Безмасляні пластинчасто-роторні вакуумні насоси

Створити хороший безмасляний пластинчасто-роторний насос досить складно, тому кількість виробників у світі не така велика. В основному, їх роблять у Європі (DVP, ElmoRieschle, Busch та Becker).

Який безмасляний пластинчасто-роторний вакуумний насос вибрати?

Якщо вам необхідні відносно недорогі насоси європейського виробництва , розгляньте Busch Seco SV (Німеччина) або DVP (Італія). Як не дивно, останні коштують дорожче. Це пояснюється різницею в походження та якості комплектуючих, що використовуються.

Busch Seco SV мають максимальну продуктивність до 124 м3/год, максимальна глибина вакууму до 100 мбар. У стандартному комплекті постачання цих насосів відсутній вбудований фільтр.

Насоси SB, SC від італійського виробника DVP коштують дещо дорожче, ніж Busch Seco SV. У насосах DVP за замовчуванням вбудований повітряний фільтр для запобігання потраплянню пилу всередину корпусу. Максимальна продуктивність насосів SB, SC становить 130 м3/годину, максимальна глибина вакууму – до 120 мбар.

Якщо вам потрібні найнадійніші в світі безмасляні пластинчасто-роторні насоси , слід зупинити вибір на лінійках Becker і Elmo Rietschle (обидва - Німеччина).

Becker VT, VX – дорогі насоси німецького збирання. Максимальна продуктивність становить 495 м3/годину, максимальний рівень вакууму – від 400 до 100 мбар залишкового тиску (залежить від моделі). Стандартна лінійка Becker називається VT. Також компанія випускає більш просунуту лінійку VX з найвищим у світі терміном служби пластин.

Elmo Rietschle VT – ще одна дорога лінійка безмасляних вакуумних насосів із 100% німецькою збіркою. Максимальна продуктивність становить 130 м3/годину, максимальний рівень вакууму – 150 мбар залишкового тиску.

Принцип дії

Сухі пластинчасто-роторні насоси мають загалом той самий принцип дії, що й насоси з масляним мастилом. У них також використовується ексцентрично встановлений ротор із пластинками, здатними вільно ковзати у своїх пазах.

Анімація 1: принцип роботи пластинчасто-роторного насоса. Червона область – зона стиснення. Синя область – зона розрідження.

Однак є деякі відмінності. У сухих насосах не використовується масло ні для ущільнення зазору між лопатками і корпусом, ні для змащення частин, що рухаються, ні для охолодження. Тому лопатки сухих насосів виготовляють не з металу, а з графітового композиту. Графіт створює набагато менше тертя в порівнянні з металом, тому не потребує сильного охолодження. Крім того, графітові лопатки швидко притираються до поверхні, по якій ковзають, забезпечуючи хорошу герметизацію проміжків між корпусом і лопатками.

З одного боку, конструкція безмасляних насосів простіше: немає масляного сепаратора та масляних каналів. З іншого боку, відсутність мастила підвищує вимоги до якості обробки поверхонь.

Плюси та мінуси безмасляних пластинчасто-роторних вакуумних насосів (порівняно з масляними)

Основних причин, з яких варто вибрати сухий пластинчасто-роторний насос, дві: відносно чисте повітря на виході та можливість тривалий час працювати з грубим вакуумом. Крім того, немає необхідності постійно стежити за рівнем масла і піклуватися про осушення газу, що перекачується.

Всі переваги сухих насосів є дзеркальним відображенням недоліків мастильних моделей: якщо для масла краща робота в режимі підтримки глибокого вакууму, то сухий насос може тривалий час працювати з грубим вакуумом на вході. Також часто виникає ситуація, коли відкачане повітря залишається в тому ж приміщенні, де працюють люди. Пройшовши через маслозмазувану модель, повітря неминуче насичується парами олії, які не тільки неприємно пахнуть, але й не особливо корисні для оточуючих. Фільтри на вихлопній лінії певною мірою вирішують цю проблему. Але ідеальних фільтрів немає.

З іншого боку, пройшовши через безмасляний роторний насос, повітря хоч і не залишається ідеально чистим, але в цьому випадку замість олії у повітря потрапляють частки графітового пилу. Цього пилу, по-перше, виділяється значно менше, ніж олії. А по-друге, графіт не пахне і його набагато простіше відфільтрувати. Тому безмасляний насос — добрий вибір для приміщень, де працюють люди.

