Диффузионные вакуумные насосы: принцип работы

Диффузионные насосы – высоковакуумные молекулярные устройства с водяным/воздушным охлаждением, используемые в промышленности, химической отрасли, медицине, серийном производстве, обеспечении водоснабжения. Многие отрасли покупают такие насосы для увеличения производительности предприятия. Оборудование предназначено для получения высокого вакуума.

Модели с низкой быстротой действия имеют производительность 200-250 л/с. Оборудование с высокой скоростью откачки рабочей среды демонстрируют показатели 130000-150000 л/c. Установки не имеют определенного уровня в создании давления. Благодаря простой конструкции при работе отсутствуют сбои.

В виде рабочей жидкости агрегатов используется вакуумное масло/эфир. Диффузионное насосное оборудование функционирует совместно с масляным форвакуумным. Оно требуется для предварительного откачивания среды и эвакуации газа из выхлопного патрубка, которым оснащается диффузионный насос.

Содержание:

1. Устройство диффузионного насоса
2. Принцип работы диффузионного насоса
3. Типы диффузионных насосов
4. Виды диффузионных насосов
5. Преимущества и недостатки диффузионных вакуумных насосов
6. Сфера применения диффузионных насосов
7. Популярные бренды диффузионных насосов
8. Критерии выбора диффузионного насоса
9. Ремонт и техническое обслуживание диффузионных насосов

Устройство диффузионного насоса

Диффузионные насосы – сложные пароструйные устройства, состоящие из:

• Корпуса. В нем располагаются все комплектующие.
• Рабочей камеры. Свободный объем, в котором осуществляются технологические процессы.
• Нагнетательных элементов. Повышают давление до максимального уровня с целью увеличения производительности.
• Охлаждения. Предотвращается перегрев оборудования при повышенных нагрузках.
• Компрессора. Отвечает за выработку воздуха для рабочих процессов и образование вакуума.
• Парогенератора. Прибор для контроля показателей пары, находящейся в системе. Способствует преобразованию ее с целью повышения уровня давления.

Сопла выполнены из никелированной меди/стали. Благодаря стальному корпусу обеспечивается надежная защита деталей. 

Принцип работы диффузионного насоса

Работает диффузионный насос благодаря механизму, который функционирует на основании пароструйной технологии. Присутствие пары в рабочей камере способствует преобразование жидкости и перемещение ее между отсеками. Система рассчитана на работу с разными типами жидкостей. Высокая производительность обеспечивается за счет работы насосного оборудования на максимальном остаточном давлении.

По конструкции диффузионный насос напоминает эжектор. Функционирования устройства сводится к диффузии откачиваемого газа, похожего на струю пара. По окончании процесса конденсации, газ выходит за пределы агрегата без ухудшения вакуума в системе. Процедура откачивания выполняется с помощью активации форвакуумного насоса. Благодаря соплу повышается производительность. При подключении вспомогательного оборудования можно добиться еще увеличения эффективности работы агрегата. 

После диффузионного насоса монтируется форвакуумный. Он выполняет стабилизацию сжатого перемещаемого газа. С помощью бустерных насос происходит полная откачка лишнего давления и нивелируется риск загрязнения аппарата, что негативно отражается на пропускной способности.

Последовательность действий при работе диффузионной установки:

• Повышается температура жидкости благодаря работе нагревателя. Возникший пар перемещается в паропровод.
• Направление потока в отсеки обеспечивает зонтичный колпачок.
• После места высокого давления пар переходит в зону меньших показателей, что приводит его расширению.
• Скорость зависит от стадии работы агрегата.

Типы диффузионных насосов

Насосное оборудование бывает разных вариаций:

H 100

Модели с невысокой производительностью. Применяются для бытовых задач при незначительных нагрузках.

H 250

Установки со средней производительности. Могут использоваться на предприятиях.

H 400

Мощные устройства для серийного производства.

