Водокольцевой вакуумный насос принцип работы

Вакуумный водокольцевой насос (ВВН) – как работает и где применяется

Сегодня, где требуется откачивание газообразной среды различного типа, активно используется технология вакуумирования. Для выполнения данной задачи применяются вакуумные насосы. Их модификаций сконструировано, в зависимости от потребностей покупателей, немало. Наиболее часто используемыми являются устройства, именуемые, как вакуумный водокольцевой насос (ВВН).

Общие данные о вакуумных водокольцевых насосных агрегатах

Водокольцевой вакуумный насос – агрегат, работающий в области глубокого вакуума, поэтому среди множества механических объемных вакуумных насосов он и приобрел широкую популярность. По устройству в некоторой степени схож с пластинчато-роторным, в основе конструкции которого, находится ротор. В нем изменение рабочего объема происходит благодаря погружению пластин ротора в чистую воду.

Функционируют благодаря созданию центробежных сил в рабочей камере. Жидкость прижимается к стенкам цилиндра, образуя кольцо. Получая импульс вращения от ротора, вакуумные жидкостно-кольцевые механизмы создают область вакуума в диапазоне 105-102 Па – 90-95% (или низкого давления). Более высокий вакуум образуется при замене жидкости с повышенной точкой кипения и дальнейшего охлаждения откачиваемого воздуха.

Они обладают массой преимуществ:

  • простота устройства;
  • резистентность относительно примесей в газообразной транспортируемой среде;
  • низкая чувствительность к загрязнениям;
  • отсутствие масляных включений в откачиваемом газе;
  • большой моторесурс благодаря отсутствию трущихся уплотнителей.

К недостаткам относят: необходимость периодического проведения обслуживания сервисной жидкости, необходимость охлаждения рабочей жидкости для снижения давления ее паров, потеря воды с отходящими газами, необходимость ее улавливания или рециркуляции.

Интересный факт. Данное устройство было изобретением Льюиса Нэша. Патент на техническое решение был выдан в 1914 году.

Назначение и область применения

Основное назначение водокольцевых вакуумных насосов заключается в откачке неагрессивных паров и газов с целью образования вакуумной среды в закрытых аппаратах. Рабочей средой данного типа насосного оборудования является исключительно вода.

Область применения включает довольно «богатый» и разнообразный спектр – это и медицинская, и микробиологическая, нефтяная, целлюлозно-бумажная, газовая, парфюмерная и прочие сферы. Например, с их помощью ускоряется процесс сушки табака, на кондитерских фабриках ускоряется варка карамели, упрощается процесс дегазации масел растительного происхождения, а также мыловаренное производство.

Благодаря экономичности, отсутствию высокоточных деталей, надежности, долговечности, простоты обращения, безотказности в работе различные отрасли народного хозяйства отдают предпочтение именно вакуумным жидкостно-кольцевым насосным установкам. В химической промышленности насосы выполняют следующие операции:

  • массобмен;
  • вакуумная пропитка при создании электродвигателей, трансформаторов, кабелей, конденсаторов;
  • сушка синтетических волокон, полиэтилена, аминопластов, органических растворителей;
  • кристаллизация и дистилляция азотных удобрений, красителей;
  • сорбирование, растворение вредных жидкостей и газов;

В сфере строительства принимают участие в транспортировании цемента и других сыпучих материалов, дегазации керамики и глины. Насосные агрегаты применяются в качестве установок для проведения хирургических операций, при изготовлении и хранении медицинских лекарственных препаратов. В оптике необходимы для вакуумного алюминирования зеркал, просветления. Металлургическая область непредставима без вакуумных водокольцевых устройств, используемых для плавки/переплавки металлов.

Консервирование продуктов, опреснение воды, приготовление при пивоварении солода, выпаривание при создании сахара, ректификация винно-водочных изделий и другие задачи пищевой промышленности также выполняются за счет вакуумных механизмов водокольцевого типа. В сельском хозяйстве применение вакуумного водокольцевого насоса (ВВН) облегчает такой процесс, как доение, они выступают здесь как оборудование для доильных аппаратов. Механизмы способствуют транспортировке зерна, муки.

