Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое вакуум в двигателе

Что такое вакуум в двигателе

Работа с вакуумными установками

Конструкция вакуумной системы определяется ее назначением, однако каждая установка содержит следующие элементы:

  1. объем, из которого производится откачка газа;
  2. насосы;
  3. трубопроводы, соединяющие между собой отдельные части системы;
  4. вакуумные затворы и краны, регулирующие поток газа вдоль вакуумной системы;
  5. средства для измерения вакуума.

В зависимости от назначения вакуумные системы подразделяются на следующие группы:

  1. установки для получения среднего вакуума;
  2. установки для получения высокого вакуума прямоточные;
  3. установки для получения высокого вакуума с байпасной линией;
  4. установки для получения сверхвысокого вакуума.

Типичная схема установки первой группы представлена на рис. 1.

Вакуумный насос 1 соединяется с откачиваемым объектом 5 через трубопровод 4 с запорным вентилем 3. Вентиль 6 служит для напуска атмосферного воздуха в откачиваемый объем при необходимости. Вакуумная система может быть снабжена натекателем 8 для создания регулируемого потока какого-либо газа через откачиваемый объем.
Средством измерения вакуума в таких установках служат:

  1. термопарные манометрические преобразователи 7;
  2. деформационные механические вакуумметры;
  3. жидкостные U-образные манометры.

Для создания вакуума в таких установках чаще всего используют механические насосы. Они делятся на пластинчато­роторные, пластинчато-статорные и золотниковые. Действие их основано на механическом всасывании газа периодически расширяющимся объемом рабочей камеры. Изменение объема достигается вращением цилиндрического ротора. Насосы начинают работать с атмосферного давления. Давление газа на выхлопе механического насоса тоже равно атмосферному. При эксплуатации механических насосов необходимо иметь в виду, что скорость откачки уменьшается с давлением, поэтому для достижения предельного давления насоса требуется значительное время. Поэтому на практике, как правило, считают работу насоса удовлетворительной, если создаваемый им вакуум находится в пределах 10-2 — 10-3 мм рт. ст.
Во избежание попадания рабочей жидкости в трубопровод 4, или, что гораздо хуже, в откачиваемый объем, после окончания процесса откачки следует закрыть запорный вентиль 3, выключить питание электродвигателя насоса и напустить атмосферный воздух в насос через вентиль 2.

Типичная схема установки второй группы представлена на рис. 2.

Такие вакуумные схемы обычно применяются в тех случаях, когда процесс откачки длителен и сопровождается обезгаживанием внутренних частей вакуумной системы, активировкой катода при откачке электровакуумных приборов и т.д. В этих случаях элементы 8 и 9 могут отсутствовать.
Для создания вакуума порядка 10-6 — 10-7 мм рт. ст. обычно используются диффузионные пароструйные насосы 4. В основе работы диффузионного насоса лежат следующие процессы: диффузия молекул газа из входного патрубка насоса в струю пара, увлечение его струей и удаление в форвакуум при конденсации рабочей жидкости на стенках. Диффузия газа совершается за счет разности парциальных давлений газа в объеме и струе. Предельный вакуум диффузионного насоса определяется диффузией паров рабочей жидкости и обратной диффузией газов в объем. Для обеспечения эффективной конденсации паров рабочей жидкости, стенки насоса принудительно охлаждаются проточной водой или воздухом.

Давление запуска паромасляного насоса около 0,1 мм рт. ст., поэтому перед началом откачки необходимо создать предварительное разрежение в откачиваемом объеме с помощью механического насоса, которое поддерживается в течение всей работы диффузионного насоса вплоть до его отключения. Паромасляные насосы начинают работать лишь через 30-40 минут после включения нагревателя — это время необходимо для прогрева корпуса, масла и формирования рабочей струи.

Для работы диффузионного паромасляного насоса требуется непрерывное поддержание на его выходе давления не более 1 мм рт. ст. при помощи механического насоса. Попадание атмосферного воздуха в работающий диффузионный насос может привести к окислению и осмолению масла и ухудшению характеристик насоса вплоть до полного выхода его из строя.

Для измерения давления ниже 10-3 мм рт. ст. используется ионизационный манометрический преобразователь 10.
В зависимости от величины давления в откачиваемом объеме 5 порядок работы на установке может быть следующим:

а) Давление в объеме 5 равно атмосферному
Закрыть вентиль 2, открыть вентили 3 и 6, включить электродвигатель механического насоса. При понижении давления (которое измеряется только термопарным преобразователем 7) в объеме до 10-1 мм рт. ст. включают охлаждение пароструйного насоса и его нагреватель. По мере разогрева масла и формирования паровой струи, давление в откачиваемом объеме начнет понижаться и достигнет предельного. При понижении давления в объеме ниже 10-3 мм рт. ст. можно включить ионизационный манометрический преобразователь 10.

б) Давление в объеме 5 ниже атмосферного
В этом случае необходимо измерить величину давления термопарным преобразователем и если оно ниже 10-1 мм рт. ст., закрыть вентиль 2, включить механический насос, охлаждение пароструйного насоса, нагреватель пароструйного насоса и открыть вентиль 3. Через 30-40 минут открыть вентиль 6 и производить откачку объема пароструйным насосом.

