Принцип работы диффузионных насосов

Диффузионные насосы применяются для создания высокого вакуума. Они работают по принципу диффузии, когда молекулы одного вещества включаются в межмолекулярные пространства другого вещества. Диффузионные насосы используются в разных сферах: в промышленности, химической отрасли, в лабораторных исследованиях. Как работают насосы, каких видов бывают и как выбрать подходящую модель, расскажем далее.

Особенности

Диффузионные насосы за последнее время не претерпели особых изменений. Аппарат представляет собой пароструйный механизм, который поглощает молекулы газа за счет проникновения газа в пары масла или ртути. Весь процесс проходит  в рабочей камере. В целом конструкция выглядит следующим образом:

• сопло 1 ступени;
• сопло 2 ступени;
• сопло 3 ступени;
• рабочая жидкость;
• нагреватель;
• эжектор.

Сопла изготавливаются из никелированной меди или стали. Все части насоса защищены прочным корпусом из нержавеющей стали. Современные модели оснащены нагнетателями для достижения высокого давления до предельных значений. Система охлаждения не дает устройству перегреться во время интенсивной работы. Компрессоры создают большой объем воздуха, образуют вакуум.

После диффузного насоса устанавливают форвакуумный. Это связано с тем, что диффузный выдает высокое давление. Чтобы стабилизировать сжатие перекачиваемого газа как раз используется форвакуумный насос. В некоторых системах применяются бустерные насосы для полной откачки избыточного давления и предотвращения снижения пропускной способности диффузного аппарата.

Как работает насос

В основе процесса лежит явление диффузии. Молекулы газа проникают в межмолекулярные промежутки пара в результате столкновения. Пар получают путем кипения рабочей жидкости. Струя проходит по паропроводу, выходит в откачиваемое пространство через сопло. Пар разворачивается на 180° и направляется вдоль стенки паропровода.

Плотность пара в сопле выше плотности газа, который откачивается системой. Поэтому молекулы газа проникаются в межмолекулярные промежутки струи пара и уносятся с ними к стенке корпуса аппарата. Стенка охлаждена, потому образуется конденсат. Газ, насыщенный молекулами воды, становится плотнее. Смесь перетекает к соплу 2 ступени, где процесс повторяется. На третьей ступени (их может быть больше) газ поступает на вход форвакуумного насоса и удаляется окончательно. Для увеличения давления на выходе газа предусмотрен эжектор или боковое сопло.

Виды

В зависимости от рабочей жидкости выделяются следующие типы устройств:

• Масляные. Обеспечивают надежность и стабильность во время работы. Так как элементы постоянно смазаны, аппарат не перегревается. Кроме того, детали не подвержены большому износу, поэтому насосы не требуют частого ремонта. Но масляные нагнетатели нуждаются в регулярной диагностике для выявления утечек. В качестве рабочей жидкости используются минеральные, полусинтетические, кремнийорганические, синтетические масла, а также сложные эфиры.

• Ртутные. Ртуть — это однородный жидкий металл, поэтому сопла насыщаются парами одного состава. До 20 века ртутная рабочая субстанция была единственной используемой для таких аппаратов. Сейчас они используются редко, в основном, в системах, где ртуть является рабочей средой — лампы, ртутные выпрямители и т.п. Ртутные агрегаты применяются в термоядерных установках, масс-спектрометрах, измерителях массы атомов.

Преимущества и недостатки

Так как насосы с вакуумным маслом имеют более широкое распространение, чем ртутные, указанные достоинства и недостатки будут характерны именно для них. К плюсам можно отнести:

• подходят для откачки практически любого газа;
• не имеют подвижных частей, которые изнашиваются;
• большая ресурсоемкость;
• долгий срок службы за счет постоянной смазки механизмов маслом;
• устойчивы к воздействиям внешней среды;
• по сравнению с другими вакуумными насосами стоят меньше;
• обеспечивают высокую производительность (от 100 до 130000 л/с).

Среди недостатков можно выделить:

• попадание маслянистых паров в систему;
• высокое энергопотребление;
• перед началом работы требуется прогревание, а после — охлаждение;
• ограничение газовой нагрузки вблизи стартовых давлений — откачка замедляется;
• некоторые масла окисляются.

Диффузионные насосы используются в массовом производстве, химической отрасли, лабораторной промышленности. Кроме того, такие аппараты применяются в медицине, водоснабжении, упаковке товаров, нанесении защитных покрытий.

Техническое обслуживание

Наиболее распространенной проблемой технического обслуживания масляных насосов является замена масла и очистка. Замена масла рекомендуется не реже одного раза в год. Если откачивают коррозионно-активные газы или велика вероятность отложения от технологических процессов, лучше чистить насос чаще. Состояние масла оценивается по специальной шкале.

Регулярная очистка насоса также необходима для поддержания его производительности. Для этого нужно разобрать узел нагревателей и форсунки. Сопла можно почистить вручную с помощью металлической губки с мылом или щадящим растворителем. Также используются паровые очистители. Нагары удаляются с помощью наждачной бумаги.

Очистке также подвергается внутренняя часть корпуса. Так как он преимущественно изготовлен из стали, после очищения корпус стоит просушить с помощью тепловой пушки. Это предотвратит образование ржавчины и коррозии.

Как выбрать?

При выборе аппаратов обращайте внимание на следующие критерии:

Производитель. При покупке установки лучше ориентироваться на известность бренда, положительные рекомендации. Это не 100% гарантия того, что агрегат не скоро сломается, но, по крайней мере, он точно обеспечит стабильную работу.

Качество сборки. Устройство не должно иметь зазоры, щели, утечки масла, сколы. Внимательно осмотрите аппарат до установки в систему.

Соотношение «цена/качество». Хороший насос не может быть дешевым. При ограниченном бюджете можно выбрать аппараты из среднего ценового сегмента. Но в целом лучше вообще не экономить на оборудовании.

Комплектация. Как правило, с насосом должно идти дополнительное оборудование, например, фурнитура для установки в систему. Если не хватает каких-либо элементов, лучше не покупать такой насос. Кроме того, комплект должен включать гарантию производителя.

Наличие системы охлаждения. Во время интенсивных нагрузок, устройство для откачки газа может перегреваться. Система охлаждения послужит гарантией того, что агрегат не выйдет из строя раньше времени из-за нагрева. Это необязательная составляющая аппарата, но этот узел значительно продлит срок службы насоса.

Важным фактором стабильной работы насоса является качество рабочей жидкости. Масло должно соответствовать следующим критериям:

• при комнатной температуре эластичность пара должна быть минимальной;
• при рабочей температуре эластичность пара должна быть максимальной;
• масло должно быть устойчивым к распаду в процессе нагревания, чтобы обеспечить высокую производительность;
• нулевая восприимчивость к разложению газа;
• химическая устойчивость к газам;
• возможность парообразования при минимальной производительности ТЭНа.

При выборе диффузионных насосов нужно также ориентироваться на потребности вашего производства. Если вы не знаете, какой аппарат выбрать, лучше посоветоваться со специалистами. К тому же, вы всегда можете задать интересующие вопросы нашим менеджерам по телефону +7 495 933-71-47 или написать нам в чат.