В ряде производств ВВН – единственно приемлемые типы машин. Системы термоядерного синтеза и вакуумные печи плавки титана – требуют эксплуатации только водокольцевых насосов. На ТЭС функционирование таких приборов в паротурбинных установках для откачки паровоздушной смеси приводит к уменьшению расходов воды. Для создания противопожарной безопасности на газовых и нефтяных месторождениях каждый год требуется свыше двух тысяч подобных устройств. И это лишь несколько хозяйственных направлений, где потребность в ВВН все более возрастает.

Основные сведения о вакуумных насосах (видео)

Вакуумный водокольцевой насос – особенности устройства и работы

Жидкостно-кольцевой механизм представляет собой барабан цилиндрической формы, имеющий входное-выходное отверстия. Вокруг отверстий расположено кольцо в виде прокладки. В него поступает газ, а затем выходит в очищенном состоянии. Внутри кольца имеется ротор с лопатками, разделяющими рабочую полость на части неравного объема. Данные элементы являются единственно движущейся частью.

Все детали насоса расположены таким образом, чтобы не соприкасаться друг с другом, что предотвращает износ деталей и исключает необходимость проведения ремонтных работ. Ремонт – крайняя редкость благодаря еще и тому, что водокольцевой вакуумный агрегат смазывается рабочей жидкостью. В смазке маслом нуждаются лишь подшипники ротора. В других видах механических вакуумных насосов смазывать приходится шестеренки и другие компоненты, которые, как и клапаны, отсутствуют в ВВН.

Конструктивное исполнение, как правило, горизонтальное с осевым направлением газа через выхлопное и всасывающие окна. В качестве материалов исполнения выступают: сталь и чугун.

Особенность принципа работы водокольцевого вакуумного насоса заключается в том, что газ сжимается благодаря жидкостному кольцу, движущемуся за счет рабочего лопаточного колеса. Машина перед пуском заполняется до оси водой. Ротор, установленный в стороне от центра, во время вращения между жидкостью (прижимающейся под действием центробежной силы к стенкам барабана), образует полость разряженного вакуума. Она по виду напоминает серп.

Серпообразное пространство разделяется на специальные ячейки лопастями рабочего колеса. Объем ячеек изменяется под воздействием угла поворота рабочего колеса. При его повороте под определенным углом происходит увеличение объема рабочих ячеек, они соединяются с всасывающим окном, а затем через него заполняются откачиваемым газом. При достижении максимального объемного значения, они отсоединяются от окна всасывания.

Сжатие газа осуществляется при дальнейшем повороте колеса и уменьшении, соответственно, объемов рабочих ячеек. Достигнув конкретного угла поворота, колесо способствует соединению ячейки с выхлопным окном. Через него газ выталкивается в нагнетательный парубок.

Для стабилизации температурного режима жидкостного кольца, на постоянной основе вводятся новые холодные порции воды. В случае возникновения излишка жидкости в жидкостном кольце, в отделитель через выхлопное окно и трубопровод происходит ее отведение. За привод ВВН отвечает электродвигатель.

В зависимости от моделей, внедрив вакуумный водокольцевой насос, вы можете рассчитывать на следующие параметры:

  1. Скорость откачки – 1,1-12 куб.м в минуту и более.
  2. Мощность двигателя – 4-40 кВт и более.
  3. Масса устройства может составлять от 25 кг до 2 т и более.

Виды вакуумных жидкостно-кольцевых механизмов

Вакуумные жидкостно-кольцевые механизмы классифицируются на: одноступенчатые и двухступенчатые. Первые оснащаются одной-двумя рабочими камерами, двухступенчатые – исключительно двумя. Одноступенчатые однокамерные, как правило, обладают небольшой мощностью, имеют низкую производительность, соответственно, и низкую стоимость, тогда, как двухступенчатые ВВН относятся к повышенной ценовой категории, обладая высокой производительностью и мощностью.