Примечание для случая а). Откачку объемов с очень малым натеканием рекомендуется проводить следующим образом. При достижении в объеме 5 давления 10-1 мм рт. ст., на время разогрева паромасляного насоса следует закрыть вентиль 6. В этом случае при разогреве рабочей жидкости легкокипящие фракции не попадут в откачиваемый объем.
Для выключения установки необходимо сначала выключить ионизационный преобразователь вакуумметра и закрыть вентиль 6. Выключить нагреватель паромасляного насоса и через 30-40 минут закрыть вентиль 3, выключить двигатель механического насоса. Выключить охлаждение пароструйного насоса и напустить атмосферный воздух в механический насос, открыв вентиль 2.

Типичная схема установки третьей группы представлена на рис. 3.

Такие вакуумные схемы применяют в тех случаях, когда в течение рабочего дня необходимо проводить несколько циклов откачки (установки термического и ионного получения пленок, установки плазмохимической обработки и т.п.).
При первом цикле откачки порядок работы тот же, что и на прямоточной установке (рис. 2). Обратите внимание лишь на вентиль байпасной линии 11, который должен быть закрыт. После достижения необходимого вакуума и проведения технологического процесса в объеме 5, необходимо разгерметизировать его и извлечь готовые образцы. Для этого необходимо закрыть вентиль 6 и напустить атмосферный воздух в объем 5, открыв вентиль 9.

Для следующего цикла откачки следует закрыть вентиль 9, закрыть вентиль 3 и открыть байпасный вентиль 11. Откачать объем до давления запуска паромасляного насоса (до 10-1 мм рт. ст.), закрыть вентиль 11 и открыть вентили 3 и 6.
Для создания регулируемого потока газа через объем 5, вакуумная установка может быть снабжена натекателем 8.
Внимание! Перед напуском атмосферного воздуха в объем 5 необходимо выключать ионизационный манометрический преобразователь 10.
Порядок выключения установки тот же, что и в прямоточной системе.
Установки четвертой группы сверхвысокого вакуума (ниже 10-8 мм рт. ст.) могут конструироваться как по прямоточной схеме, так и по схеме с байпасной линией. Отличие от установок для получения высокого вакуума состоит в следующем:

  1. Для достижения сверхвысокого вакуума используют другие типы высоковакуумных насосов (ионно-сорбционные, турбомолекулярные и криогенные);
  2. Между высоковакуумным насосом и откачиваемым объемом в трубопровод включается какая-либо ловушка для уменьшения обратного потока газа;
  3. Коммутирующая аппаратура и трубопроводы изготавливаются цельнометаллическими и прогреваемыми;
  4. Используют специальные манометрические преобразователи.

Коммутирующие элементы
На стеклянных установках коммутирующими элементами являются краны, предназначенные для регулирования режима работы установки. Краны имеют пришлифованные стеклянные поверхности, на которые наносится смазка с низким давлением паров. Назначение смазки — уменьшить коэффициент трения при вращении крана и обеспечить герметизацию. В лабораторных установках используются в основном три типа кранов: проходные, угловые и трехходовые. Например, в установках на рис. 2 и 3 два проходных крана 2 и 3 можно было при необходимости заменить одним трехходовым краном.
Пробки вакуумных кранов полые, благодаря чему они плотно прижимаются к муфтам под действием атмосферного давления. При этом угловые краны более целесообразно использовать для соединения установки с атмосферой, чем проходные.

Вакуумметры

Каждая вакуумная установка оснащена приборами для измерения вакуума — вакуумметрами. Наиболее распространенным отечественным измерительным прибором является вакуумметр ВИТ- 3 (рис. 4), работающий совместно с термопарным и ионизационным датчиками, комбинация которых позволяет охватить диапазон измеряемых давлений от 10-1 до 10-7 мм рт. ст.


Рис. 4. Внешний вид вакуумметра ВИТ-3.

Термопарные датчики ПМТ-2, ПМТ-4М предназначены для измерения давления до 10-1 — 10-3 мм рт. ст.
Принцип действия манометра основан на зависимости теплопроводности газа от давления. Манометрический преобразователь состоит из платиновой нити, нагреваемой электрическим током до температуры 40-160 °С, и хромель-копелевой термопары, измеряющей температуру нити. Увеличение давления газа приводит к увеличению количества тепла, отводимого от платиновой нити путем теплопроводности через газ. Температура нити при этом уменьшается.

Очевидно, что термо-ЭДС будет зависеть от давления лишь в некоторых пределах, ограниченных с одной стороны соотношением длины свободного пробега молекул и размерами прибора, а с другой стороны малым вкладом теплопроводности через газ по сравнению с другими видами тепловых потерь. На нижней границе измеряемых давлений, т.е. при давлении 10-4 мм рт. ст., температура нити и термо-ЭДС будут наибольшими. Максимальная термо-ЭДС при рабочем токе подогревателя лампы ПМТ-2 равна 10 мВ.

К каждой манометрической лампе прилагается усредненная градуировочная кривая. Чтобы иметь возможность пользоваться этой кривой, необходимо правильно подобрать ток накала подогревателя. Из-за индивидуальных особенностей каждой лампы этот ток находится в пределах 90-150 мА и может меняться с течением времени (например, из-за загрязнения термопары и т.д.). Поэтому в паспорте термопарного манометра ток накала не указывается. Подбор тока накала для диапазона давлений 10-1 -10-3 мм рт. ст. можно произвести, пользуясь тем обстоятельством, что термо-ЭДС достигает максимального значения при давлении 10-4 мм рт. ст. и при дальнейшем уменьшении давления не изменяется.

