Диффузионные вакуумные насосы: принцип работы

Диффузионные насосы – разновидность вакуумного оборудования. Используется для формирования высокого вакуума. Их работа основана на принципе диффузии. В основе деятельности лежит пароструйная технология.

Содержание:

1. Общие сведения о диффузионных насосах
2. Устройство диффузионного насоса
3. Принцип работы диффузионного насоса
4. Виды диффузионных насосов
5. Основные характеристики диффузионных насосов
6. Преимущества и недостатки диффузионных насосов
7. Сфера применения диффузионных насосов
8. Популярные бренды диффузионных насосов
9. Ремонт диффузионных насосов

Общие сведения о диффузионных насосах

Рабочей жидкостью насосов является эфир или вакуумное масло. Оборудование применяют в тандеме с форвакуумным масляным насосом. Он нужен для откачки (предварительной) и последующей эвакуации газа с выхлопного патрубка вакуумного диффузионного насоса.

Диффузионный вакуумный насос нуждается в водяном охлаждении. Производится оборудование с высокой скоростью откачки – от 130 тыс. до 150 тыс. л/с. Есть и невысокий параметр – 250-200 л/с. Насосы диффузионного вида – одни из самых выгодных. Поэтому они нашли широкое распространение в разных областях промышленности. Часть оборудования оснащена ловушками, снижающими диффузия пара рабочей жидкости в систему вакуума. Охлаждаются ловушки жидким азотом.

Устройство диффузионного насоса

Конструкция насосов проста. В корпусе сосредоточены основные элементы. Главные процессы проходят в рабочей камере, которая наделена свободным объемом. Высокую производительность обеспечивают нагнетатели. Детали доводят до предельной отметки уровень давления. Когда насос работает с высокой нагрузкой, система охлаждается.

За образование вакуума отвечает и компрессор. Именно эта деталь снабжает устройство немалым объемом воздуха. За показатели пара внутри оборудования отвечает парогенератор. Данный элемент оказывает влияние и на показатели давления.

Принцип работы диффузионного насоса

За принцип работы отвечают следующие элементы:

• Паропровод.
• Эжекторное сопло.
• Маслоотражатель.
• Выпускной фланец и впускной.
• Корпус.
• Конфузор эжектора.
• Защитный кожух.

Рабочая система выглядит так:

1. Температура жидкости повышается. Происходит это благодаря действию внутреннему нагревателю. В процессе работы образуется пар. Он перемещается к паропроводу.
2. Колпачок зонтичного вида перенаправляет паровой поток в следующий рабочий отсек.
3. Пар проходит сквозь зону высокого давления.
4. Пар перемещается в область, где показатели давления ниже. Из-за этого пар расширяется.
5. В зависимости от того, как какой рабочей стадии находится насос, идет распределение скоростей.

Это основные уровни в деятельности насосов. Но и второстепенные процессы играют важную роль. Даже совместимость деталей системы важна. Если нагнетатели и рабочая камера не будут сочетаться, то насос не проявит свои достоинства.

Виды диффузионных насосов

Диффузионные насосы разделяются на 2 вида: парортутные и паромасляные. Дальнейшая градация зависит от типа жидкости, на которой функционирует оборудование. Масляные виды – стабильны и надежны. Детали, благодаря смазке, не перегреваются, не подвергаются высокому износу. Поэтому оборудование нуждается в редком ремонте.

Однако насосы часто проходят диагностику. Это нужно для своевременного обнаружения возможных утечек. Рабочая жидкость у таких моделей разная: синтетические масла, минеральные, кремнийорганические, полусинтетические, сложные эфиры. Изготавливают корпус оборудования из коррозионностойкой стали или низкоуглеродистой. Сопло и часть паропровода – из алюминия.

Ртуть – жидкий однородный металл. Из-за этого насыщение сопла идет парами однородного состава. Система используется редко. Насосы такого вида задействованы в масс-спектрометрах, термоядерных установках, измерителях веса атомов. Материалы изготовления: коррозионностойкая сталь или стекло.

Основные характеристики диффузионных насосов

Важным моментом в конструкции насоса является масло. Этот фактор нужно брать во внимание. Масла могут быть одного из видов:

• Минеральным. Нужны для работы в границах температуры 190-220°С. Данные виды предотвращают повышенный износ элементов.
• Кремниево-органического. В составе находится много полимеров. Поэтому оборудование работает стабильно. Ведь все детали хорошо смазываются. Поэтому малейший сбой в рабочих процессах исключен.
• Сложные эфиры. Субстанция наделена однородностью. Применяется редко из-за нестабильного состава (молекулярного).

К выбору масла подходят ответственно. От данного средства зависит срок службы и производительность насоса.

Преимущества и недостатки диффузионных насосов

Сильные стороны оборудования:

• В конструкции нет подвижных элементов. Поэтому изнашиваться нечему.
• Высокий ресурс.
• Низкая цена во всем сегменте высоковакуумного оборудования.
• Большой выбор производительности 100-130 тыс. л/с.
• Применение универсальное.
• Можно использовать, если в вакуумной системе есть масляные пары.

Недостатки:

• Перед работой оборудование нуждается в прогревании. После откачки агрегат нужно охладить. Каждый из процессов занимает от 1,5 до 2 часов.
• Пары рабочей жидкости подвергаются диффузии в вакуумную систему.
• Возле стартового давления падает скорость откачки. Также в данном диапазоне нагрузка газовая ограничена.
• Оборудование может работать в вертикальном положении.
• Когда происходит попадание атмосферы в насос разогретый, то происходит окисление вакуумного масла. Этому процессу не подлежат только масла на основе силикона FT704, FT702, FT
• Расходный материал у таких насосов – это тепловые датчики. Обусловлено это их расположением возле выхлопного порта. Это из-за формирования масляной пленки, образующейся на чувствительных элементах.

