 |
Принцип работы газобалластных насосов
|
|
|
|
ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ МАСЛЯНЫЕ ГАЗОБАЛЛАСТНЫЕ НАСОСЫ
Причина непригодности простых вращательных масляных насосов для откачки паров
Рассмотренные выше вращательные насосы были разработаны в основном для производства электровакуумных приборов, при откачке которых не приходилось иметь дела с удалением больших количеств водяных или других конденсирующихся паров. С ростом же этого производства, а также когда, по мере применения вакуумной техники в других технологических процессах (сушка, дистилляция и т. п.), появилась необходимость в откачке объемов, содержащих большие количества конденсирующихся паров, обычные вращательные насосы оказались непригодными. Причина этой непригодности становится понятной из рассмотрения следующего примера (рисунок 1).
а - без напуска балластного газа; б - с напуском балластного газа;····· - воздух; о о - водяной пар, •• - вода (конденсат)
Рисунок 1 - Схема работы вращательного масляного (пластинчато-роторного) насоса
Пусть требуется откачать объем, в котором имеется или выделяется большое количество пара. Пусть для примера это будет водяной пар. Проследим за движением пластин А и Б при вращении ротора и за захватываемым ими объемом смеси воздуха с водяным паром (рисунок 1 а).
В положении I откачная камера насоса сообщается с откачиваемым объемом, газопаровая смесь занимает часть камеры до пластины Б.
В положении II поступившее в насос количество газопаровой смеси, сохраняя в последний момент давление, равное начальному давлению в откачиваемом объеме, оказывается изолированным как от откачиваемого объема, так и от выпускного отверстия насоса и занимает определенный объем V1, ограниченный пластинами А и Б. Обозначим начальные парциальные давления воздуха и водяного пара соответственно через рг и рп.
|
|
|
В положении III зафиксирован момент, когда по мере уменьшения объема захваченной пластинами порции газопаровой смеси достигнуто такое ее сжатие, какое еще недостаточно для открывания клапана, но достаточно для начала конденсации пара.
При дальнейшем (после положения III) сжатии газопаровой смеси ее полное давление повышается лишь за счет повышения парциального давления воздуха, но не пара, так как парциальное давление последнего до самого момента открывания клапана остается постоянным и равным давлению насыщения (обозначим его через рнас). Излишек же водяного пара конденсируется в воду, которая в виде капелек смешивается с маслом, образуя с ним эмульсию.
Наконец, в положении IV газопаровая смесь сжимается в объеме V2 до атмосферного давления (ра) и клапан открывается. Так как при этом давление пара остается прежним (рнас), то за пределы насоса через клапан выбрасывается лишь влажный воздух, а основная масса пара, захваченная насосом, остается в сконденсированном состоянии. Вместе с циркулирующим в откачной камере маслом водяные капельки проникают на сторону впускного отверстия, т.е. в разреженную среду, где они быстро испаряются, и таким путем водяной пар снова попадает в откачиваемый объем.
Таким образом причина непригодности обычных вращательных насосов для эффективной откачки объемов, содержащих значительные количества конденсирующихся паров, заключается в слишком большом коэффициенте сжатия, т.е. в слишком большом отношении объемов V1/V2, необходимом в обычных насосах для открывания клапана (около 700).
Принцип работы газобалластных насосов
Простой прием и связанное с ним несложное, так называемое газобалластное устройство сразу меняют картину: вращательные масляные насосы с газобалластным устройством становятся эффективными для удаления не только газов, но и конденсирующихся паров. Такие насосы получили название газобалластных.
|
|
|
Рассмотрим схему работы газобалластного пластинчато-роторного насоса, представленную на рисунке 1 б (откачиваемый объем тот же, что и на рисунке 1 а).
В момент, когда пластины занимают положение I, последнее еще ничем не отличается от положения I в обычном насосе (рисунок 1 а). Но уже в положении II, когда захваченная насосом газопаровая смесь оказывается изолированной от впускного отверстия, в объем, ограничиваемый пластинами А и Б, через специальное отверстие О вводится определенное количество атмосферного воздуха (балластный газ); благодаря последнему, еще задолго до достижения положения III, когда парциальное давление пара еще далеко от насыщения, давление газопаровой смеси вместе с балластным газом уже выравнивается с атмосферным; иначе говоря, благодаря балластному газу выпускной клапан открывается раньше, чем начинается конденсация водяного пара, и последний вместе с воздухом практически весь вылетает через выпускное отверстие, не загрязняя масло, циркулирующее в откачной камере.
Положение IV в газобалластном насосе является не чем иным, как одним из моментов выбрасывания насосом газопаровой смеси, начавшегося еще до момента III.
Таким образом, при помощи газобалластных насосов откачка объемов с большим содержанием или выделением конденсирующихся паров происходит быстро и до достаточно низкого давления. Для этого необходим лишь напуск такого количества балластного газа, чтобы пар, имевший впускное давление рп, после сжатия в отношении V1/V2 (в момент открывания клапана) не доходил до давления насыщения рнас, т.е. чтобы соблюдалось условие:
(1)
|
|
|