Інший значний недолік мастильних насосів - необхідність постійного контролю за рівнем масла. Рівень цей може як збільшуватися, через появу конденсату, так і зменшуватися, наприклад, при роботі з грубим вакуумом або при перевищенні температури. Будь-який із цих сценаріїв згубний для пластинчастого масляного насоса: якщо масла буде недостатньо, то він перегріється і згорить, а якщо в маслі виявиться багато конденсату - насос швидко заіржавіє. Безмасляний насос спочатку позбавлений цих недоліків: немає необхідності постійно за ним стежити, достатньо перевіряти товщину лопаток раз на 2-3 тисячі робочих годин.

Загалом, для залишкових тисків вище 400 мбар, безмасляний насос є гарним вибором. Але для створення глибшого вакууму він не підходить. Найдосконаліші моделі з нашого каталогу можуть забезпечити лише 100 мБар залишкового тиску. Інше обмеження – термін служби. Маслозаповнені моделі можуть роками видавати однакову продуктивність (потрібно лише зрідка підливати олію), чим і користуються багато лабораторій, день і ніч підтримуючи стабільний вакуум у лабораторній шафі. Сухий пластинчасто-роторний насос теж може працювати в режимі 24/7, але в міру стирання лопаток його продуктивність падатиме. Тому такий насос рекомендується включати саме тоді, коли він потрібен, та вимикати після закінчення зміни.

Знос робочих платівок

Як видно з анімації вище, робочі пластинки постійно рухаються спеціальними пазами в роторі. Вилітаючи під дією відцентрової сили, вони щільно прилягають до стін камери і поділяють вільний простір робочої камери на кілька ізольованих обсягів.

Ротор насоса крутиться з великою швидкістю (зазвичай 1400-1500 оборотів за хвилину, оскільки використовуються 4-х полюсні електродвигуни), тому виникає проблема тертя пластинок про внутрішню поверхню робочої камери. У насосах з мастилом ця проблема не стоїть гостро, тому робочі пластинки (лопатки) можуть бути як композитні, так і більш довговічні металеві. Однак у сухих насосах платівки можуть бути лише з графітового композиту (carbon vanes). Графіт сам по собі є гарним мастилом - графітові платівки ковзають по робочій камері, не перегріючись. Але при цьому графіт відносно швидко стирається. При чому, скорочується не тільки його довжина від тертя об корпус насоса, а й зменшується його товщина від тертя про ротор.

Зображення 1. Три види зносу графітових лопаток пластинчасто-роторних

Зношування графітових лопаток (пластинок) веде до витоків повітря та зниження глибини вакууму, а також продуктивності насоса. Яким є середній термін служби лопаток безмасляних насосів? Більшість виробників сором'язливо цей термін не вказують. Однак деякою інформацією ми володіємо.

- Італійці DVP пишуть про термін служби платівок 10 000 годин. До нас до офісу якось прийшов інженер, у якого працював насос SB 16 цієї італійської фірми. Він розповів про те, що насос відпрацював у них 20 000 годин (правда в режимі компресора, але суті це не змінює), після чого перестав нормально працювати (мова йшла про знос лопаток, а не про поломку насоса). При цьому вихлопні шланги всередині покрилися тонким шаром пилу графітового. Цей приклад свідчить, що виробник вказує мінімальний гарантований термін служби лопаток, практично вони можуть працювати і більше, але за зниженні робочих параметрів.

- Німці Becker серії VX, KVX є рекордсменами за терміном служби лопаток (на жаль і за ціною насосів теж) – не менше 20 000 годин, на практиці від 20 до 40 тисяч.

продуктивності сухих пластинчасто-роторних насосів через знос лопаток.

При якій глибині вакууму ККД пластинчасто-роторних вакуумних насосів стає найбільшим

ККД безмасляних пластинчастих насосів не є фіксованою величиною, а залежить від робочої точки (глибини вакууму). При тиску на вході близькому до атмосферного (при грубому вакуумі) ККД насоса дуже низький і стає прийнятним (40% і вище) при глибині вакууму 300 мБар (700 мБар залишкового тиску). Свого максимуму (майже 60%) ККД досягає при вакуумі 600-700 мбар (300-400 мбар абсолютного тиску), а потім знову починає знижуватися до 40% у міру поглиблення вакууму.

Якщо порівняти, наприклад, безмасляний пластинчато-роторний вакуумний насос і одноступінчасту вихрову повітродувку, що працює у вакуумному режимі, то виявиться, що ці пристрої не конкурують один з одним, а взаємно доповнюють. У діапазоні створюваних тисків від -100 до -300 мбар вихрова повітродувка показує кращі значення ККД, а в діапазоні від -300 до -900 мбар набагато ефективніше працює вже пластинчасто-роторний пристрій.