Одноступенчатые двухкамерные насосы работают по принципу однокамерных агрегатов, встречаются и некоторые модификации. Помимо двух камер они укомплектованы двумя парами патрубков, в результате чего снижается скорость вращения, износ подшипников.

Предпочтение двухкамерным двухступенчатым приборам отдается в случае необходимости большей очистки, повышенной глубины вакуума. Базовая модификация характеризуется наличием во второй камере дополнительной лопаточной машины, манифольда, соединяющим камеры, осуществлением повторной обработки газа.

Читайте также  В основу принципа работы трансформатора положен

Популярные производители и модели

Водокольцевые вакуумные насосы на рынке представлены и отечественным, и зарубежным производителем. Отечественные ВВН не уступают зарубежным аналогам.

Производством подобных насосов занимаются:

  1. ООО Ватерпас.
  2. Sterling SIHI.
  3. Samson.
  4. Dolphin LB Busch.
  5. NASH.
  6. ОАО Вакууммаш и др.

Наиболее популярными моделями оказались: ВВН1-075 У4.2, ВВН1-1,5, ВВН1-6, 2ВВН1-0,8 У4.2, ВВН1-25, ВВН2, ВВН3, ВВН1-50ТН, ВВН1-12ТМ.

Водокольцевой насос принцип работы

Водокольцевой вакуумный насос. Принцип работы

Работа водокольцевого насоса заключается во вращении лопастей ротора, которые располагается в специальном кожухе. При увеличении угловой скорости вращения элементов возникает центробежная сила достаточная для получения водяного кольца вокруг ротора и ряда незаполненных жидким веществом каналов, которые разделяются лопастями.

Если ротор располагается эксцентрично относительно кожуха, то каналы будут также изменяться по объёму: одна часть из них уменьшиться, а другая — увеличится

Если выполнить в торце крышки кожуха 2 отверстия, то через них будет осуществляться всасывание (там, где объём каналов возрос) и нагнетание воздуха (где объём снизился).

В то же время, для разделения области входа и выхода воздуха необходимо чтобы водяное кольцо прикасалось к верхней части ступицы ротора. Внизу же лопасть насосного устройства должна размещаться внутри слоя водного кольца.

Для высокого качества работы необходимо, чтобы отверстие входа воздуха имело большие размеры, нежели отверстие выхода.

Конструкция водокольцевого насоса должна иметь как можно меньше неплотных участков у торцевых стенок, это позволит выполнять работу с максимальным КПД.

Конструкция устройств

Стандартная комплектация насосного оборудования включает в себя:

  • Непосредственно насос.
  • Втягивающий и выводящий патрубки.
  • Трубопровод для всасывания.
  • Выводящий трубопровод.
  • Приёмный бак (принимает воздух и использованную воду).
  • Выхлопная трубка (размещается на приёмном баке).
  • Трубка для новой воды.
  • Сливной патрубок (позволяет выполнять слив жидкости из бака для приёма).

Основные параметры

  1. Подача от одного до пятидесяти кубических метров.
  2. Производительность двигателя от двух до ста киловатт.
  3. Скорость работы двигателя от 760 до 1550 оборотов в минуту.
  4. Вес прибора может быть 75 до 2650 килограмм (зависит от конкретной модели оборудования).

Принципиальная схема насоса показана на рисунке.

Для работы насос необходимо частично заполнить жидкостью. Ее уровень должен достигать оси вала.

Рабоче колесо 1 установлено в корпусе 2 с эксцентриситетом. При вращении колеса, жидкость под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 3. Таким образом жидкость образует кольцо, которое вместе с корпусом насоса и втулкой колеса создают рабочую полость, разделенную лопатками на ячейки.

При вращении колеса объем ячеек в зоне всасывания увеличивается, в результате газ засасывается в насос, в зоне нагнетания объем ячеек уменьшается, газ вытесняется из насоса.

