Эффективным инструментом для создания высокого вакуума в герметичной системе является диффузионный насос. С их помощью откачивают газы, пары, парогазовые смеси из различных вакуумных систем. Применять установки данного типа можно только в тех случаях, если система не имеет механических загрязнений, влаги. Возможна откачка неагрессивных газов.
Навигация:
При необходимости увеличить значение предельного вакуума в системе можно использовать несколько диффузионных насосов, который будут соединены последовательно. При этом можно использовать установки различного типа. Для создания предварительного разряжения обязательно использование форвакуумных насосов.
Принцип действия диффузионного насоса
Для откачки из системы воздуха или других неагрессивных газов используется высокоскоростная паровая струя. Для подогрева рабочей жидкости используется специальный нагреватель. Он приводит к поднятию горячего пара в паропровод. Регулирование потока паровой струи происходит при помощи зонтичного колпачка. Пар, который преодолевает сопло, с высокой скоростью выходит из него. Расширение пара происходит при переходе из области высокого давления в область низкого давления. В ходе этого процесса происходит перераспределение скорости молекул. Они начинают двигаться быстрее. Скорость их передвижения достигает сверхзвуковой скорости. При диффузионном распространении молекулы не возвращаются обратно.
Проходя впускное отверстие, газовые молекулы сталкиваются с рабочей жидкостью. За счет этого происходит увеличение движения газовых молекул, направляющихся к форвакууму насоса. В зоне возле сопла образуется пониженное давление, что приводит к увеличению диффузии газовой смеси из области высокого вакуума. Чем дальше паровая струя уходит от этой зоны, тем менее направленной она становится. Это приводит к созданию области повышенного давления внизу насоса.
Рабочая жидкость, используемая в диффузионных насосах должна:
- быть устойчивой к разложению при воздействии высоких температур;
- обеспечивать необходимый уровень впускного давления;
- быть устойчивой к растворению газов;
- быть химически устойчивой к воздействию откачиваемых газов;
- обеспечивать долговечную работу в бесперебойном режиме;
Паромасляный насос
Предназначением паромасляных насосов НД, которые оснащены водяной системой охлаждением, является откачка неагрессивных паровых смесей. Для выполнения безопасной откачки необходимо, чтобы откачиваемая система была полностью очищена от влаги и грязи. Они используются для работы в стационарном режиме. Можно применять только во взрывобезопасных помещениях.
Насосы НД имеют расширенный диапазон создаваемого давления при работе с низким вакуумом и имеют улучшенное впускное давление. Основной параметр, который отличает насосы серии – это диаметр условного прохода. Он может составлять от 0,25 до 1 м. В корпусе цилиндрического зигованного корпуса находится паропровод и сопла. Кром этого в нем имеется система, нагревающая рабочую жидкость и маслоотражатель. Высокие показатели удельных характеристик паромасляных насосов достигаются рассчитанной конструкцией.
Одним из насосов данной серии является насос вакуумный диффузионный типа НД 400. Быстрота действия установки колеблется от 600 до 7200 при различных значениях давления в вакуумной системе. В нем используется 6 нагревателей. Мощность, потребляемая электродвигателем, составляет 4,8 кВт. Для подготовки установки к работе необходимо не менее 30 минут. Количество рабочей жидкости составляет от 3,3 до 5 л. Для охлаждения системы в час используется до 290 литров воды.
В качестве рабочей жидкости в диффузионном паромасляном насосе может выступать:
• минеральное вакуумное масло;
• полусинтетическое вакуумное масло;
• синтетическое вакуумное масло;
• токсичная ртуть в соответствующих системах;
• органические спиртовые эфиры;
Такие установки, как АДВМ-250 состоят из насоса НВДМ-250 и азотной ловушки для паромасляного диффузионного насоса. Азотная ловушка выполняет функцию устройства по уменьшению обратного потока пара.
Важно значение, при получении сверхвысокого вакуума в системе с использованием масляного диффузионного насоса, играет показатель упругости пара. Он должен стремиться к минимуму. Используя масло с силиконовой основой Д75, можно создать вакуум, давление в котором будет равно 10-10 мм.рт.ст. При этом важно производить подбор рабочей жидкости и режима работы нагревательного элемента так, чтобы не происходило разложение масла при воздействии высокой температуры.
Для того чтобы подготовить вакуумную систему к работе диффузионного масляного насоса необходимо прогреть ее до 400—450° С. Получить максимальное давление можно только после этого. Из этого следует, что наиболее эффективными будут те системы, которые можно быстро прогреть до необходимой температуры. Высокие температуры не должны влиять на работоспособность откачиваемой системы.
При необходимости разъемы могут комплектоваться специальными прокладками из меди, алюминия или золота. По возможности производителя затворы с вентилями делаются из цельнометаллического корпуса.
В большинстве случаев для получения сверхвакуума используют сразу два диффузионных насоса. Их коэффициенты сжатия складываются, благодаря чему удается достигнуть оптимального показателя. Есть вариант с увеличением числа ступеней насоса, но при этом может возникнуть опасность того, что пары масла, которые находятся в форвакуумном насосе, проникнут в диффузионный насос.
Ловушка для паров масла должна иметься в системе, поскольку иначе достигнуть максимального давления не получится.
Вакуумный насос
Для создания в оборудовании глубокого вакуума в комплект к высоковакуумным установкам необходимо использовать форвакуумные насосы. В их роли, как правило, выступают пластинчато-роторные модели. Существуют установки, имеющие сухой тип и масляный. В системах, в которых необходимо осуществлять чистую откачку воздушной смеси, чаще всего используют сухие вакуумные насосы.
Пластинчато-вакуумные насосы сухого типа отлично выполняют роль форвакуумных насосов. С их помощью можно быстро создать разряженное пространство в системе, тем самым подготавливая ее к работе диффузионного паромасляного насоса. Они отличаются высокой скоростью откачки, но не всегда способны создать максимальное остаточное давление. Эту задачу выполняют паромасляные диффузионные установки. Благодаря тому, что в системе сухих насосов не используется масло, они не загрязняют откачиваемых воздух.
Чтобы вакуумные насосы сухого типа имели высокую долговечность, основные детали изготавливаются из материалов, которые имеют плохую изнашиваемость. При этом производители установок данного типа уделяют основное внимание тщательному подбору всех деталей в системе. Они должны обеспечивать создание максимального давления, но, при этом, не должны изнашиваться. Все детали установок подогнаны друг к другу до миллиметра.
Масляные вакуумные насосы используются для создания форвакуума в системе реже. Но некоторые установки. Они способны самостоятельно создавать средний и высокий вакуум. В них используются различных виды вакуумного масла, которое не подвергается воздействию газовых паров. Благодаря этому система остается чистой. Откачивание газов в них происходит благодаря механической работе насоса.
В установках данного типа используется ротор, на котором имеются специальные лопатки. В системе их может быть различно количество. Их форма и размеры являются определяющими после мощности двигателя. До начала работы в установках данного типа имеется атмосферное давление, но после включения они начинают постепенно увеличивать данный показатель. При увеличении давления в системе скорость откачки насоса уменьшается. Они способны создать вакуум, остаточное давление в котором будет составлять 10-3 мм.рт.ст.
Форвакуумный насос и несколько диффузионных насосов вкупе способны выполнять сверхсложные задачи по созданию вакуума в системе. Главное осуществлять правильный подбор установок, чтобы добиться необходимого результата.
