Механические вращательные насосы. Принцип работы. Применимость.

По принципу действия вакуумные насосы делятся на вращательные (механические), водокольцевые и струйные.

Вращательные вакуумные насосы с масляным уплотнением относятся к вакуумным насосам объемного действия. Наибольшее распространение получили три типа вращательных насосов с масляным уплотнением:

 пластинчато-статорные;

 пластинчато-роторные;

 плунжерные насосы.

Пластинчато-статорные насосы - обычно насосы малой производительности, пластинчато-роторные - средней производительности, плунжерные - средней и большой производительности.

Механические насосы применяют для получения вакуума от 1 н/м² (10^-2 мм рт. ст.) до 10^-8 н/м² (10^-10 мм рт. ст.). В рабочей камере простейшего механического насоса совершает возвратно-поступательное движение поршень, который вытесняет газ, создавая при обратном ходе разрежение со стороны откачиваемой системы. Поршневые насосы были первыми механическими насосами. Их вытеснили вращательные насосы. В многопластинчатом вращательном насосе всасывание и выталкивание газа осуществляется при изменении объёмов ячеек, образованных эксцентрично расположенным ротором, в прорезях которого помещены подвижные пластины, прижимающиеся к внутренней поверхности камеры и скользящие по ней при его вращении.

За счёт большой частоты вращения ротора эти насосы при сравнительно малых размерах обладают большой быстротой откачки (до 125 л/сек). Предельное давление достигает 2000 н/м² (15 мм рт. ст.) в одноступенчатых насосах и 10 н/м² (10^-1 мм рт. ст.) в двухступенчатых.

Для получения среднего вакуума чаще применяют вращательные насосы с масляным уплотнением. Их рабочая камера заполнена маслом, либо они погружены в масляную ванну. Быстрота откачки этих насосов 0,1—750 л/сек, предельное давление 1 н/м² (10^-2 мм рт. ст.) в одноступенчатых и 10^-1 н/м² (10^-3 мм рт. ст.) в двухступенчатых насосах. Масло хорошо уплотняет все зазоры, выполняет функцию дополнительной охлаждающей среды, однако при длительной работе сконденсированные пары загрязняют масло. Для предотвращения конденсации паров, возникающей при их сжатии, камеру заполняют определённым объёмом воздуха (балластным газом), который в момент выхлопа обеспечивает парциальноедавление пара в паро-воздушной смеси, не превышающее давления насыщения. При этом пары из насоса выталкиваются без конденсации. Такие насосы называются газобалластными и применяются как форвакуумные (для создания предварительного разрежения).

Двухроторные насосы имеют 2 фигурных ротора, которые при вращении входят один в другой, создавая направленное движение газа. Эти насосы обладают большой быстротой откачки и часто применяются как промежуточные (вспомогательные, или бустерные) между форвакуумными и высоковакуумными. Они обеспечивают вакуум 10^-2—10^-3 н/м² (10^-4—10^-5мм рт. ст.) при быстроте откачки до 15 м³/сек.

Во вращательных водокольцевых В. н. (рис. 3) вода центробежной силой прижимается к стенкам корпуса, образуя водяное кольцо 7 и рабочую камеру 2 (свободную от воды). Газ откачивается в результате изменения объёма рабочей камеры между лопатками ротора. Эти насосы могут откачивать смесь газа с парами воды, запылённые газы, кислород и др. взрывоопасные газы.

У наиболее распространённых вращат. В. н. (рис. 5) — насосах Геде, внутр. объём заполнен маслом, к-рое служит смазкой и препятствует натеканию воздуха в область низкого давления за счёт образования плёнки между вращающимися и неподвижными частями. Конденсация или растворение газов и паров в масле ухудшает параметры В. н. Это предотвращается напуском в рабочую камеру В. н. (после отделения её от впускного отверстия) атм. воздуха в таком кол-ве, чтобы к моменту выхлопа парц. давление паров не достигало давления насыщения.

Рис. 5. Вращательные масляные насосы: а — пластинчато-роторный; б — пластинчато-статорный; в — плунжерный; 1 — статор; 2 — ротор; 3 — разделительная пластина; 4 — пружина; 5 — выпускной клапан; 6 — рычаг; 7 — плунжер; 8 — золотник.

Классификация механических насосов:

Масляный механический вращательный – пластинчато-роторный насос 10 - 10^-1 Па

Форвакуумный механический пластинчато-роторный насос

Форвакуумный механический пластинчато-статорный насос

Форвакуумный механический плунжерный (золотниковый) насос