Диффузионный насос в промышленности

0
65

Этот тип насосов применяется с целью генерации и укрепления в нужной степени вакуумной сферы в различного рода режимах, использующих вакуум равно как рабочую область. Паромасленный диффузионный глубоковакуумный насос способен перекачивать и усиливать воздушное пространство, газ, пар и сыпучие материалы, не включающие большой степени влажности. В случае если необходимо сформировать систему, производящую высокий и сверхвысокий вакуум, диффузионные насосы допускается подсоединять по порядку, однако только лишь при условии установки в предоставленной цепочке форвакуумного насоса, с края поступления возделываемой сферы.

Стандартный диффузионный вакуумный насос

Что такое диффузионный насос?

Подобные насосы еще именуют паромасляными, они способны разрежать и нагнетать частички газа с поддержкой пароводяного потока, в которой передвижение молекул совершается на ультразвуковой скорости. Газовые частички улавливаются пароводяной струей и стремятся к выпускному отверстию аппарата, что объединено с форвакуумным насосом, обеспечивающим полноценный отвод этих составляющих. Паромасляный вакуумнасос широко применяется как в изготовлении, так и в многочисленных отраслях индустрии, в свойстве оснащения для удаления парогазовых смесей с рабочего окружения вакуумных концепций. Данные приспособления спокойно справляются с большой степенью включений пыли, абразивов и других загрязнений, существующих в составе возделываемой сферы.

Модельная серия диффузионных насосов достаточно обширна и заключается с компактных приборов с обычным воздушным охлаждением, агрегатов средней силы и индустриальных приспособлений, обладающих водяным охлаждением и высоким уровнем производительности.

Диффузионный вакуумнасос НД-500H

Принцип действия диффузионного насоса

Компонент, который обеспечивает откачку газа из обрабатываемой среды выражаем в виде сверхскоростной струи пара. Генерация пара водяного потока происходит благодаря повышению температуры рабочей жидкости, с помощью нагревателей. Образовавшийся пар благодаря своей летучести и кинетической энергии, с большой скоростью поступает в паропровод. Направление и мощность потока регулируется с помощью зонтового колпачка, который пропускает через свое сопло пар, за счёт подсоединённого к нему вакуумного насоса. В момент перехода струи из области высокого давления в рабочую камеру с более низким уровнем давления, происходит расширение пара, из-за чего осуществляется разделение скорости отдельных молекул. Благодаря данному явлению, горячий пар вследствие разности давления и высокой температуры, набирает сверхзвуковую скорость. В таком насосе эффект откачки не может производится, если выходящие с сопла молекулы будут иметь стандартную скорость распределения.

Частицы газа, которые вышли с области высокого давления перемешиваются через вводное отверстие и в процессе взаимодействия с молекулами рабочей жидкости получают порцию ускорения в сторону выводного патрубка, подсоединённого к форвакуумному насосу. В следствие этому, рядом с соплом возникает зона повышенного сжатия газа, что в отношении его направленности к этой области, повышается способность проникновения зоны высокого вакуума. В силу особенностей изменения физических свойств струи пара, в процессе отдаления от сопла, его плотность становится меньше, а конфликты с рабочей жидкостью провоцируют частичное пропадание направленности движения, что приводит к формированию высокой степени давления в нижней части насоса, откуда накопившийся газ откачивается вращательным агрегатом.

Конструктивные особенности диффузионного насоса

Чтобы понять, как работает диффузионный насос, ниже представлена четкая последовательность действий, схема которых определяет стабильность и производительность агрегата:

  • Разогретый до высокой температуры пар, движется по главному паропроводу;
  • В области объединения пробки носителя с капиллярной трубой, паровая струя взаимодействует с молекулами рабочей жидкости, которые должны иметь низкую степень упругости;
  • После контакта двух веществ, пар захватывает частицы газа и транспортирует их к области преобразования носителя в состояние конденсата, благодаря охлаждающему маслоотражателю;
  • Скопившаяся влага стекает на дно камеры и удаляется благодаря подключению вспомогательного форвакуумного устройства.

Бывает так, что скорость откачки диффузионным насосом оставляет желать лучшего, причиной чему может послужить недостаточный уровень используемой жидкости. Вдобавок, на производительность может повлиять форма сопла, которая установлена в пароструйном диффузионном насосе. Таким образом, в более дешевых моделях малоизвестных производителей, тип сопла может не соответствовать мощности самого насоса. Наиболее рекомендуемая форма сопел для качественной откачки и высокой скорости движения паровой струи – это плоская.

Схема диффузионного насоса

Паромасляный тип диффузионного насоса

Предприятия, которые наиболее часто применяют диффузионный паромасляный вакуумный насос – это металлургия и химическая промышленность. За счёт широкого ассортимента модификации данных насосов, в плане генерации уровня вакуума, необходимый агрегат можно подобрать под любые потребности производства, а технические характеристики позволяют качественно и равномерно производить плавку металла.

Паромасляный диффузионный насос имеет один значительный плюс, который выражен в полном отсутствии рабочей жидкости в виде масла, в перекачиваемой среде. Механизм устроен так, что в силу особенностей конструкции, насос довольно продуктивно осуществляет отбор и вывод молекул газа.