Усредненная градуировочная кривая, прилагаемая к каждой манометрической лампе, соответствует наполнению манометра сухим воздухом. Поскольку коэффициент теплопроводности различен для разных газов, то и показания термопарного манометра зависят от рода газа. Пересчетные коэффициенты для различных газов приведены в таблице 1. Пересчет производится по формуле:

где Рв — давление по сухому воздуху, qг — коэффициент чувствительности.
Таблица 1

Читать еще:  Двигатель 409 холодный запускается

Что такое вакуум насос и где используется и как проверить его работоспособность

Вакуумный насос предназначен для создания вакуума в системе. Используя объемное или необъемную работу рабочего механизма с его помощью можно создать низкое, среднее, высокое и сверхвысокое давление. На сегодняшний день он применяется практических во всех сферах промышленности. Активнее всего применяются пластинчато-роторные, диафрагменные, водокольцевые, диффузионные, турбомолекулярные вакуумные насосы. Каждый тип насосов способен выполнять определенные функции. Создать сверхвысокий вакуум можно только при использовании нескольких типов насосов.

Вакуумные насосы применяются в прессовальном оборудовании, печах термообработки, деревообрабатывающих установках, и других системах. Они способны с различной скоростью производить откачку воздуха и газов различного типа. Это зависит от конструктивных особенностей и используемых при создании материалов. При этом, для эффективной откачки воздуха, без загрязнения смеси используются диафрагменные и сухие пластинчато-роторные насосы, поскольку в них не используется вакуумное масло.

Вакуум насос

Вакуумные насосы – это инструмент для создания вакуума, без которого не возможно было бы протекание многих процессов. На сегодняшний день множество операций предполагают создание вакуума.

Вакуумные насосы применяются:

  • для проведения лабораторных исследований и физических экспериментов;
  • в ходе изучения элементарных частиц;
  • для испытаний, имитирующих космические условия;
  • в металлургическом производстве;
  • при напылении пленки;
  • в производстве полупроводников;
  • в масс-спектрометрии;
  • в оборудовании для прессования;
  • при литье;
  • вакуумной формовке;
  • фармацевтике;
  • пищевой промышленности;
  • вакуумной упаковке;
  • и многих других сферах.

Во всех этих сферах применяются насосы с различным принципом действиях, а так же с различными техническими характеристиками. Некоторые установки производят быструю откачку воздуха на низком и среднем вакууме, но не способны создавать низкое значение остаточного давления.

Для создания низкого вакуума можно использовать водокольцевой, пластинчато-роторный, двух-роторный, кулачковый, спиральный и диафрагменный насос. Самая низкая производительность среди всех установок у диафрагменного насоса. Он, как правило, применяется в лабораториях для создания невысокого остаточного давления с невысокой скоростью откачки. При этом у него есть одно несомненное преимущество – возможность работать с агрессивными газами, хоть и с невысокой скоростью. Кроме этого он не загрязняет откачиваемую среду.

Создать средний вакуум можно при помощи некоторых пластинчато-вакуумных, двух-роторных, кулачковых, спиральных насосов. Все эти установки могут выполнять функцию форвакуумного насоса, т.е. создавать предварительное разряжение в системе, для дальнейшего использования высоковакуумного насоса.

Самой популярной моделью, из вышеперечисленных является пластинчато-роторная модель, поскольку она обладает высокими скоростными характеристиками, а также может создать более высокое остаточное давление. При этом существуют модели, которые предназначены для проведения чистой откачки воздуха или газовой смеси, которая осуществляется благодаря отсутствию в системе вакуумного масла.

Высокий вакуум можно создать, используя турбомолекулярный, диффузионный, криогенный и паромасляный насос. Они же, в купе с форвакуумными насосами способны создать глубокий вакуум. Большинство вакуумных установок, которые предназначены для создания сверхвысокого давления, не имеют механически движущихся элементов. Единственным насосом, который использует центробежную силу привода, является турбомолекулярный насос.

Проверка насоса на вакуум

Вакуумный насос – это агрегат, который работает под постоянной нагрузкой. Для того чтобы он бесперебойно выполнял свою задачу, необходимо контролировать его состояние. Элементами контроля в вакуумном насосе выступают вакуумметры и течеискатели. С помощью вакуумметров можно постоянно контролировать давление, которое создается насосом, а течеискатели способны отыскать течь в системе.

В зависимости от принципа действия вакуумного насоса могут использоваться мембранные, классические, емкостные, терморезисторные, термопарные, изоляционные вакуумметры. В состав инструмента входит датчик, который отправляет полученные параметры на вакуумметр.

Классические вакуумметры измеряют низкое давление. Как правило, в них имеется рабочая жидкость, которая расширяется при изменении давления под воздействием температуры. Жидкостные манометры не могут использоваться без азотных ловушек, которые отделяют пар, способный нанести вред устройству.

Водокольцевые вакуум насосы

Водокольцевые вакуумные насосы отличаются от других объемных устройств тем, что в рабочей камере, при откачивании газов используется жидкость. Как правило, в систему заливается вода, которая выполняет несколько важных функций. Во-первых, она производит постоянное смазывание движущихся частей. Это предполагает отсутствие других смазывающих материалов, а значит с их помощью можно производить чистую откачку, без загрязнения состава смеси. Во-вторых, она охлаждает систему, поэтому насос не перегревается и может осуществлять бесперебойную работу на протяжении длительного времени. Установка надежна и долговечна, поэтому активно используется на высокопроизводительных предприятиях. В-третьих, при перекачке загрязненных смесей она осуществляет их очистку. Это происходит ввиду особого принципа работы установки.

