Расчет вакуумных систем. Учебно-методическое пособие

Приложение 3

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ

Внастоящем приложении приводятся характеристики вакуумных насосов, необходимые для выполнения расчетов вакуумных систем. Для каждого типоразмера насоса приводится основная характеристика в виде графически представленной

зависимости Sн=f(Рн).

Графическое изображение этой характеристики по сравнению с табличной формой даёт более наглядное представление о диапазоне рабочих давлений насоса, о наличии и поведении левой и правой ветвей характеристики.

Вотдельных случаях наряду с характеристиками приводится комментарий о некоторых особенностях рассматриваемого насоса.

Последовательность размещения насосов в приложении соответствует классификации наcосов, представленной в табл. 3.1.

П.3.1. Насосы прокачивающие объемного действия

Насосы объемного действия являются, в основном, низковакуумными. Насосы, имеющие масляное уплотнение, часто используются в качестве форвакуумных.

П.3.1.1. Мембранные насосы

Мембранные насосы относятся к безмасляным средствам откачки. Насосы обладают малыми быстротами действия, способны откачивать газы и пары не реагирующие с элементами конструкции.

Мембранный насос марки НВМ-3 содержит два блока откачки, которые могут работать либо параллельно, либо последовательно.

Диаметр входа Dу=11,5мм.

Диаметр выхода Dу=11,5мм.

Характеристики насоса приведены на рис.П.3.1.1.

П.3.1.2. Жидкостно (водо) – кольцевые насосы

Жидкостно–кольцевые насосы способны работать с использованием в качестве рабочего тела как воду, так и другие жидкости, близки к воде по вязкости и давлению насыщенного пара.

51

Наиболее широко используются водокольцевые насосы. Они способны откачивать как газы, так и пары, в том числе загрязненные и запыленные.

Рис.П.3.1.1. Мембранный насос марки НВМ-3: 1 – параллельное соединение блоков; 2 – последовательное соединение блоков

На рис.П.3.1.2. приведены характеристики типоразмерного ряда водокольцевых насосов.

Диаметры условных проходов входа и выхода насосов приведены в табл.П.3.1.1.

Таблица П.3.1.1

Диаметры входа и выхода насосов

П.3.1.3. Поршневые насосы

Поршневые насосы предназначены для откачки неагрессивных по отношению к чугуну, стали и бронзе взрывобезопасных газов и

52

P,Па

Рис.П.3.1.2. Водокольцевые насосы: 1 – 3 ВВН1-3; 2 – 2 ВВН1-6; 3 – 2 ВВН1-12; 4 – 2 ВВН1-25; 5 – 2 ВВН2-50

Характеристики двух моделей поршневых насосов приведены на рис.П.3.1.3.

Диаметр входа в насосы Dу=100мм.

Рис.П.3.1.3. Поршневые насосы: 1 – одноступенчатый насос марки3ВНП-3; 2 – двухступенчатый насос марки 2 ДВНП-6

53

П.3.1.4. Пластинчато-статорные насосы

В пластинчато-статорных насосах уплотнение зазоров обеспечивается вакуумным маслом. Насосы этого типа имеют малые быстроты действия. На рис.П.3.1.4 приведена характеристика пластинчато-статорного двухступенчатого насоса марки ВН-461М.

Рис.П.3.1.4. Характеристика пластинчато–статорного насоса марки ВН-461М

П.3.1.5. Пластинчато-роторные насосы

По сложившейся традиции насосы этого типа часто называются механическими насосами с масляным уплотнением.

Среди пластинчато-роторных насосов можно выделить два основных варианта конструктивного решения: двухпластинчатые насосы и многопластинчатые насосы..

Двухпластинчатые насосы имеют масляное уплотнение зазоров, благодаря чему они могут работать в диапазоне давлений от атмосферного до 1 Па и ниже. Они способны откачивать воздух, неагрессивные к материалам конструкции и рабочей жидкости газы, парогазовые смеси, очищенные от капельной влаги. Насосы могут использоваться для поддержания рабочего давления в сосуде, а также в качестве насосов предварительной откачки и форвакуумных. приведены на рис.П.3.1.5. Наиболее распространенными являются двухступенчатые насосы. Характеристики типоразмерного ряда двухпластинчатых насосов приведены на рис.П.3.1.5.