Виды диффузионных насосов

Паромасляные

Паромасляные диффузионные насосы, использующиеся в химической/металлургической промышленности. Они задействуются во время плавки металла и при нанесении защитного слоя на поверхности. Также устройства применяются в насосных подстанциях лабораторий. Корпус насосного оборудования изготавливается из стали, устойчивой к коррозии. Сопла и элементы паропровода выполнены из алюминия. Устройства способны создавать вакуум до 10-7 Па.

Парортутные

В качестве рабочей жидкости применяется ртуть. Она имеет вид однородного жидкого металла, что позволяет обогащать ступени механизма паром одного состава. Используются с целью выполнения откачки систем, где пары ртути выступают как рабочая среда. Также устройства задействуются в термоядерных агрегатах и установках для измерения массы атомов. Для изготовления парортутных насосов применяется прочное стекло или сталь, невосприимчивая к образованию коррозии.

Крупные предприятия используют масляные диффузионные насосы. Устройства отличаются надежностью и стабильной работой. Благодаря постоянной смазке деталей любые процессы выполняются плавно и без сбоев. За счет отсутствия трения деталей предотвращается перегрев установки. Сверхвысокий вакуум способствует стабильной производительности.

Для работы насосов применяются масло:

• Кремний-органическое. Содержит полимеры в большом количестве. Это способствует стабильности системы за счет хорошей смазки конструктивных элементов, что нивелирует сбои в работе.
• Минеральное. Используются для насосного оборудования, работающего при температуре 190-220 °C. Защищают детали от преждевременного износа.
• Сложные эфиры. Жидкость с однородной консистенцией, подходящая для исследовательских направлений. Нестабильный молекулярный состав не дает использовать эфиры в промышленности или в домашних условиях.

От качества масла и правильного его выбора зависит производительность и долговечность оборудования.

Преимущества и недостатки диффузионных вакуумных насосов

Достоинства диффузионных насосов:

• прочный корпус;
• простая конструкция;
• надежные комплектующие;
• отсутствие подвижных конструктивных элементов;
• длительный эксплуатационный ресурс;
• большой диапазон производительности;
• универсальность использования;
• способны откачивать любой газ;
• постоянная смазка деталей;
• устойчивость к коррозии и внешним воздействиям;
• защита от перегрева.

Недостатки диффузионных насосов:

• диффузия паров среды в вакуумную систему;
• перед началом работы требуется прогрев, а после окончания откачивания жидкости – охлаждение;
• снижение скорости откачки вблизи стартовых давлений;
• функционирование только в вертикальном положении;
• на тепловых датчиках образовывается масляная пленка;
• масло окисляется при взаимодействии с атмосферой (силиконовые маслу невосприимчиво к процессу окисления);
• высокий расход электричества;
• шумная работа.

Сфера применения диффузионных насосов

Диффузионное насосное оборудование применяется на промышленных объектах, где требуется создание высокого/сверхвысокого вакуума:

• большие металлургические комбинаты;
• предприятия, где производится прокат стали;
• научно-исследовательские центры/лаборатории;
• аэрокосмические институты.

С помощью устройств происходит устранение молекул газа/воздуха из промышленных труб. Процесс выполняется под действием пара. При работе со многими типами агрегатов диффузионные насосы демонстрируют разную производительность. Во время работы они могут использовать пар, ртуть или масло. Пароструйные агрегаты по-разному расходуют охлаждающую жидкость.

Популярные бренды диффузионных насосов

Agilent

Производительные и быстрые устройства. Выпускается в размерах 4,6, 10 дюймов, 250/400 мм. С помощью запатентованной технологии VHS Bulge Contour происходит удваивание всасывание газов и стабильно поддерживается давление на низком уровне. Серия VHS имеет смотровое окно. Предусматривается тепловая защита и охлаждение катушек.

Edwards

Насосное оборудование для промышленных объектов с повышенными требованиями. Продуманная конструкция агрегатов способствует стабильному поступлению тепла в смазку. Это снижает время нагрева, а также положительно отражается на расходе энергии.