Это происходит ввиду особого принципа работы установки. Вследствие действия центробежной силы вода в ячейках совершает круговое или кольцевое движение, которое к выходу сужается все сильнее и заставляет сужаться газ, который в нем находится. Установка пользуется популярностью на предприятиях химической промышленности из-за этой особенности.

Насос высокого вакуума

Насос высокого вакуума – это установка, которая способна создавать вакуум со значением более 10-3 мм рт.ст. Чаще всего для выполнения этой задачи используют либо диффузионный насос, либо турбомолекулярный. Но на различных предприятиях имеются паромасляные, геттерные, геттерно-ионные, многозарядные, криогенные установки. Все они имеют различные принципы действия, но вкупе с форвакуумным насосом способны создать высокий вакуум.

Криогенные насосы – это установки, с помощью которых можно выполнить чистую скоростную откачку газа. Они используются в криогенных системах, где температура может достигать самых низких температур. Установки работают за счет процесса конденсации и адсорбции смеси на поверхности, которые охлаждаются до минимальных значений. Установки комплектуются наборами панелей, используемых для различных диапазонов температур как хладагент. За передачу гелия отвечает компрессор, который при высоком давлении и комнатной температуре совершает операцию.

Турбомолекулярный насос

Основное применение турбомолекулярного насоса – это быстрое создание высокого и сверхвысокого вакуума в герметичном объеме. Он, в отличие от остальных установок, выполняющих эту задачу, имеет объемный принцип работы. Кроме этого, турбомолекулярная установка способна самостоятельно поддерживать установленное давление. Это свойство ценится предприятиями, которые создают авиационные детали.

Установки используются для исследований с использованием глубокого вакуума. Создавался турбомолекулярный насос для того, чтобы заменить низкопроизводительны пароструйный. Он имеет совершенно другую конструкцию, но при этом обеспечивает более высокую скорость откачки. В состав конструкции входит вал с дисками, корпус, ротор и электрический привод.

Создание турбомолекулярных насосов, это сложный и высокоточный процесс. При изготовлении используются только качественные материалы, способные выдерживать высокую нагрузку. Сжатие газов происходит за счет наличия большого количества лопастей, которые вращаясь, затягивают их в центральную часть, и проталкивают к выходному отверстию.

В каких точках паропровода устанавливать прерыватели вакуума

Знакома ситуация, когда до недавних пор нормально действующий паропровод вдруг окутывается клубами пара, в системе падает давление, а потребители не получают достаточного количества тепла? Как правило, это значит одно — нарушена герметичность трубопровода вследствие повреждения труб или их соединений. В подобных проблемах обычно винят усталость металла, неправильный монтаж, гидроудары. Но совершенно забывают еще об одной возможной причине — образование вакуума в системе.

Вакуум в паропроводах может образовываться в результате резкой остановки подачи пара при закрытии клапана. Например, при выходе из строя парогенератора, отключении насоса, остывании, дренаже или в системах с регулируемой подачей пара. При таких ситуациях находящийся в паропроводе пар начинает конденсироваться, уменьшаясь в объеме, вследствие чего и образуется вакуум.

Значительное понижение давления в системе способно провоцировать обратное движение конденсата в теплообменник (гидроудар), вызвать деформации стенок оборудования (сплющивание, вогнутость, замятие), механические повреждения парогенератора и теплообменных аппаратов, нарушение целостности имеющихся уплотнений и т.д.

Предотвратить подобные проблемы можно с помощью установки на паропроводе прерывателей вакуума. В большинстве случаев их рекомендуется монтировать непосредственно перед теплообменным оборудованием. Однако такой вариант монтажа подходит не для всех паровых систем. В этой статье Андрей Шахтарин, руководитель компании «КВиП», расскажет, как правильно выбрать место установки прерывателя вакуума, чтобы он был максимально эффективен.

Что представляет собой прерыватель вакуума и как он работает

Прерыватель вакуума имеет очень простую конструкцию — в корпусе из прочной нержавеющей стали размещен шаровой элемент, служащий запорным клапаном. При наличии нормального давления в системе шар препятствует выходу пара из паропровода. При образовании вакуума смещается с седла и запускает воздух в систему, тем самым регулируя давление в трубопроводе и исключает его снижение ниже атмосферного.

Благодаря такой конструкции устройство может выполнять сразу две функции — не только уравновешивать давление в системе, но и выступать в качестве конденсатоотводчика. Кроме того, оно практически не реагируют на воздействия внешней среды и способно проработать длительное время без необходимости замены.

Места монтажа

Как правило, вакуумные прерыватели рекомендуют ставить возле автоматического воздухоотводчика для пара (термостатического конденсатоотводчика), что вполне разумно.

В случае внезапной остановы паровой системы и резкого образования вакуума прерыватель мгновенно срабатывает и запускает воздух в паропровод, выравнивая давление. После повторного запуска парогенератора воздушник стравливает этот излишний воздух, так как присутствие неконденсируемых газов в трубопроводе при работе может нанести вред системе (подробнее читайте в этой статье). В этом случае прерыватель, как и воздухоотводчик, устанавливают непосредственно перед паропотребителем. Причем необязательно в самой верхней точке системы, в принципе, место установки не регламентируется СНиП.

Такая комбинация отлично работает на пароводяных теплообменниках. Во-первых, вакуумный прерыватель успевает сработать при останове — если краны открыты, то место его установки не имеет особого значения. Во-вторых, если расположить его на выходе, то при эксплуатации устройство будет засоряться и «плеваться», так как в рабочем режиме будет постоянно контактировать с конденсатом, образующимся при прохождении пара через теплообменник.