54

Рис.П.3.1.5. Характеристики пластинчато-роторных насосов: 1 – насос марки НВР -250Д; 2 – НВР-90Д; 3 – НВР-16Д; 4 – 2 НВР-

5ДМ; 5 – НВР-4,5Д; 6 – 2 НВР-0,1Д

Диаметры условных проходов входа и выхода насосов приведены в табл. П.3.1.2.

Таблица П.3.1.2

Диаметры входа и выхода насосов

Многопластинчато-роторные вакуумные насосы не имеют масляного уплотнения зазоров. Масло в них подаётся только для смазки движущихся деталей. Насосы относятся к низковакуумным. Известны одноступенчатые и двухступенчатые насосы.

55

Характеристики типоразмерных рядов одно- и двухступенчатых насосов приведены на рис.П.3.1.6.

Рис.П.3.1.6.Характеристики многопластинчато-роторных насосов. Одноступенчатые:1 – насос марки РВН-75;2 - РВН-60;

3– РВН-30; 4– РВН-8. Двухступенчатые:5 – РВН-75-30; 6 – РВН-60-30; 7 – РВН-30-8; 8– РВН-8-8

Диаметры условных проходов входа и выхода насосов приведены в табл. П.3.1.3.

Таблица П.3.1.3

Диаметры входа и выхода насосов

Насосы, образующие двухступенчатый насос, при высоких давлениях целесообразно включать параллельно, и только по достижении давления ~7,5·103 Па переключать на последовательную

56

работу. Возможность такого переключения насосов должна отражаться на принципиальной схеме вакуумной системы.

П.3.1.6. Плунжерные (золотниковые) насосы

Плунжерные насосы в литературе и в каталогах иногда называются золотниковыми насосами и механическими насосами с масляным уплотнением. В плунжерных насосах для уплотнения зазоров используется масло. Плунжерные насосы обладают теми же возможностями, как и пластинчато-роторные насосы. Они выпускаются в одноступенчатом и в двухступенчатом вариантах. Плунжерные насосы не могут длительно работать при входных давлениях, соизмеримых с атмосферным, в основном, из-за большого выброса масла вместе с газовым потоком.

Характеристики типоразмерного ряда одноступенчатых плунжерных насосов приведены на рис.П.3.1.7.

Диаметры входа насосов приведены в табл. П.3.1.4.

П.3.1.7. Двухроторные насосы

Двухроторные насосы в отличие от всех типов насосов объёмного действия нуждаются в форвакуумной откачке.

Высокие скорости вращения роторов делают их более компактными по сравнению с пластинчато-роторными и плунжерными насосами.

Использование двухскоростных электродвигателей для привода позволяет повысить быстроты действия насосов. На рис.П.3.1.8 приведены характеристики двухроторных насосов.

Введение в конструкцию насоса устройства, позволяющего за счет перепуска воздуха с выхода на вход поддерживать постоянный перепад давлений на роторы, обеспечивает возможность включения насоса одновременно с форвакуумным. У таких насосов диапазон рабочих давлений расширяется. На рис.П.3.1.9 приведена

57

Рис.П.3.1.8. Характеристики двухроторных двухскоростных насосов: 1 – насос марки 2 ДВН-1500 при частоте вращения роторов

ω=300рад/с; 2 – 2 ДВН-1500 при ω=152рад/с; 3 – 2 ДВН-500 при ω=305рад/с; 4 – 2 ДВН-500 при ω=152рад/с

58

характеристика двухроторного насоса, имеющего перепускное устройство, конструктивно объединенного с пластинчато-роторным насосом в агрегат.

Диаметры входа и выхода насосов приведены в табл.П.3.1.4.

П.3.2. Насосы прокачивающие кинетического действия

В насосах кинетического действия импульс движения откачиваемому газу передается движущимися элементами насоса. В молекулярных и турбомолекулярных насосах это движущиеся поверхности. В струйных это струи жидкости, газа или пара. Импульс движения молекулы пропорционален её массе и скорости. В одном и том же насосе молекулы разных газов получают разные импульсы движения. Этим, отчасти, объясняется тот факт, что насосы кинетического

59