Серед безлічі конструкцій механічних об'ємних вакуумних насосів найбільш широко поширені пластинчасто-роторні агрегати, що забезпечують створення в герметичній робочій зоні залишкового тиску від 4 х 102 мбар до 5 х 10-4 мбар, тобто в областях низького і середнього вакууму, особливо затребуваних в різних індустріальних додатках. Ці насоси використовуються в машинобудівній, деревообробній, меблевій, хімічній, харчовій та переробній промисловості для відкачування повітря, неагресивних, нетоксичних та вибухонебезпечних газів, а також парів та парогазових сумішей, очищених від краплинної вологи та механічних забруднень.
Пластинчасто-роторні вакуумні насоси (ВН) входять до складу технологічного обладнання, наприклад, для забезпечення процесів:
- вакуумного пресування,
- вакуумної упаковки харчових продуктів,
- вакуумної екструзії,
- вакуумної інфузії,
- дегазації смол та полімерів,
- термовакуумного формування,
- централізованого вакууму у медустановах.
Найвиразнішим критерієм, за яким пластинчасто-роторні ВН поділяють на групи, є наявність або відсутність у робочих камерах вакуумного масла. Відповідно до цих ознак вони ставляться до «сухих» (в цих насосах масло не використовується навіть для змащення механізмів) або «маслонаповненим» (частіше кажуть – «олійним») пластинчасто-роторним ВН (в них при роботі насоса «попутно» змащуються його механізми). У свою чергу маслонаповнені агрегати поділяються на дві підгрупи: 1) оснащені масляним сепаратором та 2) без масляного сепаратора.
Основні відмінності у можливостях сухих та маслонаповнених пластинчасто-роторних вакуумних насосів:
Сухі ВН дозволяють досягти рівнів залишкового тиску 90-400 мбар в залежності від особливостей конструкції пластин (лопаток) ротора та матеріалу, з якого вони виготовлені (про пристрій пластинчасто-роторних ВН читайте нижче). Головна їхня гідність - повна відсутність парів олії в повітрі, що викидається в атмосферу.
ВН, що змащюються маслом з масляним сепаратором випускаються з одним робочим щаблем і забезпечують зниження тиску герметичної технологічної ємності до 0,1 мбар. Цей вид насосів можна визначити, як «універсальний» щодо різноманітності його застосувань – від деревообробки, дегазації полімерів (при їх виробництві) вакуумного пресування виробів до систем централізованого вакууму в медустановах. За екологічністю маслонаповнені ВН з масляним сепаратором лише трохи поступаються сухим ВН (зміст парів масла на виході насоса не перевищує 0,1%).
Маслонаповнені ВН без масляного сепаратора бувають одно-і двоступінчастими. Одноступінчасті насоси відкачують повітря до тиску в інтервалі від 0,1 до 20 мбар, а двоступінчасті - до 5 х 10-4 мбар. Однак відсутність у них масляного сепаратора призводить до досить відчутного «масляного вихлопу» і якщо цей показник критичний, то доводиться використовувати зовнішні масляні фільтри. Цей вид насосів зазвичай використовується як форвакуумні насоси, в лабораторному обладнанні і системах кондиціювання.
Одноступінчасті мастильні моделі від 0,1 до 20 мбар, а двоступінчасті - до 5 х 10-3 мбар. Продуктивність вакуумних насосів пластинчасто-роторного типу становить від 2 до 1500 м3/годину.
Конструкція масляного пластинчасто-роторного вакуумного насоса Busch R5
Конструкція пластинчасто-роторного вакуумного насоса
У металевому корпусі укладено робочу камеру циліндричної форми. У ній обертається ексцентрично встановлений ротор з поздовжніми прорізами, в яких встановлені лопатки (пластини) з алюмінію або чавуну, що рухаються прорізами під дією пружин.
Робоча олія потрапляє з масляного резервуара в робочу камеру, де змішується з повітрям, що відкачується. Потім стисла повітряно-олійна суміш залишає робочу камеру і потрапляє в масляний резервуар. Повітря йде вгору в сепаратор, а важче масло стікає в резервуар. Повітря, що потрапило в сепаратор, остаточно очищається від олії. Невелика кількість олії, відокремлена в сепараторі, по шлангу подається на впуск. Масло усуває мікрозазори між робочими лопатками та корпусом насоса, а також прорізами ротора і при цьому відводить тепло стисненого повітря з робочої камери, забезпечуючи її охолодження під час роботи насоса.
Робочий цикл масляного пластинчасто-роторного вакуумного насоса.
Робочий цикл сухого пластинчасто-роторного ВН такий же, як у маслонаполненного, але оскільки в ньому немає робочої рідини (олії), лопатки такого насоса щільно прилягають до поверхні робочої камери, а для того щоб не допустити їх заклинювання та розігріву робочої камери внаслідок тертя, вони виготовляються не з металу, а з графітового композиту, що має набагато менший коефіцієнт.