Кроме литейных производств, паромасляный насос еще применяют для вакуумных систем, которые производят нанесение защитных покрытий. В дополнение, данный вид устройств может эксплуатироваться на насосных станциях, а также в научных лабораториях.

Бустерный высоковакуумный паромасляный диффузионный насос

Масло для диффузионного насоса

Чтобы обеспечить диффузионный насос максимальной производительностью, его рабочая жидкость должна обладать рядом определенных свойств и такими характеристиками как:

  • Чтобы улучшить предельный вакуум, масло должно иметь низкую упругость пара в условиях температуры до +30 градусов;
  • Когда масло разогревается до высокой температуры, его упругость должна быть достаточно высокой, чтобы струя обрела хорошую плотность;
  • Чтобы сделать диффузионный насос более экономичным, рабочая жидкость должна иметь малую степень теплового парообразования;
  • Молекулярный состав масла должен достаточно долго сохраняться, чтобы снизить к минимуму его частоту замены;
  • Термическая стабильность в процессе нагрева рабочей жидкости до максимальной температуры, а также стойкость к окислению от контакта с кислородом, должны быть максимальными, потому что в противном случае масло, которое не будет соответствовать таким параметрам, отрицательно повлияет на качество вакуума;
  • Должна быть низкая растворимость газов;
  • Химический состав масла не должен иметь реакции с материалами, из которых изготовлены внутренние детали насоса.

Помимо масла может использоваться очищенная ртуть, в качестве рабочей жидкости. Это вещество является жидким металлом, плотность которого 13,6 г/смЗ, а температура затвердения -39 градусов. Ртуть не имеет реакции с железом, но вырабатывает амальгамы при контакте с цветным металлом. Это вещество имеет однородную структуру и отличается повышенной стабильностью при нагреве до высокой температуры. Она слабо растворяет газ, но ее пары очень ядовиты. Для диффузионного насоса используют очищенную ртуть с добавочными включениями, при соотношении не более 0.1 %. Жидкий металл обладает достаточно высокой упругостью паров, но благодаря применению специальных ловушек, уровень предельного вакуума в ртутных диффузионных насосах гораздо выше, в отличие от масляных.

Среди наиболее часто применяемых видов рабочей жидкости для диффузионных насосов существуют:

  • Минеральные масла. Их создают при помощи дистилляционной очистки нефтяного вазелинового масла, при воздействии температуры около 200 градусов. Состав такого масла имеет неоднородную структуру, включающую в себя смесь углеводородов. Характеристики минерального масла включают в себя низкую термическую стабильность и повышенную устойчивость к окислению. Следует учитывать один нюанс, который заключается в внимательном обращении с горячим минеральным маслом и недопущение его контакта с атмосферой.
  • Сложные эфиры. Их добывают благодаря синтезу себациновой кислоты с оливой. После смешивания получается однородная структура. Эфиры нельзя назвать достойным материалом в качестве рабочей жидкости для диффузионных насосов, так как они имеют относительно невысокую термическую и окислительную стабильности.
  • Кремний-органическое масло. Основной состав такого материала включает полимеры силоксановых цепочек, обладающих очень прочной связью. Кремний-органические масла отличаются повышенной стабильностью к термическому и окислительному воздействию. В отличие от простого органического масла, эта жидкость не так жестко реагирует на контакт с кислородом в горячем состоянии. Свободно размещенные валентности кремния, составляют цепочку наполненного радикалами углеводорода. В зависимости от того, какой длины эта цепочка и вес молекул жидкости, изменяется упругость паров масла. Таким образом, чем длиннее цепь и больше вес, тем меньшая степень упругости.

Условия безопасности эксплуатации

Наиболее значимым правилом работы пароструйного насоса представляются такие нюансы как:

  • Запрещается превышать разрешенное выпускное давление. Иными словами, в работающем насосе наибольшее возможное выхлопное давление не должно превышаться ни при каких условиях. Выполнение данного условия ликвидирует основную массу тех проблем, с какими доводится встречаться при работе с диффузионными насосами, в особенности, трудности, сопряженные с ощутимым возвратным потоком пара откачки в вакуумную концепцию.
  • Высоковакуумные системы должны проектироваться с блокировками, схемами клапанов, учитывающими надежность в случае отказов, либо четкими инструкциями, мешающими вероятности превышения возможного выхлопного давления. При установлении наибольшего допустимого выхлопного давления в момент проектирования, необходимо принимать во внимание показатель защищенности, приемлемой всеобщей рекомендацией, мог бы служить показатель защищенности, эквивалентный 2 степени.
  • При приближении к порядку наибольшей производительности (абсолютной нагрузке) допускается ожидать уменьшения возможного форвакуумного давления вплоть до 25 %, а кроме того, определенного снижения силы нагревателя. Подбор механического форвакуумного насоса обязан проводиться с учетом данных факторов. Кроме того, необходимо обозначить, что нужное выхлопное давление обязано поддерживаться постоянно в пароструйном насосе, чтобы не допускать погрешностей, порождаемых отсутствием равносторонней проводимости форвакуумных направлений и сокращением скорости воздействия вакуумного насоса, при наиболее пониженных значениях давления.