Устройство и принцип работы водокольцевых вакуумных насосов

Вакуумный водокольцевой насос (ВВН) предназначен для откачки паров и газов с целью создания низкого и среднего технического вакуума — среды, в которой внутреннее давление ниже атмосферного. Агрегаты различаются конструкцией, рабочими характеристиками и назначением. Это надежное и простое в эксплуатации оборудование, которое обладает высокой производительностью, благодаря чему может применяться во многих отраслях промышленности.

Устройство ВВН

В конструкционную схему водокольцевого вакуумного насоса входят:

• электродвигатель;
• герметичная рабочая камера, частично заполненная водой или иной жидкостью;
• вал, расположенный эксцентрично относительно оси камеры;
• импеллер (рабочее колесо с лопастями);
• распределительный диск с входным и выходным отверстиями;
• всасывающий и нагнетающий патрубки;
• система замены воды;
• панель управления.

Корпус агрегата изготавливается из чугуна или стали, импеллер, как правило, из нержавейки. Герметичность камеры обеспечивают уплотнительные кольца. К их качеству предъявляются высокие требования, так как при разгерметизации произойдет утечка жидкости, нарушение целостности водяного кольца и резкое снижение КПД.

Рабочее колесо не имеет трущихся элементов, ввиду чего смазка не используется, и насос пригоден для производств с высокими требованиями к чистоте вакуума. Единственной деталью, нуждающейся в смазке является подшипник двигателя, но он не контактирует с рабочей средой и не оказывает на нее негативного воздействия.

При работе насоса следует избегать перегрева воды, для чего ее меняют через систему набора-слива. Отработанная жидкость либо сливается в канализацию, либо проходит цикл охлаждения и поступает вновь в систему.

Блок управления служит для включения-выключения агрегата и установки режима. При критических температурах срабатывает автоматическая защита от перегрева.

Принцип работы

Принцип работы вакуумного водокольцевого насоса основан на механическом всасывании воздуха, его сжатии и отводе.

При включении электродвигателя ротор начинает вращаться. Лопатки импеллера приводят в движение воду. Возникает центробежная сила, откидывающая ее к стенкам камеры. Таким образом, формируется кольцевой жидкостный контур. В середине же него образуется воздушное пространство, разделенное на отдельные сектора лопастями импеллера. Секрет работы насоса состоит в том, что вал смещен относительно центра камеры, а, следовательно, размеры этих воздушных ячеек различны и изменяются по мере вращения колеса. Переходя в кластеры меньшего объема, воздух сжимается и под силой избыточного давления выталкивается через выходное отверстие распределительного диска в нагнетающий канал. При последующем вращении этот же сектор попадает в зону большого объема. Здесь происходит обратный процесс: возникает зона разряженности, которая через входное отверстие распределительного диска заполняется воздухом из всасывающей трубы. Действие циклично повторяется до создания в откачиваемой емкости технического вакуума.

Водокольцевые вакуумные насосы

Применяются в следующих областях: металлургия, машиностроение, сельское хозяйство, химическая, пищевая, деревообрабатывающая промышленность

Разновидности ВВН

Описанная выше конструкция и схема работы вакуумного водокольцевого насоса с цилиндрической камерой и эксцентричным валом является классической и наиболее распространенной. Помимо нее можно встретить несколько видоизмененную форму с центральным расположением вала, но камерой овального сечения. Идея такой конфигурации состоит в том, что возникает сразу по два сектора сжатого и разряженного воздуха, расположенные на малой и большой осях эллипса. Таким образом, теоретически производительность насоса должна увеличиться в 2 раза. На практике же из-за «мертвых» зон эта характеристика улучшается не более чем на 40-50%. В то же время сложность конструкции увеличивает стоимость оборудования, а овальное водяное кольцо неустойчиво, что может вызвать сбой в работе.

Типы ВВН

В зависимости от компоновки различают насосы:

• одноступенчатые с одной камерой;
• одноступенчатые с двумя камерами;
• двухступенчатые.

Первый вариант самый простой: к двигателю подсоединяется одна камера. Во втором случае камер две, и работают они независимо друг от друга. Это позволяет увеличить производительность. Двухступенчатые насосы также состоят из двух камер, но схема соединения здесь последовательная. Такая компоновка собирается в целях получения более глубокой очистки газа на выходе.

Преимущества

К достоинствам ВНН относятся:

• простота и надежность конструкции;
• высокий КПД;
• простота установки, настройки и эксплуатации;
• бесшумность работы;
• доступная цена;
• безопасность для человека и окружающей среды;
• возможность получать чистый газ без масляных паров;
• устойчивость к пыли и грязи;
• возможность работать с агрессивными средами при использовании специальных жидкостей;
• продолжительный срок эксплуатации;
• ремонтопригодность.

Применение водокольцевых вакуумных насосов

Водокольцевые насосы задействуются во многих производственных процессах, и востребованы на предприятиях разных отраслей народного хозяйства, особенно там, где недопустимо даже незначительное загрязнение парами масла.

1. В пищевой промышленности при сублимационной сушке продуктов питания, для выпаривания в сахарном производстве, при приготовлении пивного и пекарского солода, ректификации вина, в процессах консервирования, для откачки воздуха из упаковок для молока, соков, фруктов, мяса, рыбы, опреснения воды.
2. В химическая промышленность для кристаллизации, дистилляции красителей, азотных удобрений, растворения, сорбирования вредных газов, жидкостей.
3. В животноводстве как компоненты доильных аппаратов.
4. В металлургии для обеспечения материалам однородной структуры, литья тугоплавких металлов, термообработки.
5. В фармацевтике для фильтрации при изготовлении медикаментозных препаратов.
6. В составе различного оборудования, включающего пневматические системы, в том числе обеспечивающего транспортировку сыпучих и вязких материалов.
7. В деревообрабатывающей промышленности для сушки древесины, в производстве бумаги и картона.
8. В машиностроении для обеспечения диффузной и лучевой сварки.
9. В оптике для осветления линз.
10. В производстве зеркал для вакуумного алюминирования.
11. В лабораторных исследованиях.
12. В медицине для обеспечения операционных и кабинетов.

Как выбрать водокольцевой вакуумный насос?

Основными характеристиками ВВН являются:

• мощность электродвигателя;
• производительность;
• уровень рабочего и остаточного вакуума;
• скорость вращения вала;
• расход воды;
• материал корпуса и импеллера;
• допустимые температурные режимы;
• габариты;
• масса.

Отечественная и зарубежная промышленность выпускает большой номенклатурный ряд насосов, технические параметры которых могут отличаться на порядок и более. Поэтому при выборе агрегата прежде всего нужно обозначить выполняемые им задачи и условия работы. При возникновении вопросов лучше обратиться за консультацией к квалифицированному специалисту.

Что такое вакуумный насос и для чего он предназначен

Что собой представляют вакуумные насосы и где могут применяться?