 |
Определение быстроты действия вращательных масляных насосов
|
|
|
|
Быстрота действия вращательных масляных насосов экспериментально определяется методом постоянного объема (рисунок 17).
1 – откачиваемый объект; 2 – насос; 3 – впускной патрубок; 4- выпускной патрубок; 5 – приспособление для присоединения откачиваемого объекта непосредственно к впускному патрубку насоса
Рисунок 17 – Схема присоединения откачиваемого объекта к вращательному масляному насосу для снятия кривой откачки
Объект откачки, обычно стеклянный баллон достаточно большого объема, присоединяется к впускному патрубку насоса непосредственно без каких-либо промежуточных соединительных трубок. Насос включается, и ведется наблюдение за изменением давления в баллоне с течением времени. Выбирают баллон больших размеров из тех соображений, что при достаточно медленном (в большом объеме) падении давления улучшается точность отсчетов; промежуточных же соединительных трубок не должно быть, иначе вследствие их сопротивления протекающему газу быстрота откачки объекта не совпадает с быстротой действия насоса. К баллону 1 присоединяются манометры, измеряющие давления, создаваемые вращательным насосом (от атмосферного до порядка 10-3 мм .рт.ст.); по манометрам наблюдают за ходом откачки. Результаты наблюдения представляются в виде кривой. Эта кривая позволяет определить быстроту действия вращательного насоса при любом впускном давлении, пользуясь формулами (1) или (2), к которым и обратимся.
Двухроторные вакуумные насосы (насосы Рутса)
Области использования
Используются обычно совместно с механическими вакуумными насосами, которые обеспечивают предварительное разрежение. Применяют в системах централизованного форвакуума при откачке установок обезгаживания и сушки деталей в которых наблюдаются значительные газовыделения. Вакуумные насосы данного типа предназначены для откачки воздуха и газов, неагрессивных к серому чугуну, конструкционной стали и минеральному маслу и невзрывоопасных, то есть откачиваемая среда не должна вступать в реакцию с материалом из которого изготовлены детали насоса. Двухроторные вакуумные насосы могут применяться в следующих технологических процессах: откачка, сушка, пропитывание, дистилляция, плавка и литье, легирование, спекание. Обеспечивают давление порядка 
Па. Эти насосы не обеспечивают безмасляного вакуума, так как пары масла поступают на вход со стороны форвакуума (смазка шестерен, подшипников и т.п.).
|
|
|
Быстрота действия данных насосов 0,3 – 28000 л/с.
Обозначение ДВН – 500, ДВН – 1500
Д – двухроторный
В – вакуумный
Н – насос
цифра – номинальная быстрота действия в дм3/с (л/с) – SH.
2ДВН1500 – 2 – порядковый номер модернизации, остальное идентично.
Если насос укомплектован электродвигателем, частота вращения вала которого отличается от номинальной, то в конце обозначения насоса указывается шифр, соответствующий числу полюсов электродвигателя.
Достоинства двухроторных насосов:
- отсутствие трения в роторном механизме (не нагревается и не изнашивается);
- простота конструкции – отсутствие клапанов;
- хорошая динамическая балансировка – высокая частота вращения;
- малые габариты и масса.
Недостатки:
- недостаточная степень предельного давления;
- несовершенство процесса сжатия;
- нельзя начинать работу с атмосферного давления;
- шумность;
- перетекания газа.
Принцип работы
Насосы разработаны на базе воздуходувки Рутса (нагнетательного насоса). В овальном корпусе навстречу друг другу вращаются два ротора. Роторы выполнены с двумя или тремя фигурными лопастями. Лопасти могут быть прямыми или винтовыми (скрученными). Наибольшее применение находят ДВН с прямыми лопастями (см. рисунок 1 и 2).
|
|
|
Рисунок 1- Схемы двухроторных вакуумных насосов
Рисунок 2- Схема двухроторного вакуумного насоса
Принципиальная схема работы ДВН показана на рисунке 3.
Рисунок 3- Схема работы двухроторного вакуумного насоса
Из схемы виден процесс перехода газа (воздуха) со стороны впуска (слева) на сторону выпуска (направо). Газ передается постоянными объемами, заключенными между корпусом и впадинами роторов.
Быстрота действия ДВН определяется объемом газа, удаляемым впадинами обоих роторов в единицу времени.
Синхронное вращение роторов и зазор между ними обеспечивается синхронизирующими шестернями, которые смонтированы на валах роторов, между роторами, а также роторами и корпусом и торцами роторов и корпусом в рабочем состоянии сохраняются зазоры. Поэтому такие насосы работают без смазочного материала. Величина зазоров зависит от габаритов насоса (диаметра ротора) и колеблется от 0,1 до 0,15 мм.
Наличие зазоров позволяет задавать ротору большие скорости вращения до 3000 об/мин без опасности заедания и тем самым обеспечивать высокую производительность. Наличие зазоров также компенсирует температурные изменения размеров элементов насоса.
Наличие зазоров приводит к частичному перетеканию газа из полости нагнетания в полость всасывания (заштрихованная область на схеме).
Обратный поток газа определяется по формуле:
где 
- пропускная способность зазоров;
- давление на выходе и на входе насоса. Соответственно.
Конструктивно ДВН (см. рисунок 4) состоит из литого чугунного корпуса (10) в котором на роликовых подшипниках качения (4), образующих плавающую опору, не препятствующую тепловому удлинению роторов и на сдвоенных радиально-упорных шарикоподшипниках (14), образующих жесткую опору. Способную воспринимать двустороннюю осевую нагрузку, установлены 2 ротора (11 и 3). Роторы вращаются синхронно благодаря установке 2-х синхронизирующих косозубых шестерен (2 и 6).
Рисунок 4 – Вакуумный насос типа 2ДВН
Корпус принудительно охлаждается (водяная рубашка или поток воздуха). Для повышения производительности и достижения более глубокого вакуума используют двухступенчатые двухроторные вакуумные насосы (см. рисунок 5).
|
|
|
Рисунок 5 – Двухступенчатый насос
Основные параметры ДВН
Начальное впускное давление ДВН должно быть значительно ниже атмосферного (1 – 0,01 мм.рт.ст.). Поэтому предельное давление ДВН находится в прямой зависимости от выпускного давления, создаваемого насосом предварительного разряжения (поршневой, масляный). Предельное давление у одноступечатого 10-3 – 10-4 мм.рт.ст., а у двухступечатого - 10-5 мм.рт.ст.. Если между масляным насосом и ДВН установить азотную (вымораживающую ловушку), то можно получить остаточное предельное давление 10-5 мм.рт.ст. и ниже.
Расчетная геометрическая быстрота действия насоса определяется следующим образом: один ротор за один оборот вытесняет два объема газа:
,
где 
- наружный радиус ротора;
- длина ротора;
- коэффициент, оценивающий качество профиля (чем больше значение коэффициента, тем меньше размеры и масса вакуумного насоса для заданных условий работы и быстроты действия. Однако при больших значениях коэффициента ухудшаются прочностные характеристики ротора.)
Если число оборотов ротора в секунду обозначить через n. То за 1 секунду оба ротора вытеснят объем равный:
Так как сами роторы занимают определенный объем, зависящий от их профиля необходимо ввести поправочный коэффициент (коэффициент профиля) он равен примерно – 0,5.
Действительная быстрота действия насоса:
- коэффициент откачки =0,5.
Быстрота действия ДВН тем больше. Чем меньше пропускная способность зазоров () и чем меньше отношение 
, то есть сжатие, создаваемое насосом.
|
|
|