Немного сложнее все с паровыми системами, обслуживающими оборудование с паровой рубашкой, паровоздушные калориферы, теплообменники и другие аналогичные устройства. Здесь змеевики теплообменников гораздо шире и конденсация пара происходит на большей площади. Поэтому при резкой останове системы прерыватель вакуума просто не успевает запустить достаточное количество воздуха, необходимого для выравнивания давления. Поэтому:

Читать еще:  Axg что это за двигатели

для паровоздушного оборудования небольшой мощности можно ограничиться установкой прерывателя, встроенного в конденсатоотводчик;

для теплообменников средней мощности достаточно поставить отдельный вакуумный прерыватель на выходе (в паровоздушных системах здесь нет конденсата);

для мощного оборудования с расходом пара, измеряемым в тоннах/час, устройства с повышенной производительностью ставятся и на входе, и на выходе.

Подбирают прерыватель вакуума исходя из его пропускной способности и предполагаемых перепадов давления в системе. В компании «КВиП» вы можете получить подробную консультацию по особенностям этой продукции и приобрести прерыватель вакуума по доступной цене. Обращайтесь к нашим специалистам любым удобным для вас способом.

Вакуумный насос масляный – как создает воздушное разрежение, принцип действия и механизм, типы, ремонт

Многие производства для полноценного обеспечения бесперебойной работы используют вакуумный масляный насос. Причина заключатся в эффективности устройства, производительности и стабильности. Особенно это заметно, если рассмотреть принципы действия, внутренние механизмы и другие мелкие детали, отличающие технику от обычных насосов.

Вакуумный масляный насос – принцип работы и устройство

Почти все масляные вакуумные насосы работают по методы вытеснения. Такая методика начала использоваться относительно недавно и быстро завоевала свое место на мировом рынке. Много производителей используют именно эту технологию, поскольку она надежная и одновременно максимально эффективная.

Вакуумный масляный насос – принцип работы и устройство

Процесс вытеснения достигается благодаря максимальной герметичности пространства, создаваемого деталями оборудования. Суть самого насоса заключается в максимально быстро уменьшении показателей давления, что дает возможность сформировать необходимую степень вакуума и использовать его для основных задач.

Устройство не считается сложным, как и многие элементы – простая конструкция. Принцип работы масляных вакуумных насосов обладает рядом отличительных параметров от аналогов:

  1. Активное охлаждение – во время функционирования постоянно снижается чрезмерная температура путем ее нейтрализации, что позволяет исключить перегрев оборудования при бесперебойной работе.
  2. Минимальные масляные выбросы, которые обеспечиваются идеальной герметичностью конструкции, исключающей утечки в системе.
  3. Минимальный шум при работе в сравнении с механическими насосами. Даже максимальная нагрузка не вызывает громких звуков или вибраций.
  4. Лучшая производительность.

Рассматривая эффективность и области использования агрегатов, следует понимать конструктивные особенности. От них зависят размеры техники, направленность и производительность. Основные комплектующие:

  • впускной масляный сепаратор;
  • газобалластный клапан;
  • рабочая камера;
  • емкость для масла с отдельными помпами;
  • масляный сепаратор;
  • охлаждение.

Описанные детали используются в любых вакуумных насосах, но производители могут дополнять свои модели, чтобы изменить направленность и прочие характеристики приборов. Процедура создания вакуума относится к сложному процессу, особенно для получения сверхвысокого показателя. Конструкция может повлиять на следующие моменты:

  • подачу масла и эффективность смазки деталей;
  • качество воздушного обмена, обеспечивающего охлаждение;
  • скорость создания вакуума;
  • надежность и стабильность;
  • возможность эксплуатации в разных сферах деятельности.

Принцип действия также заключается в разряжении воздуха, создаваемое при помощи изменения объема камеры. Устройства, функционирующие по такой технологии, изначально формируют воздушное разрежение – форвакуум, чтобы в дальнейшем создать глубокий вакуум. В некоторых случаях прибор может отказать газ, но его параметров не хватает, что сбросить давление до нужного предела. В таком случае производства используют сразу несколько насосов с последовательным подключением.

Лабораторный масляный насос для вакуумирования

Лабораторный масляный насос для вакуумирования

Существуют модели масляных насосов для лабораторий, который помогают удалить газы или пар, достигая эффекта вакуумирования. В таком среде давление оказывается ниже атмосферного, а в зависимости от диапазона вакуум будет:

  1. Низким — 10 3 -10 мбар.
  2. Средним – 10-1х10⁻³ мбар.
  3. Высоким – 1х10⁻³-1×10⁻⁷ мбар.
  4. Сверхвысокий – 1×10⁻⁷-1×10⁻¹² мбар.

Величина зависит от герметичности камеры, номинальная скорость откачки 0,5-40 м 3 /ч. В лабораториях оборудование нашло применение для работы с испарителями, сушильными шкафами, концентраторами, химическими реакторами, а также для фильтрации или оборудования, функционирующего под вакуумом. Многие варианты характеризуются минимальными размерами и массой, бесшумностью. Лабораторные масляные вакуумные насосы могут создавать неглубокий или глубокий вакуум, отличаются производительностью и скоростью работы, а также рядом других характеристик.

