книги из ГПНТБ / Линчевский Б.В. Применение вакуума в производстве стали

ном холодильнике; однако это усложняет конструкцию насоса1. Другой путь заключается в регулировании давления на входе, при этом насос работает по замкнутой схеме через байпас, соеди­ ненный с откачиваемым объемом автоматическим клапаном (см. рис. 12). Клапан под действием собственного веса (или под дей­ ствием пружины) запирает вход в насос до тех пор, пока не бу­ дет достигнуто требуемое предварительное разрежение. Во вто­ рой системе скорость вращения двигателя регулируется с по­ мощью электронного датчика, в зависимости от давления. Таким образом, обе системы позволяют сразу же включать насос, начи­ ная от атмосферного давления. При этом отпадает необходимость в различных задвижках и клапанах (для отсоединения высокова­ куумной части от форвакуумной) и значительно упрощается от­ качная система.

Сначала скорость откачки очень мала, затем, когда достига­ ется оптимальное предельное разрежение, автоматическая сис­ тема переводит насос на нормальный режим работы, и скорость откачки возрастает.

В табл. 7 приведены некоторые данные, характеризующие

Мелитопольский компрессорный завод осваивает производст­ во насосов-воздуходувок ДВН-500 и ДВН-1500 со скоростью откачки 500 и 1500 л!сек. Зависимость скорости откачки этих насосов от давления ( в сравнении с насосами других типов) показана на рис. .*14 Следует отметить, что для достижения бо­ лее глубокого вакуума, чем при 10-3 мм рт. ст., применяют двухсту­ пенчатые насосы. На рис. 15 сравниваются скорости откачки на­ сосов обоих типов, а на рис. 16 показан их общий вид. Из рис. 16

1 В. И. Кузнецов. Доклад на 2-м совещании по применению вакуума в металлургии, Москва, 1958.

30

имуществом является возможность откачки конденсирующихся паров, а также объемов без предварительной очистки газа.

На рис. 17 показана схема эжекторного насоса, используемо­ го для дегазации металла при отливке крупных слитков [24]. Установка эжекторного парового насоса оказалась в данном случае выгодней, чем использование других откачных систем, по следующим причинам.

1.Металлургический завод всегда располагает избытком па­ ра нужных параметров (давление пара, необходимого для работы эжектора, составляет 8,75 ати).

2.Эжекторный насос дешевле, чем механические насосы или система механических и паромасляных насосов.

3.Паровой эжектор отличается компактностью и может быть установлен в таком месте цеха, которое обычно не используется (например, на колонне).

4.Эжектор не имеет движущихся частей, как механические

насосы, и не требует расхода масла.

Паровой эжектор, изображенный на рис. 17, позволяет под­ держивать в процессе отливки крупного слитка в камере диа-

метром 4,5 и высотой 8,4 м разрежение порядка 0,3—0,5 мм рт. ст. при расходе пара около 3,5 т!час.

Характеристика отечественных пароэжекторных насосов при­ ведена на рис. 7. Следует упомянуть также и о другом типе эжекторного насоса, в котором в качестве рабочей среды исполь­ зуется масло. Схема эжекторного паромасляного насоса пред­ ставлена на рис. 18. По прин­ ципу работы он ничем не от­ личается от парового эжекто­ ра. Паромасляный эжектор можно рассматривать как по­ следнюю ступень вакуумного насоса, так как для его нор­ мальной работы необходимо создание небольшого предель­

преимуществ перед насосами-воздуходувками.

34

чае, если длина свободного пробега молекул достаточно велика, а это условие выполняется при создании предварительного раз­ режения порядка 0,1 мм рт. ст. Если первая ступень дуффузионного насоса работает по принципу эжектора, то величина пре­

0,2—0,3 мм рт. ст. Диффузионные насосы позволяют создавать разрежение до 10~7 мм рт. ст., причем максимальную скорость

Рис. 20. Схема диффузионного паромасляного насоса:

О — молекулы газа; ->— пары масла;

масла; 3 — концентрические паромаслопроводы; 4— к форвакуумному насосу: 5 — промежуточный район средней сте­ пени сжатия; 6 — конденсация масля­ ного пара на стенках насоса; 7 — вход в насос; 8 — водяное охлаждение; 9 — первая сжимающая ступень; 10 — вто­ рая ступень сжатия; 11 — третья сту­ пень сжатия; 12 — возврат масла в ки­

пятильник

откачки они имеют при 10-5— 10“4 мм рт. ст. Некоторые данные, характеризующие работу диффузионных насосов отечественно­ го производства, приведены в табл. 9 [20, 22, 23].

Большое значение для развития вакуумной металлургии име­ ют бустерные насосы, которые отличаются от диффузионных кон­ струкцией сопел, более высокой температурой нагрева масла и применением специального хлорированного масла. Эти насосы имеют максимальную скорость откачки в области 10-3 мм рт. ст., а диапазон их рабочих давлений лежит в пределах от 5-10-1 до 10-4 мм рт. ст. при допустимом противодавлении 1 рт. ст.

38

Следует отметить, что максимальная скорость откачки бустер­ ных насосов—средняя между скоростями откачии диффузион­ ных и ротационных насосов.

Бустерные насосы очень удобны для плавки металла в вакуу­ ме. Высокое противодавление позволяет использовать недорогие механические насосы небольшой производительности. Установ­ лено, что затраты на бустерные насосы окупаются возможностью откачки больших объемов. При правильной эксплуатации срок их службы значительно превышает срок службы механических насосов, практически он не ограничен. Бустерные насосы часто комбинируют с диффузионными, соединяя их параллельно или последовательно, что существенно увеличивает диапазон рабо­ чих давлений агрегата. Основной их недостаток состоит в том, что они не могут работать при давлении больше 10“‘ мм рт. ст., а также в возможности миграции масла из насоса в откачивае­ мый объем.

При одинаковой скорости откачки бустерные насосы легче и экономичнее механических насосов. Например, при давлении 10-2 мм рт. ст. два последовательно включенных механических насоса имеют производительность 0,7 л мм рт. ст.1сек. Вес двух насосов составляет 2,7 т, потребление электроэнергии— 18,2 кет. Паромасляный насос вместе с механическим насосом при том же давлении имеет производительность в 5,7 раза выше при затра­ те электроэнергии 14,5 кет и весе около 1000 кг.

В табл. 10 приведены данные, характеризующие работу оте­ чественных бустерных насосов. Однако их производительность не удовлетворяет возросшим потребностям, прежде всего ме­ таллургии и химии, поэтому в настоящее время разработаны новые типы насосов1 (табл. 10 а).

Следует отметить, что применяемое сейчас масло марки Г обладает низкой стойкостью против окисления, поэтому разра­ батывается новый сорт рабочей жидкости для бустеров—масло марки ВМ-3.

Выше были кратко рассмотрены типы насосов, применяе­ мых для получения разрежения до 10-7 мм рт. ст. Получение более глубокого вакуума до 10-10 и даже 10-1' мм рт. ст. дости­ гается с помощью ионизации молекул в электрическом разряде, зажигаемом в магнитном поле, либо испарением титана в ионноиспарительных и ионно-сорбционных насосах.

Сложность подобных устройств исключает их применение для металлургических целей в настоящее время, однако их исполь­ зование в металлургии ультрачистых металлов в ближайшем будущем весьма вероятно.

1 А. В. Цейтлин. Доклад на 2-й конференции по применению ва­ куума в металлургии. Москва, 1957.

39