Спиральные вакуумные насосы

Схема принципа работы спирального вакуумного насоса

Главная пара действующих элементов в таком насосе – спирали (одна подвижная, другая неподвижная). За счет движения первой относительно второй (изначально они смещены на 180 градусов) происходит постоянное изменение объема полости, в которую был ранее захвачен воздух из емкости. Газ постепенно сжимается и нагнетается.

Приспособления с описанным принципом действиям относятся к объемным. Процесс цикличный и физически простой. За счет необычной формы спирали (изобретена еще Архимедом) всасывание и нагнетание осуществляются плавно, безопасно, без пульсаций. Потери минимальны и определяются только зазорами в системе. Чем лучше компания-производитель герметизирует насос, тем выше будет КПД. Современные насосы НВСп способны обеспечивать вакуум около 0,01 мБар (1 Па).

Схема конструктивного устройства спирального вакуумного насоса

Чем проще устройство оборудования, тем оно надежнее. В любом вакуумном насосе спирального типа присутствуют конструктивные элементы:

1. Корпус. Обычно стенки выполняются толстыми и из прочных металлических сплавов, поскольку внутри фиксируются сильные перепады давления.
2. Спираль подвижная. Каждая точка спирали движется не по окружности, а вдоль вытянутой орбиты. Форма может меняться в зависимости от производительности и уникальных решений компании.
3. Спираль неподвижная. Повторяет по конструкции подвижную, но жестко закреплена на корпусе. Любой люфт способен существенно повлиять на КПД. В неподвижной спирали находится нагнетательное отверстие.
4. Противовес. Уравновешивает подвижную спираль.
5. Противоповоротный элемент. Исключает вероятность заклинивания.
6. Двигатель. Преобразует электрическую энергию в энергию вращения.
7. Вал. Передает вращательный момент от двигателя к спирали.
8. Система уплотнения. Сильфонное уплотнение исключает вероятность проникновения масляных паров в перекачиваемую среду (поэтому оборудование называют безмасляным вакуумным спиральным насосом). Прокладки в рабочей полости снижают потери.

В остальном производители внедряют дополнительные конструктивные улучшения, помогающие повысить КПД и расширить функциональные возможности. Например, устанавливают датчики поддержания одного уровня давления в постоянном непрерывном режиме. Либо снабжают цифровой системой мониторинга.

Встретить такое оборудование можно в следующих сферах:

1. Научные исследования. Насосы помогают воссоздать условия разряженной атмосферы на высоте около 50 км над поверхностью планеты, проектировать космические аппараты, обеспечивать лабораторные стенды глубоким вакуумом для проведения экспериментов.
2. Медицина. В аппаратах искусственной вентиляции легких, дыхательных приборах, при очистке лекарств от следов жизнедеятельности микроскопических организмов.
3. Электроника. Производство полупроводников, сборка девайсов и другие подобные операции проводятся в стерильных условиях, где полностью отсутствую какие-либо газы.
4. Упаковка. Выпуск колбас, вакуумирование, фасовка соусов и т. д.
5. Резка. Например, при формировании деталей с помощью лазера в вакуумной камере.

Только спиральный тип насосов способен удалить лишние частицы в оптике для точных микроскопов. С их помощью производятся пластиковые детали, отливаются бутылки, калибруются измерительные приборы.

Причины широкого распространения такого оборудования кроются в следующих плюсах:

• отсутствие масляных паров (химически чистое перекачиваемое вещество);
• высокий КПД (до 95% в номинальном режиме);
• отсутствие твердых частиц в среде, возникающих в результате износа конструктивных элементов;
• низкий уровень пульсаций, тихая работа;
• минимальная степень выделения избыточного тепла;
• мобильность за счет приемлемого веса;
• компактность и возможность установки в ограниченных по площади пространствах;
• наличие полноценного воздушного охлаждения для повышения надежности;
• способность длительной работы в автоматическом режиме;
• простор для обновления (система фильтрации для спирального форвакуумного насоса, дополнительная герметизация, мониторинг состояния и т. д.);
• низкий уровень электропотребления по сравнению с другим вакуумным оборудованием.

Несмотря на внушительный список плюсов, присутствуют минусы, способные подтолкнуть к рассмотрению других вариантов. Во-первых, такие установки крайне трудно разбирать и ремонтировать из-за большого количества прокладок и специальных крепежных элементов. Починить насос в короткие сроки самостоятельно не получится – обычно его отправляют в специальную мастерскую или напрямую к производителю. Во-вторых, рабочая часть может вращаться только в заранее определенную сторону, то есть работать в одном режиме. Это сужает область применения. К тому же, если допустить нарушение фазировки и даже кратковременное вращение в противоположном направлении, установка безвозвратно испортится.

Классифицируются насосы по техническим характеристикам, размерам и другим табличным данным. Также присутствуют горизонтальные и центробежные виды.

Горизонтальные насосы спирального типа

В большинстве случаев вакуумные насосы со спиралями выполняются в горизонтальном исполнении. Это несет несколько преимуществ: простой процесс монтажа без применения специальных подъемных средств, надежное сцепление конструкции с фундаментом, снижение вибрационного воздействия и вероятности перекоса валов. Но такие установки занимают больше места на поверхности пола.

Центробежные спиральные насосы

Центробежный тип насосного оборудования – самый распространенный. По частоте применения он сопоставим с электрическими двигателями, которые есть повсюду. Такие насосы стоят дешевле других устройств объемного типа и бережно перекачивают рабочую среду.

Первоочередные характеристики, влияющие на выбор: производительность, предельное остаточное давление и мощность привода. Эти показатели зависят от технологического процесса на производстве. Важную роль играют габариты и вес, дополнительные функции. Цена и надежность зависят от компании, выпускающей вакуумные насосы.

Высокая цена спиральных вакуумных насосов обусловлена настоящим европейским качеством – Busch, Ilmvac (Германия); Edwards (Великобритания); Leybold (Швеция). Конкуренцию европейским производителям в сфере НВСп составляют мировые бренды Японии (Anest Iwata) и США (Agilent). Доступными и в то же время надёжными аналогами западных производителей являются: ERSTEVAK и «Вакууммаш» (Россия).