Масляный насос пластинчато-роторный

Внутри пластинчато-роторного масляного вакуумного насоса размещена камера и ротор. На последнем элементе есть отверстия и лопасти, которые двигаются при помощи пружин по щелям. При попадании газа в основную камеру через входное отверстие, смесь двигается при помощи лопастей и эксцентричного движения ротора. Пластина перемещается пружиной от центральной части, закрывая входную щель, чем сокращает внутренний объем. Это вызывает сжатие газа, во время которого появляется конденсат по причине насыщения пара.

Масляный насос пластинчато-роторный

При выходе смеси наружу с ним камеру покидает конденсат, однако он может негативно отражаться на функционировании насоса. Для решения проблемы в описываемой конструкции устанавливают газобалластный клапан. Масло в системе потребуется для удаления зазоров и щелей между корпусом насоса и его лопатками, ротором. Смазка в камере перемешивается с воздухом, сжимается и поступает в отдельную емкость. В результате небольшого веса воздушной смеси, она попадает в верхнюю часть сепаратора, где и проводится полное очищение от смазочного материала. Само масло тяжелее, поэтому оседает внизу, а из сепаратора переходит на впуск.

Качественные пластинчато-роторные масляные насосы эффективно проводят процедуру очищения воздуха, а смазка практически не пропадает, поэтому долив выполняют редко.

Ремонт масляного аппарата для разрежения

Даже самые качественные, надежные и долговечные конструкции требуют ремонта, замены деталей и обслуживания. Зачастую корпус почти не подвергается износу, служить десятки лет, а вот самые слабые части – сальники, шланги и мембраны. Среди распространенных поломок оборудования для разрежения выделяют:

  • износ механических узлов;
  • самостоятельное включение насоса;
  • неравномерность подачи смазки;
  • насос не включается.

Механический износ появляется по причине постоянной и жесткой эксплуатации насоса на максимальной мощности или в результате естественного повреждения эластичных деталей. Многие производители предлагают готовые комплекты для ремонта вакуумных масляных насосов, которые позволят быстро избавиться от поломок. В набор входят мембраны, крепежи и клапаны.

В случае самопроизвольного включения агрегата причина может быть следующая:

  1. Износ резиновой мембраны.
  2. Недостаток давления, который заметен на манометре.
  3. Поломка датчика.
  4. Подсос воздуха – потребуется проверка герметичности.

В некоторых случаях причина включения скрывается в окислении контактов или перебоями электромотора.

Модели пластинчато-роторного типа требуют частого обслуживания, которое заключается в замене масла, фильтра, подшипников и лопаток с уплотнителями. Со временем смазка теряет свойства, загрязняется, что вызывает ухудшение смазывающих способностей, а наличие воды может вызывать больше пара при откачке, отражаясь на мощности. Сервисное обслуживание проводят через каждые 3000 часов работы, лопатки проверяют на предмет трещин и общего износа.

Самый выраженный и удобный показатель для замены масла – появление твердых частиц в структуре и изменение цвета на темный. Кроме того, насос не сможет развивать нужную степень вакуумирования при закрытом клапане, а молочный оттенок указывает на большое скопление воды. До залива новой смазки следует запустить устройство, дать поработать 5-10 минут и отключить его. Во время прогрева улучшается текучесть, а если масло окажется очень грязным, процедуру можно повторить.

Под нагрузкой насоса есть вероятность усиленного испарения масла, за счет которого на корпусе образуется пленка. Она усложняет процесс определения утечки, отдаляя нужный ремонт, поэтому следует следить за уровнем смазки. Если устройство отключено и заблокировано, подвижные детали нужно проверить на наличие масла. Основные источники утечки – уплотнители вала, сливной клапан.

Проверка приводных ремней и муфты осуществляется на выключенной технике. Поверхности не должны содержать масляных следов, трещин или полированных участков, в противном случае лента меняется. Защитная деталь для ремня внутри не должна содержать пыли, это указывает на нормальное состояние ремня. Разгерметизация уплотнения вала вызывает появление смазки на ремне. После ремонта и замены деталей рекомендуется отрегулировать мотор для достижения нужного натяжения.

Срок эксплуатации насоса определяется подшипниками, их износ может изменять положение вала пока не будет трения винтов или роторов, крыльчатки о корпус. В таком случае произойдет нагрев, а определить его можно рукой. При отказе такого элемента есть риски существенного повреждения зубчатых передач и кожуха. Определить неисправность и потребность в ремонте можно по нехарактерным звукам, шумности и горячему корпусу.

Ремонтные работы осуществляются только после полной остановки прибора. Если опыта мало, лучше отдать технику специалистам и не заниматься самостоятельным устранением дефектов.

Устройство и работа вакуумной системы

Многочисленные области производства не мыслят свое существование без использования технологий вакуума. Металлургия, медицина, химическая индустрия, сушка, промышленность полупроводников – это лишь несколько примеров того, где используется вакуумная техника. Самым известным примером является упаковка продуктов, которые мы покупаем ежедневно в магазине, кто с нас не видел мясо в «вакуумной упаковке».

Однако применение этих технологий связано не только с потребительским сегментом. Исследования в области химии и медицины уже давно не представляют своего будущего без вакуума. Инструменты исследовательской аналитики не могут функционировать без определённых условий.

Но более всего, конечно, выигрывает от этих систем промышленность и водоподготовка.

Что такое вакуумная система?