Для поддержания постоянного объема жидкости в насосе и ее охлаждения, на уровне насоса устанавливают бак. Жидкость из бака может поступать в насос, уровень поддерживается регулятором.

Водокольцевые насосы производятся для прокачки не только воды, но и масел. Некоторые модели широко используются в парфюмерной области. Также есть модификации, которые востребованы на предприятиях по переработке молочных продуктов. К основным параметрам устройств следует отнести мощность двигателя, плотность жидкости, а также пороговое давление.

Принцип работы насоса водокольцевого типа построен на вращении пластин. За счет этого внутри камеры устройства создается большое давление. Для вращения вала используется статор. У насосов штуцер установлен с головкой. Для того чтобы патрубок прочно фиксировался, имеется защитное кольцо. Жидкость в камеру насоса попадает через входное отверстие. После прогонки она поступает в канал. В завершение вся жидкость прокачивается через патрубок.

Сферы деятельности

  • Металлургия;
  • Химическая промышленность;
  • Машиностроение;
  • Пищевая промышленность;
  • Сельское хозяйство;
  • Целлюлозно-бумажная промышленность;
  • Газовая и многие другие.

Устройство и принцип работы

В своей работе прибор использует принцип завихрения рабочей жидкости, что, в свою очередь, создает вакуум. С помощью вращающегося ротора с лопастями жидкость за счет центробежной силы начинает вращаться по кругу, образуя кольцо. Эти приборы еще называют насосами глубокого вакуума, так как они работают при 100 Паскалях и ниже.

Принцип работы ВВН довольно прост:

  1. Ротор с лопастями находится со смещением от центра корпуса, что при вращении создает рабочую полость с низким давлением.
  2. Лопасти устроены так, что в процессе работы они разделяют откачанную среду на части, различные по объему.
  3. Затем они проходят по ячейкам, сжимаясь до необходимых размеров, и выпускаются через выходное отверстие.

При этом процессе идет постоянная потеря жидкости вместе с выпущенными сжатыми газами. Для этого конструкцией предусмотрен еще и сепаратор, который разделяет жидкость и воздух.При прохождении воздуха через завихрение происходит его очистка, поэтому его уместно использовать там, где среда загрязнена и очищение будет целесообразно.

Единственной деталью, которая может подвергаться нагрузке и возможной замене, является подшипник, который нуждается в дополнительной смазке. Все остальные детали смазываются рабочей жидкостью.

В чем заключаются принципы работы водокольцевых вакуумных насосов?

На сегодняшний день в самых различных отраслях промышленности нашли широкое применение жидкостно-кольцевые вакуумные насосы.

Водокольцевой вакуумный насос промышленного типа

Дело в том, что многие технологические и химические процессы на производстве должны проходить не под атмосферным нормальным давлением, а в разреженной среде, т.е. в вакууме. Именно для создания среды с необходимым уровнем давления и предназначены вакуумные насосы.

1 Назначение и особенности

Водокольцевые вакуумные насосы работают за счет создания центробежных сил в рабочей камере. Они откачивают газы за счет образования кольца в камере, через это кольцо внутри насоса образует облать вакуума или крайне низкого давления.

После начала работы насос способен втягивать в себя воздушные или газовые потоки, а затем запускать их в нужном направлении, причем уже очищенными и готовыми к дальнейшей эксплуатации. Именно поэтому такие устройства часто еще называют водно-воздушными.

Сферы применения вакуумных насосов:

  • машиностроение;
  • металлургия;
  • химическая промышленность;
  • деревообрабатывающая промышленность;
  • пищевая промышленность;
  • сельское хозяйство и другие.

Устройство и принцип работы вакуумных насосов отличаются в зависимости от задач, которые перед ними ставятся. Например, вакуумные мембранные насосы (сокращенно НВМ) используются в основном для газов и парогазовых смесей, в которых нет капельной влаги, а также отсутствуют примеси в виде твердых частиц.