ERSTEVAK

Диффузионные насосы ERSTEVAK с оптимизированной скоростью откачки и высокой производительностью, которая стабильно поддерживается на высоком уровне. Считаются подходящим оборудованием для процессов с повышенными требованиями. Износостойкие комплектующие увеличивают интервалы технического обслуживания.

EVP

Насосное оборудование задействуется с целью нанесения защитного покрытия, в металлургической сфере, при термической обработке и выполнении научных исследований. Устройства имеют интеллектуальную систему управления температурой. Интернированные датчики обеспечивают низкую нагрузку и повышают срок эксплуатации нагревателей/технической жидкости.

HSR AG

Насосы имеют воздушное/водяное охлаждение, оснащаются водоохлаждаемой ловушкой и термическим выключателем. Оборудование имеет компактный размер, и могут работать с разными маслами и эфирами. Удобство и простота эксплуатации достигается с помощью контроллера энергоэффективности. Благодаря продуманной конструкции гарантируется быстрый прогрев агрегата, что экономит до 30% электроэнергии.

Критерии выбора диффузионного насоса

Производитель

Покупайте насосное оборудование от известного производителя, который успешно себя зарекомендовал в эксплуатации. Для популярных брендов оборудования всегда легко найти необходимые запчасти, комплектующие, расходные материалы.

Качество сборки

Корпус установки должен быть аккуратно собран без зазоров/щелей.

Комплектация и гарантия

Вместе с насосным оборудованием в комплект поставки входит вспомогательные приспособления. На технику должна распространяться официальная гарантия от производителя.

Система охлаждения

От ее эффективности зависит производительность и долговечность функционирования насоса.

Ремонт и техническое обслуживание диффузионных насосов

При эксплуатации масляных насосов потребуется регулярно проводить замену масла и делать очистку конструктивных элементов. Смена смазки должна происходить 1 раз в год. При откачке коррозийно-активные газы процедура чистки должна осуществляться чаще за счет возникновения большого количества отложений. С помощью шкалы оцениваются свойства масла. Систематическое техническое обслуживание насосного оборудования гарантирует стабильную производительность. Оно производится после разборки нагревательного узла и форсунки. Сопла прочищаются вручную, используя губку из металла, на которую наносится растворитель либо мыльный раствор. Можно задействовать паровые очистители. Нагар устраняется наждачной бумагой.

После процедуры очистки стальной корпус необходимо высушить с помощью теплового устройства. Данная мера нивелирует образование коррозии и ржавчины.

На стабильность работы и производительность насосного оборудования влияет качество залитого масла. Техническая жидкость должна отвечать критериям:

• При температуре 18 °C допускается незначительная эластичность пара.
• При рабочей температуре эластичность пара должна достигать максимального уровня.
• В случае нагрева смазка должна демонстрировать стойкость к распаду (для поддержания высокой производительности насосного оборудования).
• Невосприимчивость к разложению газа.
• Химическая нейтральность к газовой среде.
• Способность к образованию пара при низкой производительности нагревающего устройства (ТЭНа).

Ремонт диффузионных насосов применяется при механическом износе эластичных элементов (мембраны, сальники, шланги). Также обращаются к специалистам для ремонта оборудования в случае непроизвольного включения/отключения, неправомерной подачи жидкости с разным напором, невозможности остановить работу системы. Неисправности возникают из-за нарушения правил эксплуатации техники и увеличения абразивной жидкости (провоцирует образование выработки в местах между крыльчаткой и корпусом).

Перед ремонтом оборудования производится комплексная диагностика. Она позволяет определить техническое состояние техники и обнаружить поломку. Перед любыми манипуляциями система полностью отключается. На начальном этапе диагностики проверяется герметичность корпуса и трубопроводов, а также функционирование обратного клапана. Незначительные поломки устраняются с помощью замены поврежденных/износившихся деталей. При серьезных неисправностях может потребоваться замена всего оборудования.