Вакуумные насосы Рутса двухроторные

Роторные вакуумные системы (системы Рутса) состоят из двухроторных и форвакуумных насосов, они используются почти повсеместно в вакуумных установках, где в условиях среднего вакуума необходимо быстро откачать большую массу или объем газов. Они применяются в линиях первичного разрежения при создании среднего вакуума, как низковакуумные или форвакуумные насосы для высоковакуумных насосов. Некоторые двухроторные системы способны выполнять все три функции. В этом подразделе дано представление о принципах откачки, технических характеристиках и ограничениях двухроторных вакуумных насосов, а также даны рекомендации по их эксплуатации и диагностике неисправностей.

Каталог двухроторных насосов Рутса

Конструкция двухроторных вакуумных насосов

Двухроторные вакуумные насосы (механические бустерные насосы, или роторные воздуходувки) - это насосы объемного действия, в которых навстречу друг другу вращаются два ротора. Конструкция позволяет им вращаться с малыми зазорами относительно друг друга и корпуса, в котором они находятся. Роторы имеют две или три лопасти со сложным профилем (циклоидальным, спиральным или в виде сложной кривой). На рис. 1 показана типичная конструкция двухроторного насоса. Роторы установлены на подшипниках, хорошо сбалансированы и обычно развивают частоту вращения в пределах от 1800 до 3600 об/мин. Для уплотнения вала используется кромочная или торцевая уплотнительная манжета. Для ответственных видов применения выпускают насосы с герметичным уплотнением непосредственно двигателя. В одном варианте этих двигателей ротор установлен непосредственно на приводной вал и изолирован от статора герметичным уплотнением (рис. 2).

Рис. 2. Привод двухроторного вакуумного насоса без уплотнительного устройства. Ротор, изолированный от статора и атмосферы герметически уплотненной, тонкостенной оболочкой. Насос имеет обходной клапан для облегчения запуска при атмосферном давлени.

Во время откачки роторы захватывают объем газа при давлении впуска между ними и корпусом и переносят ею к выпускному отверстию с более высоким давлением (рис. 3).

Рис. 3. Принцип откачки двухроторного вакуумного насоса. Двухлопастные роторы выталкивают четыре захваченных объема (на один оборот приводного вала) в область более высокого давления.

Двухроторные насосы не имеют клапанов, работают без герметизирующих жидкостей (за исключением особых случаев), а минимальные зазоры гарантируют малый объем обратного натекания газа. Зазор между роторами поддерживается шестернями синхронизирующей передачи с минимальным боковым зазором, а зазор между торцами лопастей и торцевыми стенками корпуса контролируется за счет точного позиционирования вала в подшипниках.

Системы двухроторных насосов состоят из одного или более насосов, соединенных последовательно с механическим вакуумным насосом, имеющим сухой или жидкостный уплотнитель. Механический насос производит выпуск газов в атмосферу. Двухроторные насосы обеспечивают высокую быстроту действия при низком давлении и расширяют рабочий диапазон поддерживающих насосов в десятки раз. Соотношения ступеней (при замещении двухроторного и форвакуумного насосов) находятся в пределах от 2 до 10 или более в зависимости от рабочего давления. Двухроторные насосы обеспечивают компрессию паров, уменьшая количество обратного потока пара от форвакуумных насосов с жидкостным уплотнением. Значения предельного остаточного давления двухступенчатой системы двухроторного-механического насоса находятся в диапазоне от 10-4 до 10-2 Торр, что в значительной степени зависит от предельного остаточного давления форвакуумного насоса. Значения быстроты действия находятся в пределах от 170 м3/час до 30 000 м3/час (и выше).

На рисунке 4 приведены две типичные эксплуатационные характеристики вакуумных систем, в которых используется один и тот же двухроторный насос, но с форвакуумными насосами разной быстроты действия.

Рис. 4. Эксплуатационные характеристики вакуумной установки, состоящей из двухроторного и форвакуумных насосов с различной быстротой действия.

Принцип работы двухроторных вакуумных насосов

Как уже было сказано, откачивающее действие обеспечивается путем перемещения объема газа при низком давлении в область более высокого давления. При попадании в область выпускного давления двухроторного насоса сжатый газ диффундирует в вытесняемый объем для выравнивания давления. Повторное сжатие завершается, когда ротор повернется на 90° и межступенчатый объем между двухроторным и форвакуумным насосами вернется к первоначальному. Это действие происходит четыре раза за один оборот приводного вала, когда используются двухлопастные роторы. Вытесненный объем (максимальная теоретическая быстрота действия), м3/час, равен произведению четырех объемов между роторами на их частоту вращения (об/час).