Водокольцевые вакуумные насосы

Схема ВВН в разрезе

1. торцевая крышка с патрубками всасывания и нагнетания
2. торцевые механические уплотнения
3. рабочее колесо (импеллер)
4. разделительная пластина с окнами всасывания и нагнетания
5. корпус насоса
6. лепестковый клапан
7. антикавитационный клапан
8. вал насоса/вал электродвигателя (в зависимости от типа насоса)
9. корпус муфты (только для муфтового типа)

Конструкция ВВН выполнена на базе цилиндрического корпуса, оснащенного несколькими всасывающими и нагнетающими патрубками. Внутри кожуха смонтирован ротор — литое колесо в виде ступицы с набором загнутых лопастей (лопаток). Вал ротора расположен с небольшим сдвигом относительно оси корпуса. Вращение рабочего колеса реализовано с помощью электродвигателя.

Схема работы ВВН

Эксцентричная компоновка обеспечивает при вращении ротора последовательное изменение объема пространства между лопатками. Благодаря увеличению ячеек на торце насоса происходит всасывание через входной патрубок при одновременном сжатии газа за счет уменьшения каналов возле окна нагнетания.

Разделение областей высокого и низкого давления реализовано с помощью жидкостного кольца, создаваемого вращающейся крыльчаткой. Чтобы гарантировать работу насоса, вода постоянно подается в область сжатия. Помимо обеспечения нужной геометрии камер, жидкость играет роль уплотнителя, а также эффективно отводит тепло. Если нужно добиться низкого вакуума, вместо воды используется специальное масло, антифриз или другое вещество.

Водокольцевые насосы делятся несколько типов с учетом варианта исполнения и решаемых задач:

Водокольцевые вакуумные насосы

Производительные агрегаты, специально разработанные для работы в условиях низкого вакуума 10–110 мбар. В зависимости от компоновки они могут быть обычного назначения, с эжектором, химическистойкими, взрывозащитными и др.

Моноблочные водокольцевые вакуумные насосы

Компактные моноблочные модели отличаются повышенной надежностью и универсальностью применения. Небольшое число соединительных патрубков и элементов обеспечивает простое подключение и длительный срок службы при минимуме обслуживания. Обычно ВВН поставляются в высокопрочном корпусе из чугуна. Компоновка с одной камерой гарантирует низкий уровень шумов при высокой степени безопасности.

Водокольцевые вакуумные установки

Высокопроизводительные станции предназначены для перекачки больших объемов рабочих или транспортируемых сред. Они изготавливаются на базе 1–4 насосов, смонтированных на общей раме. Помимо самих ВВН, в компоновку входят термодатчики, реле потоков, фильтры, шкафы защиты и управления с КПА. Обычно водокольцевые установки поставляют на заказ под конкретный проект.

В зависимости от назначения можно выбрать:

• ВВН общего назначения
• Взрывозащищенные
• Химическистойкие
• Сейсмоударостойкие

С учетом особенностей компоновки они могут быть с муфтовым соединением, сальниковым или торцевым уплотнением.

В зависимости от решаемых задач ВВН изготавливаются трех категорий: моноблочные, одно- или двухступенчатые. Первый вариант — базовая конструкция с одной камерой, обеспечивающая длительный ресурс с минимумом поломок.

Одноступенчатые

Агрегаты этой категории изготавливаются с двумя камерами. Крупный корпус оснащается парой напорных патрубков и двумя всасывающими окнами. Мощные модели отличаются повышенной производительностью и способны создавать разряжение в пределах 33–400 мбар (3300–40000 МПа).

Двухступенчатые

Помимо перекачки рабочих сред, установки этой группы обеспечивают очистку нагнетаемой массы. Их конструкция выполнена на базе двух камер, которые соединены с помощью манифольда. Такое решение позволяет газу проникать из одной полости в другую, создавая более высокое давление.

Насосы ВВН по типу привода делятся на две группы: прямоприводные или ременные.

С прямым приводом

Благодаря подключению ротора непосредственно к валу электродвигателя, обеспечивается полная передача крутящих моментов. Благодаря простой компоновке производительные установки этого типа отличаются компактными размерами, повышенной надежностью, и долговечностью при минимуме обслуживания и шумов. Недостаток — цена моделей с прямым приводом выше по сравнению с ременными машинами из-за дорогих муфт.

С ременным приводом

Крупные агрегаты с ременной передачей отличаются повышенной производительностью, плавностью работы и возможностью регулировки скорости вращения в широком диапазоне. По сравнению с прямоприводными моделями их цена ниже. При этом у них больше размеры, меньший ресурс и значительные потери в передаче крутящих моментов из-за проскальзывания ремня.

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы востребованы в различных отраслях: химической, целлюлозно-бумажной, пищевой, резинотехнической, текстильной.

Производительные водокольцевые агрегаты используются для следующих применений:

• Вакуумная сушка
• Вакуумная фильтрация
• Откачка конденсаторов паровых турбин
• Вулканизация и формовка резины
• Выпарные установки и реакторы
• Вакуумная формовка
• Экструзионные линии
• Дегазация и деаэрация
• Дегазация и деаэрация

Преимущества

• Большой выбор типоразмеров, вариантов исполнения
• Простая и надежная компоновка с длительным ресурсом работы в агрессивных средах
• Низкие расходы на обслуживание и эксплуатацию
• Малошумность при минимуме вибраций
• Возможность работы с загрязненными, легковоспламеняющимися и горючими средами
• Широкий диапазон скорости откачки от 27 до 45 000 м3/час
• Возможна установка двигателя во взрывозащищенном исполнении

Недостатки

Относительно низкий КПД из-за необходимости вращать водяное кольцо. Велика вероятность образования паров и коррозии при постоянном контакте воды с металлом.

Цена водокольцевого вакуумного насоса — далеко не ключевой критерий для выбора оборудования. Чтобы подобрать установку с учетом решаемых задач и конкретных условий применения, уделите внимание производительности, мощности электромотора, расходу жидкости и глубине вакуума. Важным фактором также являются габариты и вес.