Их особенностью является то, что они могут использоваться только в пожаробезопасных процессах и считаются экологически чистыми. НВМ является безмасляным устройством и представляет собой корпус, в котором находятся один электродвигатель и две несоединенные друг с другом ступени.

Водокольцевой насос из линейки ВВН

В отличие от НВМ, жидкостно-кольцевые вакуумные насосы могут использоваться во всех отраслях, в том числе пожароопасных. Рассмотрим принцип работы жидкостно-кольцевые вакуумных насосов на примере водокольцевого агрегата.
к меню ↑

1.1 Устройство и принцип работы

Водокольцевой насос представляет собой цилиндрический барабан с входным и выходным отверстиями, вокруг которых имеется уплотнительное кольцо в виде прокладки (в которое соответственно поступает неочищенный газ и потом выходит очищенный). Внутри него находится ротор с лопатками.

Перед началом работы насос наполняют рабочей жидкостью (в нашем случае водой). Ротор расположен немного в стороне от центра и во время его вращения между водой, которая под действием центробежной силы прижимается к стенкам цилиндра, и ротором образуется полость разреженного вакуума, напоминающая по виду серп. Это и есть рабочая полость устройства.

Читайте также  В чем заключается работа плотника?

Так как лопатки ротора расположены неравномерно, то они делят рабочую полость на части неравного объема. Из-за разницы давлений газ проходит в центр устройства, очищается с помощью водно-кольцевого механизма и заполняет ячейки между лопатками ротора.

При последующем движении эти ячейки соединяются с выходным отверстием, куда выходит уже очищенный газ. Так как ротор вращается непрерывно, то и процесс очистки тоже является непрерывным, что позволяет проводить очистку без потерь времени и энергетических ресурсов.

Вакуумные водокольцевые насосы (ВВН) сегодня широко применяются во многих сферах хозяйствования. Они имеют ряд преимуществ, таких как:

  • надежность;
  • экономичность;
  • простота конструкции;
  • простота в обращении;
  • долговечность;
  • ремонт без особых затрат.

Схема принципа действия водокольцевого насоса

К несомненным плюсам применения водно-кольцевых насосов можно отнести простоту конструкции, отсутствие высокоточных деталей. В ВВН единственной движущейся частью является ротор с лопастями, все детали данного водокольцевого насоса не соприкасаются друг с другом, соответственно нет износа деталей и нет необходимости проводить ремонт.

Еще один интересный момент в том, что водно-воздушные водокольцевые насосы смазываются рабочей жидкостью и по этой причине их ремонт становится крайней редкостью. Также в ВВН отсутствуют клапаны (часто нуждающиеся в замене), шестеренки (которые постоянно требуют смазки и замены за счет стирания).

А так как водокольцевой насос имеет рабочей жидкостью воду (один из немногих недорогих, общедоступных и восполняемых ресурсов), то единственной частью водокольцевого насоса нуждающейся в смазке являются подшипники ротора.

Если водокольцевой насос работает с газами, в которых много примесей различных твердых частиц (пыли, песка и др.), то уплотнительное кольцо и прокладки могут потребовать замены, так как будут повреждаться данными твердыми частичками.

Важно убедится в том, что уплотнительное кольцо и все сальники в насосе находятся в нормальном состоянии, потому как их выход из строя приводит к серьезным проблемам и угрозе поломки всего механизма.

Все вышеперечисленное в совокупности делает водокольцевой вакуумный насос устройством простым и неприхотливым в эксплуатации, надежным, экономичным, невысокой стоимости.

2 Основные характеристики

Водокольцевой вакуумный насос ВВН 1-3

Теперь рассмотрим основные свойства и параметры, которые демонстрируют водно-воздушные водокольцевые насосы во время работы.

Водокольцевые вакуумные насосы имеют следующие основные характеристики:

  • скорость откачки варьируется от 1,1 м 3 /мин до 12 и более м 3 /мин;
  • мощность двигателя от 4 кВт до 40 и более кВт;
  • габариты меняются соответственно;
  • вес разнится от 25 кг. до 2000 кг. и более.

