Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Основные параметры вакуумных насосов

Знание параметров вакуумных насосов является необходимым условием правильности их выбора и эксплуатации.

К основным параметрам относятся: начальное давление, наибольшее выпускное давление, предельное давление и быстрота действия.

Начальным давлением насоса называется такое его впускное давление, с которого он начинает нормально работать. Обращаясь к рисунку 3, мы видим, что, например, такие насосы, как вращательные масляные, жидкостно-кольцевые, водоструйные, начинают работать с атмосферного давления; у ряда же насосов начальное давление значительно ниже атмосферного, для них требуется насос предварительного разрежения.

Наибольшим выпускным давлением вакуумного насоса называется такое давление у его выпускного отверстия, при превышении которого насос прекращает нормальную работу ввиду прорыва газа с выпускной стороны.

Этот параметр относится к насосам, которые для выталкивания поступающего в них газа через выпускное отверстие подвергают газ сжатию; т.е. к механическим, пароструйным, ионным насосам.

Насосы, у которых наибольшее выпускное давление ниже атмосферного (двухроторные, молекулярные, пароструйные, а также ионные), своим выпускным отверстием присоединяются к впускному отверстию насоса предварительного разрежения (рисунок 4).

1 – пароструйный насос; 2 – насос предварительного вакуума; 3 - кран

Рисунок 4 – Схема присоединения пароструйного насоса

Ввиду того, что момент достижения требуемого начального давления практически совпадает с моментом достижения необходимого выпускного давления, в справочниках по указанным насосам приводится значение только наибольшего выпускного давления.

Для таких насосов, как сорбционные (адсорбционные и ионно-сорбционные), а также конденсационные или криогенные, в которых выталкивания газа за пределы насоса не происходит, а используется химическое или физическое связывание поступающего в насос газа, выпускное отверстие вообще не требуется; насос предварительного разрежения в этом случае присоединяется к вакуумной системе независимо от основного (рисунок 5) и используется лишь для предварительного снижения давления в вакуумной системе до начального, т. е. необходимого для начала нормальной работы основного насоса, после чего насос предварительного разрежения, как выполнивший свою роль, от вакуумной системы изолируется.

1 – сорбционный насос; 2 – насос предварительного вакуума; 3 - кран

Рисунок 5 – Схема присоединения сорбционного насоса

Предельным давлением вакуумного насоса называется то его впускное давление, которое достигается насосом после достаточно длительной откачки вакуумной системы, не имеющей ни натекания извне, ни газовыделения внутренних стенок. Предельное давление можно называть также предельным вакуумом.

Наличие нижнего предела давления, достигаемого насосом, объясняется тем, что в процессе работы насоса по мере снижения давления в вакуумной системе рано или поздно наступает момент, когда газовый поток, поступающий из откачиваемого объема в насос, становится равным обратному потоку газообразных веществ, поступающему из насоса в откачиваемый объем, и насос начинает работать вхолостую.

Причинами обратного потока могут быть: газоотделение с внутренних стенок насоса, их несовершенная герметичность, выделение газов, растворившихся в рабочих жидкостях.

В механических насосах сказывается также влияние так называемого вредного пространства, т. е. участка внутри насоса, из которого трудно полностью вытеснить попадающие в них газы.

Также рабочие жидкости насосов сами являются источниками паров, поступающих из насоса в вакуумную систему. Очевидно, что в связи с этим предельное давление, создаваемое насосом, является, вообще говоря, суммой парциальных давлений не только остаточных газов, но и паров рабочей жидкости; однако ввиду того, что рабочие жидкости могут быть различного качества, не связанного с качеством самого насоса, предельный вакуум как параметр для всех насосов, кроме масляных пароструйных, оценивается только по парциальному давлению остаточных газов без учета давления паров рабочих жидкостей.

Для исключения влияния этих паров при определении предельного давления как параметра насоса давление паров снижают при помощи специальных ловушек; при отсутствии ловушек давление измеряется компрессионным манометром, не отзывающимся, на наличие в вакуумной системе конденсирующихся паров, в том числе и паров рабочих жидкостей вакуумных насосов.

В связи с различием в быстроте снижения давления в откачиваемом объекте и у входа в насос следует различать понятия о быстроте откачки объекта и быстроте откачивающего действия насоса. Быстротой откачки объекта называется объем газа, поступающий в единицу времени из объекта в вакуумпровод при давлении р₁ в откачиваемом объекте.

Так как быстрота откачки объекта с изменением давления, изменяется, то ее значение приходится относить к определенному моменту времени; в следующий момент в связи с изменением давления в объекте быстрота его откачки может принять другое значение. Поэтому для определения быстроты откачки объекта надо брать бесконечно малый промежуток времени dt, в течение которого из откачиваемого объекта в вакуумпровод входит бесконечно малый объем газа dV₀ (рисунок 6).

1 – откачиваемый объект; 2 – насос; 3 – вакуумпровод; 4 – впускной патрубок насоса; 5 – выпускной патрубок насоса

Рисунок 6 – Простейшая вакуумная система

Следовательно, если быстроту откачки объекта обозначить через S₀, то по определению при данном давлении в объекте (р₁).

Быстротой откачивающего действия или, быстротой действия вакуумного насоса при данном впускном давлении называется объем газа, поступающий в работающий насос в единицу времени при этом давлении.

Так как быстрота действия насоса с изменением давления, вообще говоря, изменяется, то для выражения быстроты действия насоса также надо брать бесконечно малый промежуток времени dt, в течение которого в насос входит бесконечно малый объем газа dV_H, измеряемый при впускном давлении р₂ (рисунок 6).

Следовательно, обозначив быстроту действия насоса через S_H, можем по определению написать:

при впускном давлении (р₂).

По аналогии с величинами S₀ и S_н можно говорить, что быстрота действия вакуумной системы в любом данном сечении вакуумпровода равна при давлении р в этом сечении, причем dV является объемом газа, проходящим через сечение вакуумпровода за промежуток времени dt и измеряемом при том же давлении (р).

В справочной литературе по насосам часто указывается только одно значение быстроты дейстия, относящееся к такому впускному давлению или области давлений, при которых быстрота действия данного насоса максимальна. Для характеристики работы насоса в отношении его быстроты действия этих указаний не всегда бывает достаточно, так как при практическом использовании насосов бывает необходимо также знать, при каких давлениях насос той или иной конструкции имеет и малые значения быстроты действия. Наиболее полное представление об изменении быстроты действия насоса S_Н в зависимости от впускного давления р₂ можно получить из рассмотрения соответствующей этому насосу кривой S_H = f(p₂).

Что касается производительности насоса Q_H, то, если известна быстрота действия S_H при данном впускном давлении р₂, ее всегда можно вычислить как произведение

Кроме перечисленных основных параметров существуют дополнительные параметры вакуумных насосов: потребляемая мощность двигателя или подогревателя, число оборотов поршня в минуту (у вращательных насосов), количество заливаемой рабочей жидкости (если она используется в насосе), расход охлаждающей воды (если насос требует принудительного охлаждения), размеры насоса, число ступеней откачки и т.п.