К недостаткам относят высокий уровень шума. Также оборудование иногда становится источником газов и загрязнений.

Сфера применения диффузионных насосов

Области применения:

• Промышленность исследовательская.
• Химическая отрасль.
• Упаковка предметов.
• Массовое производство.
• Термоядерные установки.
• Производство электроприборов.
• Канализационные системы.
• Медицина.
• Металлургия.
• Высокотехнологичные отрасли.
• Деревообработка.
• Нефтяная область.
• Масс-спектрометр.
• Нанесение покрытий для защиты.
• Водоснабжение.

Спрос на насосы данного вида обусловлен высокими показателями производительности.

Популярные бренды диффузионных насосов

Рынок предлагает покупателям большой выбор оборудования. Но есть производители, чья продукция наделена рядом достоинств. Поэтому насосы их марок востребованы.

Agilent

Это американская компания, основанная в 1939 году. Оборудование данной марки используется в разных областях: от биотехнологий до нефтепереработки. Производственные линии располагаются в Японии, Германии и Америке.

Edwards

В 1919 году семья Эдвардс основала компанию. Семейное дело разрослось, и теперь этот бренд узнают во всем мире. Изначально мощности базировались в Великобритании. Теперь же они находятся в Тайване, Японии, Корее, Китае.

Насосы Edwards внедряют инновационные технологии в производство. Поэтому компания занимает лидирующие позиции по выпуску диффузионных насосов. Оборудование – технически совершенное и надежное. Отличаются насосы низким потреблением электроэнергии, низким уровнем шума, малой стоимостью ремонта.

ERSTEVAK

Компания занимается выпуском оборудования для крупных, малых и средних объектов промышленности. Насосы устанавливают в лабораториях, исследовательских центрах. Производитель изготавливает агрегаты по индивидуальным чертежам заказчика.

Фирма поставляет продукцию в ведущие российские корпорации: Росатом, Ростех и даже Роскосмос. У компании есть собственный инжиниринговый центр. В нем разрабатываются инновационные продукты. Также эта компания – одна из крупнейших в России по производству вакуумного оборудования. У бренда собственные производственные мощности и сервисный многофункциональный центр.

EVP

Предприятие располагается в Шанхае – крупнейшем финансовом центре Китая. Компания – профессиональный поставщик вакуумного оборудования. У нее налажены доставки в 80 стран. EVP содержит штат инженеров, работающих над улучшением конструкции. Каждая партия продукции проходит проверку качества по регламенту ISO9001. Насосы соответствуют сертификатам DIN и СЕ.

HSR AG

Фирма была основана в 1999 году. У истоков стояла корпорация BALZERS. Оборудование этой марки отличается надежностью и безупречным качеством. Специалисты компании постоянно работают над улучшением продукции. Отличительной чертой насосов являются ловушки HSR MULTIBAFFLE. Они применяются для любых охлаждающих носителей: жидкого азота, воды, газового хладагента. Данные ловушки применяются в диффузионных насосах в целях предупреждения перемещения паров масла. Если же оборудование используется в тандеме с турбомолекулярными видами, то элемент откачки водяного пара.

Intech

Компания – один из лидеров по выпуску насосов в России. Фирма специализируется на выпуске микроэлектроники, агрегатов научного и промышленного вакуума. Агрегаты сделаны с включением передовых решений. Обусловлено это сотрудничеством с ведущими компаниями HSR, Edwards, Hiden Analytical, VAT, MEMS Star.

Leybold

Компания работает свыше 170 лет. На протяжении своего существования инженеры фирмы улучшали свою продукцию. Это способствовало прогрессу и улучшению потребительского спроса. Логистические центры находятся в Германии, Кельне. Есть сервис в Дрездене. Революционным продуктом компании стал вакуумный насос, работающий без масла.

Вакууммаш

Компания «Вакууммаш» выпускает оборудование более 27 лет. Компания – лидер в производстве термометрии. Продукция бренда востребована в нефтегазовой, пищевой, химической, промышленности; энергетики, металлургии; машиностроении. Поэтому насосами пользуется «Сибур», «Роснефть», «Мечел», «Лукойл», «Газпром».

Ремонт диффузионных насосов

Ремонт – непростой с технологической точки зрения процесс. Агрессивность перекачиваемой среды негативно сказывается на состоянии агрегата. Уязвимые места оборудования – сальники, шланги и мембраны. Изнашиваются они быстрее, чем иные элементы.

К другим поломкам относят:

• Самопроизвольное включение.
• Отказ прекратить работу.
• Подача жидкости идет неравномерно.

Причиной возникновения неисправностей может быть эксплуатация оборудования на пределе возможностей. Но в 90% случаев поломка вызвана естественным износом деталей. Важно отметить, что часть производителей к своей продукции прилагают ремкомплекты. Это помогает устранить в короткий срок неисправности. Если собственными усилиями это сделать не получается, то стоит обратиться в сервисный центр или вызвать инженера.

 Диффузионные насосы выходят из строя редко и лишь в ситуациях естественного износа. Данное оборудование выполняет свои функции без сбоев. Нужно лишь выбрать хорошего производителя.