На сегодняшний день водокольцевые вакуумные насосы на рынке представлены как отечественного так и зарубежного производства.

Стоит отметить, что из-за простоты конструкции отечественные ВВН составляют достойную конкуренцию зарубежным аналогам. Они долговечны и могут быть использованы в любой хозяйственной сфере. Наиболее популярными моделями отечественного производства являются: ВВН1-1,5, ВВН2, ВВН1-6, ВВН1-12, ВВН1-25, ВВНЗ.

Водокольцевые вакуумные насосы – назначение, устройство, принцип действия

Водокольцевые вакуумные насосы – назначение, устройство, принцип действия

Чтобы удовлетворить различные потребности создали множество модификаций:

  • турбомолекулярные;
  • пластинчато-роторные;
  • мембранные;
  • винтовые;
  • двухроторные;
  • спиральные;
  • водокольцевые.

Самое большое распространение среди них получил последний тип насосов.

Что же собой представляет ВВН? Это аппарат, который выполняет работу в условиях вакуума или низкого давления. Он откачивает неагрессивные по отношению к чугуну газы или пары. Рабочей жидкостью для подобных устройств является вода. Агрегат очищает эти вещества и выводит в трубопроводы или резервуары. Откачивание совершается за счет периодического изменения объёма рабочей камеры. В данном устройстве это происходит благодаря опусканию пластин ротора в жидкость (из-за этого ВВН иногда называют жидкостно-вакуумными насосами).

Такие аппараты обладают рядом преимуществ над своими «коллегами»:

  • простота устройства;
  • легкость в обслуживании;
  • долгий срок работы;
  • экономичность;
  • копротивление к примесям, которые присутствуют в газах;
  • устойчивость к загрязнениям;
  • исключение масляных добавок к газам.

Особенностью такого насоса является то, что единственная часть, которая в нем вращается, есть ротор и его лопасти. Благодаря этому другие части и узлы не соприкасаются при работе, что способствует гораздо меньшему износу и долгому сроку службы.

К недостаткам можно отнести периодическую нужду в обслуживании воды и ее охлаждении, чтобы снизить давление.

Принцип работы водокольцевого вакуумного насоса

В вакуумных насосах сжатие газов происходит благодаря жидкостному кольцу, которое приводится в движение лопастями рабочего ротора, имеющего эксцентричное положение относительно корпуса.

Перед тем, как запустить агрегат, его до оси заполняют водой. Когда ротор начинает вращение, вода отталкивается к корпусу лопастями. Так создается жидкостное кольцо. Между ним и колесом образуется свободное пространство, разделенное на рабочие ячейки, которые имеют переменный объём, зависящий от угла поворота рабочего колеса. На угле, при котором объём ячейки увеличивается, они присоединяются к всасывающему окну. Через него идет заполнение откачиваемым газом. При достижении максимального объёма, ячейка отсоединится от окна. Дальше во время поворота колеса с уменьшением объёма ячейки газ начнёт сжиматься. При достижении определенного угла поворота происходит соединение ячейки и нагнетательного окна, через которое выйдет газ из-за дальнейшего уменьшения объёмов ячейки.

Приведение жидкостно-кольцевого насоса производится через электродвигатель. Его вал присоединяется к валу двигателя с помощью упругой муфты. Благодаря тому, что газ сжимается, между ними происходит теплообмен. Соответственно жидкость перенимает большую часть тепла газа. Чтобы избежать нарушения стабильности жидкостного кольца, нужно непрерывно вводить новые порции охлажденной воды.

Из-за того, что между веществами происходит хороший теплообмен, можно откачивать воспламеняющиеся газы и смеси. А из-за жидкостного кольца создается возможность откачивания газов с содержанием паров, капельной жидкости и твердых инородных тел. Если правильно подобрать рабочую жидкость, то можно осуществлять откачивание агрессивных газов.

Водокольцевые вакуумные насосы бывают двух основных видов: одноступенчатого и двухступенчатого. У первых, как правило, одна рабочая камера, а у вторых – две. Одноступенчатый насос имеет меньшую мощность и более низкий уровень производительности в отличие от двухкамерных собратьев. На этом и базируется разница в цене. В двухступенчатом аппарате можно добиться лучшей очистки и повышенной глубины вакуума. Только при необходимости подобных условий стоит отдавать предпочтение таким агрегатам, так как стоимость на них достаточно велика.

Познавательное видео про водокольцевые вакуумные насосы

В данном видео рассмотрены особенности сборки водокольцевых аппаратов. Так же подробно изображен принцип работы и показаны примеры.

Ведущие зарубежные производители

Одной из лидирующих торговых марок среди производителей ВВН считается итальянская фирма Pompetravaini.

На основе данных насосов изготавливают вакуумные системы, состоящие из вакуумных насосов, водоотделителя, теплообменника высокой температуры с арматурой, установленной в общую раму.

Следующей компанией является Finder Group. Эта итальянская фирма имеет уже 50 лет истории, что не может не говорить о ее качестве. Одни из самых важных достоинств, которыми обладают аппараты данного производителя, следующие: универсальность, высокий уровень надежности, минимальные затраты на эксплуатацию, отсутствие шума и вибраций при работе.

Также полувековой опыт в производстве данных аппаратов имеет немецкая компания Bush. Им принадлежит известная серия водокольцевых вакуумных насосов Dolphin. Они добились широкого применения во всех отраслях производства, потому что легко адаптируются под работы разных уровней сложности и могут функционировать непрерывно.

Главные преимущества ВВН от данной компании:

  • надёжность;
  • ориентация на конкретные задачи;
  • различные конструкции.

Последний рассматриваемый представитель на рынке жидкостных вакуумных насосов уже более 110 лет. Оборудование компании Elmo Rietschle сохраняет номинальные показатели в любых условиях. Это достигается из-за моноблочной структуры, отсутствию быстро изнашивающихся деталей, использованию антикоррозионных материалов и нанесению керамики на внутренние поверхности, которые подвергаются воздействиям агрессивных веществ.

Сравнение отечественного и зарубежного производителя

Хороших отечественных производителей водокольцевых вакуумных насосов достаточно много: ОАО «Вакууммаш», ОАО «Ливгидромаш», ООО «Компрессормаш» и другие.

Они не только занимаются производством аппаратов, но и осуществляют их доставку, могут заниматься их ремонтом и обслуживанием, изготавливают запасные части. Это облегчает эксплуатацию и ремонт ВВН, так как с запчастями для зарубежной техники могут возникнуть проблемы.

Зарубежные компании превосходят отечественные в использовании материалов для изготовления агрегатов. Отечественный производитель предпочитает чугун и обычную сталь. Но это также влияет и на итоговую стоимость оборудования.

Как видите, есть и существенные «преимущества» в покупке отечественных аппаратов, но есть и факторы, говорящие в пользу зарубежья. Поэтому каждый должен решать для себя сам.

Водокольцевой вакуумный насос. Принцип работы.

Водокольцевой вакуумный насос (ВВН) – низковакуумный ВН, тип жидкостно-кольцевых насосов (ЖКВН), где рабочая жидкость – вода (в ЖКВН могут использоваться любые жидкие вещества: кислоты, органика, щелочи и т.д. в зависимости от состава газа, который нужно откачать из системы, и технологического процесса).

Водокольцевой вакуумный насос. Принцип работы и схема насоса простого действия.

Наиболее распространены ВВН простого действия, в которых отвод (нагнетание) и подвод (всасывание) газа происходит вдоль оси. В таких конструкциях (рис. 1) литое рабочее лопаточное колесо 1, установленное с эксцентриситетом относительно цилиндрического корпуса 2, который заполняют водой до центра колеса, уровня A-A. Ротор быстро вращается (1000..3000 об/мин) — радиальные лопатки приводят в движение воду, которая силами инерции отбрасывается к поверхности корпуса и образует водяное кольцо 4. Формируется полость в форме полумесяца, которую лопатки делят на рабочие ячейки 3.