Сухі ВН дешевші за маслонаповнені, тому що в їх конструкціях немає масляних резервуарів, сепараторів і систем, що забезпечують циркуляцію масла. Однак термін служби графітових лопаток менший за металеві і в більшості моделей він не перевищує 10 тисяч годин, тоді як у кращих зразках маслонаповнених насосів металеві лопатки працюють до 50 тисяч годин.
Тепер після "теоретичного мінімуму" перейдемо до практики. На сьогоднішній день на українському ринку вакуумного обладнання пропонуються пластинчасто-роторні ВН-виробники з різних країн світу. При цьому більшість наших споживачів досі мають досвід використання вакуумних насосів «родом із СРСР». Ці насоси тепер випускаються в Росії і через їх відносну дешевизну, в порівнянні з аналогічними зарубіжними продуктами, продовжують користуватися популярністю при заміні застарілого обладнання. Чи виправдано такий «економічний» підхід? – Для відповіді на це питання розглянемо деякі особливості пластинчасто-роторних насосів торгових марок НВР (Росія) та EVP (Китай).
Двоступінчастий вакуумний насос НВР-4,5Д (виробник – АТ «Вакууммаш», Росія)
В останнє десятиліття насоси НВР випускаються в переважній більшості двоступінчастої конструкції з залишковим тиском 5 х 10-3 мбар, що істотно обмежує область їх застосування головним чином як форвакуумні насоси для підтримки ВН високого і надвисокого вакууму (турбомолекулярних, дифузійних), що працюють умовах НДІ, чи електронної промисловості. Інші «вакуумні додатки» для цих насосів не просто нездійсненні – вони для них шкідливі (що виражатиметься і в зменшенні терміну служби, і в «масляному тумані» в повітрі, що викидається з насоса в атмосферу)! І використовувати їх у галузі низького вакууму неприйнятно. І ще один цікавий факт, про матеріал, з якого виготовлені лопатки, виробник не повідомляє, але на інтернет-форумах користувачів НВР часто згадується, що вони зроблені з текстоліту. Чому до такого рішення дійшли російські конструктори, незрозуміло, але, очевидно, що термін служби таких лопаток суттєво менший, ніж металевих (тобто «далеко не доходячи до 10 тис. годин напрацювання» може бути необхідною їхня заміна).
Двоступінчастий вакуумний насос 2XZ-2C (виробник – Shanghai EVP Vacuum Technology, Китай)
Альтернативою насосам НВР є пластинчасто-роторні ВН торгової марки EVP, що випускаються компанією EVP Vacuum Technology – одним із найбільших у світі постачальників обладнання для виробників вакуумних пресів, вакуумних столів для притиску оброблюваних заготовок, систем централізованого вакууму медустанов та установок вакуумної форми.
Двоступінчасті пластинчасто-роторні вакуумні насоси серії EVP 2X-A призначені для використання як форвакуумні насоси для забезпечення роботи систем високого вакууму. У продуктову лінійку серії входять моделі 2X-4A, 2X-8A, 2X-15A, 2X-30A, 2X-70A, 2X-100A (цифра перед "А" - продуктивність в л/с), що забезпечують відкачування повітря з герметичної робочої ємності до залишкового тиску 6 х 10-4 мбар.
Двоступінчасті пластинчасто-роторні вакуумні насоси серії EVP 2XZ, що володіють малими габаритами, низькими рівнями шуму та вібрації, широко використовуються в університетах та НДІ як лабораторний вакуумний насос. У продуктову лінійку серії входять моделі 2XZ-2C, 2XZ-4C, 2XZ-6C, 2XZ-6C, 2XZ-15C, 2XZ-25C (цифра перед "С" - продуктивність в л/с), що забезпечують відкачування повітря з герметичної робочої герметики до залишкового тиску 6 х 10-4 мбар. Ці насоси здатні відкачувати пари води, мають вбудований автоматичний зворотний клапан, оснащені блоком керування клапаном газобаласту, що в сукупності забезпечує їхнє просте обслуговування.
Конструкції одноступінчастих пластинчасто-роторних ВН серії EVP SV ідентичні конструкціям німецьких вакуумних насосів BUSCH R5 та Becker U4. Насоси цієї серії призначені для застосування в промислових установках вакуумного пакування, формування та систем централізованого вакууму медустанов. У продуктову лінійку серії входять моделі SV-010, SV-020, SV-025, SV-040, SV-063, SV-100, SV-160, SV-200, SV-250, SV-300, SV-630, SV-750 (цифри – продуктивність в м3/год), що забезпечують відкачування повітря з герметичної робочої ємності до залишкового тиску від 1,5 мбар (SV-010, SV-020) до 0,1 мбар (SV-630, SV-750 ). Ці насоси можуть працювати безперервно при тисках на вході до 1330 Па, вони оснащені фільтром масляного туману, завдяки чому в їхньому «вихлопі» в атмосферу міститься не більше 0,01% парів олії.
Електричні двигуни, що приводять у дію насоси EVP, відповідають європейським нормам енергоефективності та електробезпеки, а також оптимально підібрані за потужністю, що споживається, для забезпечення відповідної продуктивності кожного насоса.
А тепер, вивчивши "брендові альтернативи", можна зробити обґрунтований вибір.
