Спиральные насосы: принцип действия, устройство и применение

Спиральные насосы: принцип действия, устройство и применение

5380
0

Еще в 1905 году, французским инженером Леоном Круа, был предложен способ использования двух спиралей с постоянным шагом в работе роторных машин. Одна спираль, в этой схеме, должна была оставаться неподвижной, а вторая – «скользить» внутри первой по орбитальной траектории. Чтобы купить спиральный насос, обратитесь к инженерам ТАКО Вакуум по телефон или отправьте свой запрос на EmailЮ, указанный в разделе контактов.

Дальнейшие исследования, проводимые инженерами в разных странах мира, привели к тому, что в 80-х годах прошлого века был налажен промышленный выпуск спиральных насосов (компрессоров) для систем наддува двигателей и кондиционирования. Одновременно с этим началось освоение производства спиральных вакуумных насосов для промышленности.

Что такое спиральный вакуумный насос

Спиральный вакуумный насос – объемный механический насос внутреннего сжатия. Перемещение газа в агрегате происходит за счет изменения объема серповидных полостей, которые образуются между двумя спиралями, повернутыми относительно друг друга на 1800. Одна из этих спиралей неподвижна, другая – совершает орбитальное движение.

Спиральные вакуумные агрегаты принадлежат к категории «безмасляных» (сухих) форвакуумных насосов, в которых не используются вакуумные масла для уплотнения сопряженных деталей. Агрегаты имеют специальное химически стойкое покрытие, которое обеспечивает их использование при перекачке активных газов.

Спиральные вакуумные насосы обладают рядом характерных особенностей:

  1. Отсутствие обратного тока масла.
  2. Отсутствие «скопления» частиц износа.
  3. Низкий уровень шума и вибрации.
  4. Компактность и малый вес.
  5. Надежность и высокий ресурс работы.
  6. Воздушное охлаждение.
  7. Высокая производительность в большом диапазоне рабочих давлений.

Устройства спроектированы таким образом, что могут применяться в областях, где наиболее вероятно образование конденсата. Если он появляется внутри насоса, то эта проблема легко решается при помощи вертикального монтажа агрегата.

Устройство спирального насоса

В состав устройства спирального вакуумного насоса входят следующие детали и элементы:

  1. Корпус агрегата.
  2. Подвижная спираль. Совершает вращательное орбитальное движение по отношению к центру неподвижной спирали. Эксцентриситет движения может составлять до 5 мм.
  3. Неподвижная спираль. Жестко соединена с корпусом агрегата и оборудована отверстием для нагнетания, расположенным в центральной части. В процессе работы устройства спирали не касаются друг друга, так как между ними имеется зазор 0,05-0,01 мм.
  4. Противовес. Уравновешивает подвижную спираль.
  5. Противоповоротное устройство. Предотвращает поворот подвижной спирали вокруг собственной оси, чем препятствует заклиниванию спиралей.
  6. Эксцентриковый вал. Передает движение от привода насоса к подвижной спирали.
  7. Сильфон. Герметично соединяет подвижную спираль с корпусом насоса, предотвращая проникновение масляных паров как в рабочую полость агрегата, так и в откачиваемый объем.
  8. Уплотнитель. Применяется для увеличения эффективности процесса откачки, как мера по снижению перетекания газа из рабочей полости. Устанавливается в канавке на торцевой поверхности спиралей. Выполнен из политетрафторэтилена.

Спиральные насосные установки также оборудованы газобалластными устройствами, позволяющими перекачивать пары до необходимого уровня давления всасывания.

Принцип действия

Спирали в насосе расположены так, что они практически соприкасаются в нескольких точках. При этом в случае однозаходных спиралей образуются две серии серповидных объемов, которые уменьшаются, при вращении подвижной спирали, сжимая газ от периферии к центру.

Процесс всасывания, при работе агрегата, начинается с того, что образуются две серповидные полости на периферийной части спиралей. В то же время в насосе присутствует определенная порция сжимаемого газа. Процесс сжатия газа завершается посредством объединения серповидных полостей в центральной части спиралей, где они образуют парную полость. Из парной полости газ нагнетается через отверстие в центре торцевого диска статичной (неподвижной) спирали.

Таким образом, процессы всасывания, сжатия и нагнетания в спиральном вакуумном насосе происходят одновременно в нескольких полостях. Отметим при этом — полости всасывания и нагнетания отделены промежуточными полостями, что значительно снижает перетечки газа между областями высокого и низкого давления. Эта конструктивная особенность насоса позволяет отказаться от использования всасывающих и нагнетательных клапанов.

Количество оборотов спирали, за которые будет осуществлен рабочий цикл с порцией газа, равен количеству ее витков. В качестве кривой, которая образует спираль, может использоваться эвольвента, спираль Архимеда и различные дуги окружностей, а также их комбинации.

Применение спиральных насосов

Спиральные вакуумные насосы (СПВН) применяются для получения «сухого» вакуума в промышленности и исследовательских лабораториях. В большинстве случаев они используются в качестве форвакуумных устройств к турбомолекулярным или диффузионным высоковакуумным насосам. Эти агрегаты также служат отличной заменой пластинчато-роторным масляным насосам в тех областях применения, где требуется получение безмасляной среды.

Спиральные насосы применяются:

  1. в форвакуумных системах при откачке малых (до 2 м2) объемов;
  2. в лабораторных установках;
  3. в имитации космического пространства;
  4. в медицине и фармакологической промышленности;
  5. в биологических исследованиях;
  6. в микроэлектронике и полупроводниковой промышленности;
  7. в любых других отраслях, требующих создания безмасляного вакуума.

В заключение отметим, что благодаря своим конструктивным особенностям, массе преимуществ и широте применения, спиральные насосы являются одним из самых развивающихся направлений в современной вакуумной технике.

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОТВЕТИТЬ