Водокільцеві вакуумні насоси

Пристрій та принцип дії ВВН

Як це зазвичай буває в техніці, назва «кільковий вакуумний насос» відображає його призначення, принцип дії та/або особливості конструкції.

Водокільцеві вакуумні насоси призначені для відкачування повітря, газів, водяної пари та створення в замкнутому просторі низького тиску (вакууму). Звідси – «вакуумний». Інша частина назви походить від принципу їхньої роботи. Всмоктування, стиснення та виштовхування газоподібної речовини здійснюється за допомогою кільця води, що утворюється відцентровою силою. Тому – «водокільцевий».

Водокільцеві вакуумні насоси (ВВН) є різновидом рідинних ВН з тією різницею, що як робоча (сервісна) рідина в них використовується саме вода.

Конструкція водокільцевого вакуумного насоса проста і водночас ефективна. У робочій камері циліндричної форми (статорі) встановлений вал з лопатями, вигнутими у бік напрямку обертання, званий ротором або імпелером. Перед початком роботи частина об'єму камери заповнюється водою. В процесі обертання лопаті розкручують рідину, і та у свою чергу утворює кільце вздовж внутрішньої стінки камери. Між лопатями та кільцем води утворюються порожнечі – повітряні осередки. Ротор встановлюється не по центру камери, а з деяким зміщенням до однієї зі стінок, але так, що лопаті все ж таки не торкаються стінки. За рахунок цієї ексцентричності осередки-порожнечі мають різний об'єм – біля отвору входу газу вони найбільші, а біля вихідного отвору найменші. Газ (пар, повітря) природно всмоктується в робочу камеру і потрапляє в найбільшу комірку. У міру руху імпелера обсяг комірки зменшується і досягає свого мінімуму біля отвору виходу. Таким чином, газоподібна речовина стискається, і в точці найбільшого стиску виштовхується у вихідний отвір. При подальшому русі розмір осередку знову збільшується, тиск у ній падає і створюється розрідження. Осередок досягає отвору входу газу, завдяки розрідженості, повітря знову потрапляє в неї, і цикл повторюється.

Однокамерні водокільцеві вакуумні насоси служать для створення низького та середнього (промислового) рівня вакууму до 33 мБар (близько 25 мм ртутного стовпа або 3,2% звичайного атмосферного тиску). Можна досягти і більш глибокого вакууму, за допомогою двокамерних ВВН, а також замінивши воду рідиною, менше схильною до випаровування при нагріванні. Однак, в останньому випадку це буде не водокільцевий насос.

Водокільцеві вакуумні насоси здатні відкачувати практично будь-які гази, пари та повітряні суміші, навіть з невеликим вмістом крапель рідини. Деяка частина робочої рідини, яка використовується в насосі, також викидається назовні разом з газами, що відкачуються. Але після відділення останніх її можна використовувати знову. Вода всередині барабана одночасно служить для охолодження агрегату.

Переваги водокільцевих вакуумних насосів

Простота та ефективність конструкції ВВН, мабуть, головна перевага та основа їх популярності. Єдиною частиною, що рухається, в них є ротор. Деталі насоса не стикаються між собою і тим більше не труться один об одного, а тому мало зношуються і не вимагають частої заміни або ремонту. Мастила потребують тільки підшипники, на яких кріпиться ротор.

Водокільцеві вакуумні насоси широко застосовуються в різних сферах господарської діяльності – у будівництві та виробництві будматеріалів, металургії, машинобудуванні, деревообробній та хімічній промисловості, на текстильних підприємствах, у сільському господарстві та харчовій промисловості, а також в інших галузях.

Перевагами водокільцевих вакуумних насосів (на додаток до вищесказаного) є також:

• невибагливість і довговічність, обумовлені, знову ж таки простотою конструкції, а також відсутністю тертьових елементів, відсутність мастил і мастил;
• досить висока продуктивність у поєднанні з низьким енергоспоживанням;
• простота обслуговування та ремонту;
• низький рівень вібрації та шуму;
• Конкурентна ціна.

Особливою перевагою водокільцевих насосів є використання в них води. Завдяки цьому вихідні газові суміші не забруднюються частинками олії або інших рідин, що застосовуються в інших вакуумних агрегатах. Проходячи через робочу камеру насоса, гази контактують тільки з водою та лопатями імпелера, і виходять з неї, не отримавши жодних додаткових домішок (хіба що невелика кількість водяної пари – адже вода служить ще й для охолодження системи, тому частково випаровується). З цієї причини водокільцеві вакуумні насоси найбільш затребувані у сільському господарстві та харчовій промисловості.

На що звернути увагу при виборі обладнання?

При виборі та експлуатації водокільцевих вакуумних насосів потрібно враховувати деякі конструктивні особливості.

1. У процесі роботи насоса має місце втрата сервісної рідини частково через її нагрівання і випаровування, а також через те, що частинки води викидаються назовні разом з газами, що відкачуються. Ця особливість вимагає постійного охолодження сервісної рідини, підтримки необхідного її обсягу робочої камері, і навіть періодичної її заміни. Кожна модель насоса має свій норматив втрат, він вказується виробником у технічній документації. У конструкції насоса, природно, передбачені отвори та з'єднання для подачі робочої рідини.
2. Продуктивність насоса знижується при зниженні вологості повітря, а також підвищенні температури сервісної рідини. Продуктивність знижується і в міру зменшення тиску в ємності, з якої відкачуються гази, а при досягненні мінімального паспортного тиску практично стає нульовою. Виробники насосів у технічній документації зазвичай наводять таблиці залежності продуктивності від глибини вакууму температури рідини +20 С при нульовій вологості повітря.
3. Наступною особливістю водокільцевих насосів, яку можна віднести до недоліків конструкції, є можливість виникнення кавітації при низькому тиску на вході та/або перегріві робочої рідини. Кавітація – це утворення бульбашок у робочій рідині, які періодично схлопуються, видаючи характерний шум. Якщо цьому явищу не перешкоджати, може навіть пошкодити імпелер.