Бустерный насос
Диффузионные насосы предназначенные для работы в диапазоне давлений 10-1 – 10 Па , называются бустерными. В этих насосах увеличена мощность подогревателя , применены термостойкие рабочие жидкости , что позволяет увеличить выпускное давление и сдвинуть характеристику насоса Sн = f (p) в сторону более высоких давлений.
Рисунок 22 Трехступенчатый вакуумный бустерный насос
Как показывает анализ характеристик эжекторного и диффузионного насосов, их диапазон пересекается в районе 10-2 - 10-3 . При этом можно активно рафинировать металл, и не происходит активного угара элементов.
Бустерный насос обладает большим кипятильником. Это связано с наличием эжекторного сопла Ловаля.
За счёт размеров кипятильника и другого качества масла пик откачки попадает в необходимый интервал. Масло для мощного нагрева ВМЗ ФВ (ВМ5-4).
Масло должно быть термически стойким, не должно коксоваться.
2.2.2.2.3. Эжекторный насос
В основе работы лежит сопло Лаваля.(рис 24)
Рисунок 23 Сопло Лаваля
SV=const – закон, который положен в основу конструкции сопла Лавалля. При уменьшении сечения возрастает скорость истечения газа, и в тончайшей части достигается скорость звука. При достижении скорости звука газ расширяется.
Из-за высокой скорости газа, проходящего через сопло рядом с ним возникают вихревые потоки, которые захлопывают в себя откачиваемый газ и уносят по линии откачки.
В отличии от механических насосов с масленым уплотнением эжекторные обладают большим количеством параметров. На ряду с номинальной быстротой действия, рабочим диапазоном появляются новые характеристики: наибольшее давление запуска и наибольшее давление на выходе.
Рисунок 24 основная характеристика насоса
Иными словами этот насос не может работать без «напарника».
На рис. 26 изображена схема эжекторного насоса. Насос состоит из кипятильника 1, сверхзвукового эжекторного сопла Лаваля 2, камеры смешения 5, впускного и выпускного фланцев 3 и 4. Камера смешения теплоизолирована от корпуса насоса. На выпускном патрубке имеется холодильник 6, охлаждаемый проточной водой. Сконденсировавшийся на стенках холодильника пар стекает в кипятильник по трубке 7, обеспечивающей непрерывную циркуляцию рабочей жидкости в насосе.
Рисунок 25 Принципиальная схема эжекторного насоса
Для обеспечения наибольшего давления запуска камеру откачивают механическим насосом с масленым уплотнением.
Наряду с форвакуумной откачкой камеры должна быть откачка выхода.
Водяной пароэжекторный насос
В промышленности при внепечной обработке используют пароструйные насосы работающие жидкостью, которой является перегретый пар.
В агрегатах спец. электрометаллургии используются насосы с рабочей жидкостью:
1) масло, причем к маслу предъявляются требования: теплота испарения должна быть минимальной, давление насыщенного пара минимально (упругость должна быть минимальной, чтобы сконденсировать масло на стенках). Эти параметры должны сохранятся и при нагреве и при охлаждении.
2) водяные пароструйные насосы - более 100 кг сухого воздуха в час.
В большой металлургии большее распространение получили насосы, рабочим телом в которых является перегретый пар. Они менее эффективны по сравнению с масляными насосами, но в условиях производства, в которых масло после прохождения им одного цикла было бы сильно загрязнено и подлежало бы замене, такие насосы использовать более выгодно, так как они встраиваются в систему рециркуляции воды всего завода. Но, как было сказано выше, они уступают по параметрам, а также в этом случае ограничивается число ступеней, так как пар охлаждается
В пароструйном эжекторном насосе газ захватывается паром потому, что давление в том участке струи, куда входит газ, ниже давления окружающей среды. Газ захватывается струей пара рабочей жидкости в основном в результате вязкостных явлений на границе газа и струи пара. Такой эффект не может быть непосредственно использован для получения высокого вакуума, так как давление в струе всегда должно быть значительным и струя будет распространяться в поперечном направлении, как это следует из кинетической теории.
Предельное давление эжекторных насосов достигает 10-2 мм рт. ст. Основное преимущество эжекторного насоса перед насосами других типов — простота устройства, такой аппарат нередко может быть изготовлен средствами самого потребителя. Аппарат сравнительно прост в эксплуатации. Откачка больших объемов газа эжекторными насосами может быть более экономичной, чем откачка поршневыми или вращательными насосами.
Так как кинетическая энергия струи пропорциональна квадрату скорости, то при необходимости регулировать производительность эжектора целесообразно менять не скорость, а количество подводимого вещества, поддерживая скорость неизменной. Это достигается изменением сечения входного отверстия рабочего сопла, т. е. применением регулировочной иглы у рабочего сопла .
В пароструйных эжекторах достигается значительная степень сжатия (например, при вакууме 95% степень сжатия равна 20).
Для сокращения расхода пара, требуемого для получения необходимой степени сжатия в одной ступени, применяют многоступенчатую эжекцию.
Первичный эжектор откачивает газ из реципиента, а паровоздушная смесь из эжектора поступает в промежуточный конденсатор. Значительная часть пара здесь конденсируется, и во вторичном эжекторе затрачивается работа в основном только на сжатие неконденсирующегося газа. В качестве промежуточных конденсаторов применяют противоточные смешивающие конденсаторы с барометрической трубой и с верхним отбором воздуха или поверхностные конденсаторы.
Рисунок 26 I- зависимость предельного давления p , создаваемого водоструйным насосом , от давления воды ( 1-плохой насос, 2-хороший насос) II – схема пероструйного эжекторного насоса( а – принцип действия , б- распределение давления рабочего пара и откачиваемого газа)
Недостатки пароструйных эжекторов: значительный расход пара, медленный пуск, смешение засасываемого газа с паром. Для экономии пара пароструйные насосы комбинируют с водоструйными. Вследствие того, что количество отсасываемого эжектором воздуха мало меняется с изменением его давления, в начальные моменты пуска, когда давление воздуха еще велико, а отсасываемый объем мал, насос медленно откачивает требуемый объем. Этот недостаток отсутствует у поршневых и водокольцевых насосов, засасывающих постоянный объем воздуха независимо от его давления.
Положительные качества пароэжекторного насоса: сосредоточение в небольшом агрегате огромной откачной мощности, возможность откачки запыленных и агрессивных сред, возможность применения широкого ассортимента материалов, отсутствие движущихся частей.
.