Рисунок 1. Схема ВВН простого действия

1 – рабочее лопаточное колесо; 2 – цилиндрический корпус; 3 – рабочие ячейки; 4 – водяное кольцо; 5 – окно всасывания; 6 – окно нагнетания; 7 — мертвый объем

Так как оси колеса и водяного кольца не совпадают, объем ячеек при вращении непрерывно изменяется. Когда он растет — давление падает и через окно всасывания 5 из откачиваемого объема, например, вакуумной камеры, затекает порция газа. Когда уменьшается — происходит процесс внутреннего сжатия (давление растет). Окно нагнетания 6 расположено так, что при соединении с ним объем ячеек продолжает сокращаться, благодаря чему газ поступает на нагнетание за исключением небольшой части ячейки 7 (мертвого объема), из которой он возвращается на всасывание.

Предельное остаточное давление ЖКВН определятся величиной мертвого объема и давлением насыщенных паров рабочей жидкости. Для воды это давление составляет около 10 3 Па.

Максимальная быстрота действия определяется объемом ячеек и величиной перетеканий с нагнетания на всасывание (в том числе и из мертвого объема).

Водокольцевой вакуумный насос. Принцип работы ВВН двойного действия

Рисунок 2. Схема ВВН двойного действия

1 – рабочее лопаточное колесо; 2 – корпус с овальным в сечением; 3 – жидкостное кольцо; 4 – окна всасывания; 5 – окна нагнетания; 6 – мертвый (защемленный) объем

ВВН двойного действия (рис.2) работает так же, как и простого. Отличие заключается в том, что оси колеса 1 и корпуса 2, выполненного форме овального цилиндра, совпадают. Когда колесо вращается, внутренняя поверхность водяного кольца принимает форму овала 3 – и получается две полости. Из-за чего делается по два окна всасывания 4 и нагнетания 5.

Если вы подумали, что при прочих равных условиях быстрота действия этого ВВН должна быть в два раза больше, чем простого, то теоретически вы, конечно, правы, а на практике ошиблись. Из-за перемещения газа в мертвом объеме 6 обратно на всасывание и перетеканий через торцевые зазоры быстрота действия увеличивается всего в 1,4…1,5 раз. Зато овальная форма корпуса усложняет конструкцию, из-за чего увеличивается цена, и увеличивает вероятность разрыва потока вращающейся жидкости. Поэтому такая конструкция используется редко.

Преимущества и недостатки водокольцевых вакуумных насосов

  • в водокольцевом вакуумном насосе, принцип действия которого подразумевает теплообмен между жидкостью в кольце и газом, сжатие можно считать изотермическим (нагретая вода отводится и электронасосом подается холодная);
  • активный теплообмен с жидкостью дает возможность откачивать полимеризующиеся, быстроразлагающиеся или воспламеняющиеся газы;
  • простая конструкция обеспечивает высокую надежность при эксплуатации;
  • водяное кольцо, главная особенность этого устройства, делает его нечувствительным к загрязнениям откачиваемого газа парами, пылью, твердыми частицами, капельной жидкостью и т.д.;
  • если вместо воды подобрать жидкость с нужными свойствами, то ЖКВН легко справляется с откачкой агрессивных газов, благодаря чему нашел применение в химической промышленности;
  • ВВН не загрязняет откачиваемый газ масляным паром, так как в проточной части отсутствуют трущиеся элементы, для обеспечения подвижности которых необходима смазка, как, например, в пластинчато-роторном ВН; роль уплотнителя зазоров также выполняет вода.

  • большие энергозатраты на вращение кольца воды;
  • только низкий вакуум (высокое предельное остаточное давление даже для двухступенчатых конструкций 1..10 кПа);
  • большой размер из-за малой величины окружной скорости на конце лопаток роторного колеса.