Некоторые приборы попросту не функционируют без условий вакуума, поэтому эти условия создаются искусственно. Для этого необходима целая система поддержания состояния в отсеке или контейнере, состоящая из насоса и других компонентов, которые обеспечивают его бесперебойную работу. Кроме того, область вакуума необходимо ограничивать, что делается при помощи предохранителей, клапанов и затворов. И им же нужно управлять, для чего подключаются регулировщики каждого сегмента, которые бывают электронными или механическими, а также оснащаются тепловыми, ионизационными и деформационными датчиками.

Читать еще:  Двигатель вяло набирает обороты

Сама же система может создавать вакуум следующих уровней:

  • Вакуум низкого уровня, который применяется в упаковочной сфере и промышленности
  • Вакуум среднего уровня, который имеете зачастую металлургическое и фармацевтическое применение
  • Вакуум высокого и сверхвысокого уровня используется при создании устройств из категории высоких технологий (чипов, плат, телескопов, микроскопов и т.д.)

Вакуумом считается состояние газа с показателями давления ниже атмосферного. Соответственно, чем ниже давление в системе, тем более «высокого» вакуумного уровня оно считается. Значения областей давления за сверхвысоким порогом достигает 10 -11 Па, тогда как низкий вакуум начинается с 10 5 Па. Четких границ не существует, поскольку важны еще и условия создания такого пространства. Одно и то же давление в области при наличии дополнительных параметров считается, как средним, так и высоким вакуумом.

Разделение на категории происходит по силе взаимодействия молекул между собой, а именно в зависимости от длины их свободного пробега.

Особенности каждого вида вакуума следующие:

  • Низкий вакуум имеет усреднённую длину пробега молекул ниже размеров области или сосуда (диаметр трубопровода, например)
  • Средний вакуум имеет длину пробега молекул, которая равна размерам области или сосуда

Сверхвысокий вакуум имеет также свою особенность: он практически не меняет свойства свободной от газа поверхности за какое-либо существенное время.

Создание определенного уровня вакуума зависит от применения насосов. Их количество варьируется в зависимости от сложности установки и целевого назначения всей системы. Концентрация молекул уменьшается во время процесса откачки.

От насосов и конденсаторов (их типов и количества) зависит степень дегазации пространства. Конденсаторы называют ловушками, потому что они собирают газы и пары на холодных поверхностях, а также впитывают их при помощи пористого сорбента (другой тип ловушки). В некоторых случаях для удаления отдельных элементов газов используется ионизация.

Схема простой вакуумной системы

Вакуумные системы состоят из таких компонентов:

  • Два/три насоса, соединённые в определённой последовательности
  • Регуляторов давления и потоков газа
  • Ловушек, улавливающих пары
  • Приборов для измерения состояния области вакуума
  • Затворов, предотвращающих разгерметизацию
  • Трубопроводов, по которым перемещается газ и производится откачка

На схеме видно, как последовательно должны включаться высоковакуумный и низковакуумный насосы для откачки. Низкий вакуум при этом создается с помощью форвакуума. Все насосы в обязательном порядке соединяются с ловушками, которые устанавливают над устройствами. Ловушки служат предохранителями сосуда с откачиваемым объектом. Их предназначение в том, чтобы не допустить попадания вещества насосов в вакуумную среду, а также поймать нежелательные в области откачки газы.

Низковакуумный насос в предложенном примере оснащен ловушкой, которая предохраняет высоковакуумный насос от попадания паров форвакуума.

Вся система соединяется при помощи клапанов и затворов. На схеме трубопроводы отображаются простыми основными линиями, какого бы функционального назначения они не были.

Основная часть вакуумной системы – это камера, в которой и создаются необходимые условия за определённое время на определённый период. На схеме данная камера названа «откачивающим объектом».

Существует классификация камер по типу применения оборудования по созданию вакуума для следующего:

  • Механической обработки
  • Термообработки
  • Синтеза металлов или элементов
  • Проведения экспериментов
  • Нагрева

Кроме того, камеры подразделяются по степени охвата сопутствующего оборудования для работы в вакууме:

  • Машина или агрегат, в которой содержится все оборудование (основное и дополнительное)
  • Механизм – эта часть технических устройств находится внутри

Функциональное назначение камер вакуума бывает следующее:

  • Ввод-вывод – загрузка и транспорт объекта обработки
  • Предварительная подготовка для материалов, передающихся потом к основному узлу
  • Шлюзовая камера, где создаётся или понижается давление последовательно

Соединения между камерами, ловушками и насосами обеспечивают трубопроводы, которые также бывают разных типов (форвакуумный, вакуумный, байпасный и т.д.). Это основная часть любой схемы вакуумной системы, поскольку она соединяет все элементы воедино, обеспечивая бесперебойную работу и взаимосвязанные процессы включения/отключения оборудования.

Что собой представляет автоматическая вакуумная система?

Автоматика используется в таких процессах, которые требуют долгого времени бесперебойной работы вакуумной установки.

Сферы применения таких систем вакуума обычно включают:

  • Большие заводы и производства с налаженными автоматическими линиями
  • Сферы, где требуется загрузка/выгрузка тяжелых грузов (например, древесины)
  • Пожарные автомобили для систем водозаполнения насосов
  • Медицинские учреждения
  • Промышленность всех видов
  • Автомобильное устройство
  • Системы умного дома

В отличие от обычных вакуумных систем автоматические системы оснащены встроенными логическими контролирующими элементами. Именно контроллер управляет всеми частями работы установки, а в случае ошибки или поломки подключает резервные системы. Таким образом, для обслуживания не нужно постоянное или даже временное присутствие персонала, а достаточно проверять состояние вакуума по экранам контроллеров.

