунок 3. Схема работы с полной рециркуляцией и теплообменником

Наконец, последний вариант также предусматривает полную рециркуляцию воды через теплообменник. Разница в том, что дополнительный контур охлаждения является закрытым. Он, в свою, очередь проходит через второй теплообменник, где установлен вентилятор. Принудительное воздушное охлаждение позволяет добиться отвода нужного количества тепла из системы. Термостат необходим для управлением подачей воды во втором контуре. Этот способ не позволяет добиться полного охлаждения воды, она при входе в насос будет примерно на 20 С выше температуры окружающей среды.

Может возникнуть вопрос, почему нельзя непосредственно охлаждать вентилятором первый теплообменник. Дело в том, что воздушный теплообменник изготавливается из мягких металлов (медь, алюминий), которые могут быть повреждены примесями, присутствующими в сервисной жидкости.

Рисунок 4. Водокольцевой насос в системе с двумя теплообменниками (водяным и воздушным)

Читать еще:  Как отклеить клей момент от рук
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector