Спиральные вакуумные насосы: принцип работы

Спиральные вакуумные насосы (СВН) — хороший способ решения задач получения высокого разряжения без смазки и примесей с минимальными расходами ресурсов. Производительные агрегаты позволяют создавать чистый вакуум до 0,02 мбар (0,02 гр/см², 2 Па), обеспечивая скорость транспортировки рабочих сред в пределах 35–60 м³/ч. Наша компания реализует продажи сертифицированных насосов проверенных марок. Заказать оборудование Agilent, Busch, ERSTEVAK, Ilmvac, Leybold, Sky, «Вакууммаш», других популярных брендов можно с доставкой.

Содержание:

1. Общие сведения о спиральных вакуумных насосах
2. Устройство спирального вакуумного насоса
3. Принцип работы спирального вакуумного насоса
4. Типы насосов НВСп
5. Виды насосов НВСп
6. Основные характеристики спиральных насосов
7. Преимущества и недостатки спиральных вакуумных насосов
8. Сфера применения спиральных вакуумных насосов
9. Популярные бренды спиральных вакуумных насосов

Общие сведения о спиральных вакуумных насосах

Вакуумные насосы спирального типа — электротехнические агрегаты внутреннего объемного сжатия. Они обеспечивают сжатие рабочей среды путем изменения габаритов рабочих камер (отсеков). Другой характерной их особенностью является безмасляная («сухая») компоновка. Высокая степень уплотнения достигается беспрецедентной точностью изготовления спиралей и других деталей в сочетании с использованием особых уплотнителей и вакуумных смазок. Максимальные зазоры между подвижными и стационарными элементами не превышают сотой доли миллиметра.

Герметичная конструкция обеспечивает не только высокий КПД, но и повышенную производительность, а также низкий порог шумности при высоком качестве сухой рабочей среды. Благодаря этому вакуумные насосы спирального типа востребованы в медицине, фармацевтике, химической, космической и других отраслях с особыми требованиями к параметрам технологических процессов.

Устройство спирального вакуумного насоса

Типовая конструкция вакуумного агрегата спирального типа состоит из таких деталей и узлов:

• Корпус. Толстостенная оболочка СВН, изготовленная из высокопрочной стали или другого сплава, рассчитана на повышенные нагрузки.
• Орбитальная спираль. Конфигурация и размеры подвижной спирали рассчитываются с учетом вытянутой орбиты ее вращения. Отправная точка для вычислений — центр между двумя стационарными спиралями.
• Неподвижные спирали. Обычно подвижная спираль (рабочее колесо) смонтирована между двумя стационарными элементами, которые расположены строго параллельно между собой и жестко соединены с корпусом. Внутри спиралей есть нагнетательные каналы. Компоновка с двумя стационарными элементами повышает скорость перекачки в 2 раза. При этом есть модели насосов с одной неподвижной спиралью. В любом случае, зазоры между подвижными и стационарными элементами обычно не превышают 0,05 мм.
• Противовес. Специальный силовой механизм уравновешивает подвижный элемент, головная часть которого значительно больше по массе относительно осевой.
• Устройство от поворота. Такое приспособление необходимо, чтобы предотвратить обратное вращение подвижной спирали. Тем самым исключается заклинивание.
• Вал-эксцентрик. Особый вал обеспечивает передачу крутящих моментов от электродвигателя на подвижную спираль с минимальными потерями.
• Сильфонный уплотнитель. Его использование позволяет обеспечить полную герметизацию пространства между подвижной спиралью и корпусом. Благодаря этому исключается проникновение паров масел внутрь рабочей камеры и перекачиваемой среды.
• Уплотнители. Помимо предотвращения утечки транспортируемого газа, упругие прокладки способствуют повышению скорости перекачки. Уплотнители монтируются в специальных пазах, расположенных на торцах спиралей (рабочих колес).

Принцип работы спирального вакуумного насоса

Благодаря особой конфигурации и расположению спиралей, внутри насоса СВН создается множество серповидных камер. В процессе вращения они позволяют сжимать рабочую среду, которая поступает с периферии, за счет уменьшения объема в направлении к оси вращения. Постоянно сужающие камеры создают разряжение, продвигая газообразное вещество к центру спирали.

Фактически, работа вакуумного насоса спирального типа основана на цикличном повторении четырех последовательных фаз:

1. Захват рабочей среды через периферийные каналы.
2. Сжатые вещества путем сужения пространства.
3. Перемещение сжатого газа к центру вращения.
4. Удаление рабочей среды через специальные каналы.

Компоновка насоса СВН выполнена так, что рабочие отсеки постоянно объединяются, формируя парные полости. Сжатая среда выталкивается через выходные отверстия, смонтированные в торцах неподвижных колес. Для предотвращения реверса потока здесь установлены обратные клапаны.

Парные камеры всасывания и сжатия разделены между собой с помощью других полостей, расположенных между ними. Такой вариант изоляции отсеков исключает перетекание сред из камер низкого вакуума в зоны высокого давления.

Конструкция насоса выполнена таким образом, что один цикл перекачки совершается при определенном числе оборотов спирали. Другими словами, объем всасываемой среды соответствует габаритам пространства рабочих отсеков.

Примечание. Даже после выключения внутри вакуумного насоса СВН остается определенный объем сжатого вещества. Такая ситуация чревата созданием опасного напряжения. Для предотвращения этого рекомендуется сразу после выключения электродвигателя сделать два-три оборота подвижной спирали в обратном направлении. Исключение — модели, конструкцией которых предусмотрен механизм автоматического поддержания вакуума.

Типы насосов НВСп

С учетом варианта исполнения можно заказать спиральные насосы двух типов:

• Односпиральные. Компактные агрегаты, изготовленные на базе одного подвижного колеса и одной стационарной спирали. Преимущество таких моделей в повышенной надежности и долговечности, обусловленной простой компоновкой. Минус такого решения — относительно низкая производительность и степень сжатия.
• Двуспиральные. В отличие от предыдущего типа, в конструкции насосов этой категории смонтировано две неподвижных спирали, между которыми вращается рабочее колесо. Такая компоновка позволяет увеличить производительность в 2 раза по сравнению с моделями, изготовленными с одной стационарной спиралью.

Виды насосов НВСп

С учетом спецификации насосы спирального типа изготавливаются двух вариантов: вакуумные и форвакуумные. Ключевое их отличие в том, что агрегаты второй группы способны работать даже с атмосферного давления. Чаще их используют для создания начальных условий или обеспечения полноценной работы высоковакуумных либо сверхвысоковакуумных агрегатов высокой мощности.

По типу исполнения корпуса можно купить вакуумные насосы спирального типа двух видов: горизонтальные или вертикальные. Те и другие могут быть одноступенчатыми либо многоступенчатыми. Их отличие в количестве роторов на одном общем валу. Чем больше число ступеней, тем выше производительность и степень сжатия рабочей среды.

Основные характеристики спиральных насосов

Помимо марки и цены, при выборе вакуумных насосов СВН уделите внимание таким параметрам:

• Производительность: темп перекачки рабочей среды в м³/час или л/мин.
• Создаваемое разряжение (остаточное давление) в мбар, гр/см², атм, или Па.
• Размеры корпуса (ДхШхВ в мм), вариант исполнения (монтажа).
• Масса насоса в снаряженном виде в кг.
• Тип и параметры работы электродвигателя (мощность, обороты, др.).

Плюс к этому, следует узнать максимальный уровень шумов, какой тип охлаждения, условия хранения и эксплуатации.

Преимущества и недостатки спиральных вакуумных насосов

Востребованность вакуумных насосов обусловлена несколькими уникальными особенностями и достоинствами:

• Длительный ресурс благодаря простой и надежной компоновке.
• Низкий порог шумов даже при работе на максимальной мощности.
• Небольшие размеры при легком весе.
• Высокая производительность при широком диапазоне создаваемого вакуума.
• Исключена утечка или загрязнение транспортируемой среды.

Недостатки: высокая цена, невозможность перекачки взрывоопасных, агрессивных или гипоксичных сред

Сфера применения спиральных вакуумных насосов

Вакуумные насосы СВН широко используются в медицине, фармацевтике, химической и биологической отраслях. Компактные агрегаты заказывают предприятия по производству высокоточной аппаратуры и космического оборудования, приборов сканирования, лазерных установок.

Популярные бренды спиральных вакуумных насосов

Agilent

Американские насосы спирального типа чаще применяются в качестве форвакуумных агрегатов для турбомолекулярного и магниторазрядного оборудования, которое используется в лабораторных исследованиях, при изготовлении криогенной техники, электроники. Благодаря новым технологиям они всегда обеспечивают безупречную чистоту вакуума.

Anest Iwata

Оборудование японской компании отличается качественной сборкой, небольшими размерами и тихой работой. Характерная особенность компоновки — фирменная система удаления конденсата.

Busch

Немецкое предприятие производит агрегаты производительностью 15–35 м³/ч, которые обеспечивают чистый вакуум в пределах 0,02 мбар. На протяжении назначенного ресурса прочные спирали практически не изнашиваются даже без регулярного обслуживания.

Edwards

Английская компания поставляет на рынок насосы, которые считаются одними из лучших агрегатов в мире. Они отличаются бустерной конструкцией, обеспечивающей длительную работу на высоких скоростях.

ERSTEVAK

Российская компания – поставляет надёжные и качественные насосы производительностью от 3 до 60 м3/ч. Агрегаты обеспечивают вакуум до 0,01 мбар. Оборудование отличается приемлемой ценой и по качеству не уступает ведущим мировым производителям НВСп.

Leybold

Компактные агрегаты из Швейцарии востребованы из-за универсальности. Небольшие станции способны работать длительное время без обслуживания или ремонта, перекачивая до 60 м³/ч неагрессивной среды.