Также автоматизированные системы внедряются централизовано, чтобы охватить несколько областей производства или экспериментальных процессов на предприятии. Автоматика позволяет управлять работой установок централизовано и удаленно. Небольшие вакуумные системы имеют около 20 различных параметров, которые настраиваются под пользователя и его нужды. Крупные установки могут оснащаться расширенным функционалом.

Преимуществами автоматических вакуумных систем:

  • Отсутствие необходимости сложного техобслуживания: замены пластин, фильтров масла или самого масла в камере
  • Отсутствие высокого риска смешивания масляной пыли с откачиваемыми газами, поскольку компоненты блокируются автоматически
  • Энергоэффективность, поскольку за счёт упрощения процессов и потребление энергии сокращается

Как правило, автоматика оснащается двумя и более насосами, поскольку один требует гарантии проведения техобслуживания (для этого систему и должны отключить). Два насоса обеспечивают надежность работы, а если в установке их три, то ещё и гарантируют включение резервной системы при возможных неполадках. В зависимости от назначения создания вакуума системы откачки используются параллельно или попеременно.

Устройство вакуумных систем

Как уже упоминалось, система вакуума – это набор устройств, которые призваны создавать, поддерживать и регулировать состояние вакуума в определенной области. В систему входят элементы измерения, откачки, связующие звенья, устройства герметизации и другие сборочные элементы. Конструкция вакуумной системы зависит от ее назначения и характеристик элементов, входящих в ее состав.

Основные элементы устройства вакуумной системы:

  • Камеры, в которых и создаются условия вакуума
  • Трубопроводы, которые перемещают газы по системе
  • Запорно-регулирующие аппараты, предназначенные для герметичности и перекрытия коммуникаций внутри системы
  • Противоаварийные установки, служащие для перекрытия трубопроводов при возникновении неполадок (работают за доли секунды)
  • Напускные установки для плавного регулирования давления, которые запускают воздух или газ в систему
  • Соединения, обеспечивающие герметичность и взаимосвязанность всех элементов установки
  • Насосы для дегазации

Классификация всех элементов производится по их назначению в конкретно взятой вакуумной системе. Камеры и трубопроводы имеют самый большой разброс характеристик, поскольку могут находиться в разных частях установки и применяться, как промежуточные звенья, так и конечные элементы системы.

Запорные аппараты, которые регулируют все процессы внутри сложной агрегатной системы, применяются на всех уровнях вакуума:

  • Клапаны
  • Маятники
  • Шиберные затворы

Все они бывают разных приводов: от полноценной механики до электрических модификаций в автоматических системах (электро-механические, электромагнитные, пневматические или гидравлические). Не последнюю роль играет способ, которым эти «малыши» обеспечивают герметизацию всех узлов вакуумной системы. Применяется уплотнитель или расплавляемые металлы.

В условиях высокого и сверхвысокого вакуума клапаны срабатывают очень часто, особенно при прогревах, поэтому, в таких системах используют усиленную герметизацию.

Соединения запорных аппаратов и других элементов системы подразделяют установки вакуума на такие виды:

    Разъемные, которые можно спокойно разбирать, и детали не будут деформированы или разрушены в процессе

Выбор одного из двух способов стыковки элементов зависит от условий создания вакуума и рабочих температур.

Работа вакуумных систем

Получить вакуум можно при помощи удаления газа из камеры. В одном случае газ направляется вне вакуумной системы, а в другом связывается внутри установки. Для этого используются насосы, запускающие весь процесс создания условий в камере.

Газ перемещается по системе порциями, но непрерывно. Его удаление происходит через изоляцию в рабочей камере насоса, а затем передачу за пределы откачивающего элемента. Это происходит при помощи сжатия газа в процессе перемещения так, чтобы его давление было больше, чем давление на выходе из насоса.

Во время работы откачивающих систем вакуума возможны следующие негативные явления:

  • Проникают пары в объект откачки (в вакууме)
  • Откачиваемые вещества загрязняют насос
  • Происходит потеря рабочей жидкости

Во всех этих случаях применяются ловушки, которые запускаются вместе с насосами в системе. Обычно на каждый насос существует своя ловушка, которая выступает предохранителем для условий, создающихся в камере.

Цикл откачки и удаления нежелательных элементов повторяется снова и снова, пока в камере не будет достигнуты необходимые условия вакуума. Поддержание этого состояния зависит от регулярности работы насоса, а также клапанов системы. Насосы, которые связывают газы, не откачивают их, а захватывают в твердом состоянии. И те, и другие имеют трудности и ограничения, особенно, когда необходимо откачать водород или неон.

Последовательное соединение насосов обеспечивает их цикличную работу на разных ступенях. Это применяется для создания сверхвысокого и высокого вакуума. Откачка газа проходит несколько этапов регуляции и изменения давления в системе, постепенно достигая нужной отметки дегазованности. Впоследствии условия поддерживаются в камере через повторное включение насосов и герметизацию объекта откачки.

Примером тому является система принудительного вытеснения. Она имеет ручной водяной насос, который внутри самого себя способен создать герметичную область вакуума. Происходит перепад давления и жидкость из целевой камеры (например, колодца) перемещается в эту область, после чего она закрывается со стороны целевой камеры, но открывается в сторону атмосферы. В процессе область сжимается до минимально возможного размера, что и выталкивает жидкость дальше. Поддержание в насосе вакуума обеспечивается расширением и закупориванием области перемежающимися периодами прохождения через полость воды.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector