+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Конструкция диафрагменных насосов

Заключенный мертвый объем в камере насоса (минимальный объем камеры откачки при нахождении диафрагмы в соответствующей мертвой точке) ограничивает предельное остаточное давление одной ступени, которое связано с теоретической степенью сжатия. В дополнение к этому на практике предельное остаточное давление часто ограничивается внешней течью или внутренним обратным натеканием газа из-за временной задержки закрытия клапанов относительно соответствующей мертвой точки.

Степень сжатия выражается как отношение давления на выпуске к давлению на впуске ступени насоса:

$$k=p_{0}/p_{i}.$$

Теоретическая степень сжатия в случае нулевого потока газа определяется следующим образом:

$$k=V_{p}/V_{D} ,$$

где Vp - объем камеры откачки; VD - мертвый объем.

ступени

Рис. 3. Технические характеристики диафрагменных насосов с одной (пунктирная линия), двумя (штрихпунктирная линия), тремя (длинный пунктир), и четырьмя (непрерывная линия) ступенями при откачке азота

Типичные значения к находятся в пределах от 10 до 30.

Быстрота действия одной ступени насоса находится в пределах от 5 до 40 л/мин. Соединив максимум 8 ступеней насосов среднего размера параллельно, получают быстроту действия до 320 л/мин.

На рис. 3 показаны характеристики диафрагменных насосов с одной (пунктирная линия), двумя (штрихпунктирная линия), тремя (длинный пунктир) и четырьмя (непрерывная линия) ступенями при откачке азота. Эти кривые были получены в соответствии со стандартом DIN 28432: «Технические условия для диафрагменных насосов». Это метод обеспечивает определенные преимущества и позволяет получить те же значения быстроты действия по сравнению с результатами, полученными при измерениях согласно стандарту Pneurop (1] для роторных насосов с масляным уплотнением или вакуумных насосов Рутса в пределах экспериментальной непогрешности, равной приблизительно 3 % [2].

На рис. 4 показаны соответствующие характеристики четырехступенчатого, трехступенчатого и двухступенчатого диафрагменного насосов при откачке азота и гелия. Быстрота действия диафрагменных насосов линейно зависит от вытесненного объема, определяемого геометрией самой камеры. В первом приближении предположительно она должна быть одинаковой для всех газов. Фактически было установлено, что быстрота действия зависит от типа газа. Наблюдаемые отклонения можно отнести к влиянию динамических эффектов газа, связанных с ламинарным и турбулентным течением газов, а также к термическим эффектам, связанным с охлаждением газов, входящих в насос, и к различной теплопроводности газов [3].

Высокий процент внешних течей может ограничивать предельное остаточное давление многоступенчатых диафрагменных насосов. Поддержание течей на уровне 10-5 мм рт. ст. * л/с может достигаться посредством соответствующей конструкции, но необязательно приводить к снижению предельного остаточного давления, которое ограничивается динамической характеристикой клапанов.

ступени диафрагменного насоса

Рис. 4. Технические характеристики диафрагменных насосов с одной (пунктирная линия), двумя (штрихпунктирная линия), тремя (длинный пунктир), и четырьмя (неприрывная линия) ступенями при откачке азота

Поскольку диафрагменные насосы являются безмасляными и изготавливаются из материалов с высокой химической стойкостью, они могут использоваться для откачки агрессивных и конденсируемых растворителей. Большие количества конденсатов могут вызывать механическое повреждение и, таким образом, сокращать срок службы диафрагм и клапанов. Поэтому рекомендуется использовать газовый балласт в диафрагменных насосах, применяемых в химическом производстве. Газовый балласт уменьшает образование конденсатов и может удалить образовавшийся конденсат из насоса.

Низкий уровень шума диафрагменных насосов, как правило, менее 50 дБа, позволяет использовать диафрагменный насос в лабораториях.

Преимущества диафрагменных насосов, такие как высокая быстрота действия, низкое предельное остаточное давление, продолжительный срок службы диафрагм и клапанов, а также простое техническое обслуживание и низкие цены, обусловлены использованием САПР на стадии проектирования, точными расчетами стабильности и прочности с помощью метода конечных элементов, современным производством на станках с ЧПУ и использованием новых материалов.

Первые диафрагменные насосы уже претерпели значительные улучшения по сравнению с возвратно-поступательными поршневыми насосами с точки зрения уменьшения течей и мертвого объема. Предельное остаточное давление было сравнительно оптимальным. Основным ограничением был износ диафрагм, вызванный качанием шатуна. Кроме того, ход был сравнительно небольшим, следовательно, были ограничены быстрота действия и предельное остаточное давление на один «цилиндр». При замене качания линейным движением сокращается работа диафрагмы на изгиб, но диафрагма подвергается упругой деформации, которая нежелательна при использовании диафрагм, например, из политетрафтороэтилена (Teflon, DuPont).

головка диафрагменного насоса

Рис. 5. Головка цилиндра диафрагменного насоса в химически стойком исполнении: 1 - корпус крышки; 2 - вставка крышки (углеродное армирование, усиленное политетрафторэтиленом); 3 - клапаны; 4 - крышка головки (политетрафторэтилен с керамическим армированием); 5 - зажимной диск диафрагмы (специальная сталь с покрытием из экспериментального хлортрифторэтилена (например Halar®, Allied Chemicals); 6 - двухслойная диафрагма (политетрафторэтилен/пербунан); 7-опорный диск диафрагмы; 8 - шатун

Современные конструкции насосов характеризуются применением сравнительно длинных шатунов, которые увеличивают срок службы диафрагм в диапазоне от нескольких недель до более 5000 ч. Это стало возможным благодаря совершенствованию современных эластомеров, например ламинированных, армированных текстилем материалов. САПР и производство на станках с ЧПУ позволяют получить плавные радиусы и переходы на крышке головки цилиндров и зажимных дисках диафрагмы, имеющих существенное значение для продолжительного срока диафрагмы.

В современных устойчивых к коррозии диафрагменных насосах, используются материалы на основе политетрафтороэтилена для деталей, вступающих в контакт с парами и газами, поэтому они являются идеальными вакуумными насосами для химической лаборатории.

На рис. 5 показана конструкция головки цилиндра в химически стойком исполнении: сама крышка головки изготовлена из армированного керамикой политетрафторэтилена с высокой прочностью и устойчивостью против ползучести. Вставка крышки изготовляется из армированного углеродом политетрафторэтилена с высокой теплопроводностью для отвода теплоты, генерируемой сжатием.

Собранная головка цилиндра окружена алюминиевым корпусом для защиты от давления, возникающего в результате сжатия деталей. Эта конструкция обеспечивает долгосрочную устойчивость против ползучести политетрафторэтилена, необходимые зазоры и соответствующее сжатие диафрагм и клапанов для долгосрочного использования. В этой конструкции химического диафрагменного насоса сама диафрагма - это плоская двухслойная пластина («диафрагма-сандвич») из политетрафторэтилета/пербунана. Фольга политетрафторэтилена - это подвергнутая экструзии фольга высокой плотности, которая обладает таким достоинством, как малая газовая проницаемость. Эту диафрагму удерживает зажимной диск, покрытый полифторэластомером. Такая схема значительно сокращает деформацию диафрагмы по сравнению с диафрагмами с закладным зажимным диском. Клапаны изготовлены из полифторэла- стомера (такого как Kalrez фирмы DuPont), сочетающего в себе более высокую упругость по сравнению с политетрафторэтиленом, низкие уровни течи с высокой химической стойкостью.

Нет товаров, соответствующих выбору

Страница в разработке - прямо сейчас здесь нет актуальных товаров, соответствующих вашему выбору.
Но у нас есть эта техника. Поэтому свяжитесь с нами по телефону или Email за информацией.