Водокольцевые вакуумные насосы

Водокольцевой вакуумный насос – агрегат, работающий в области глубокого вакуума, поэтому среди множества механических объемных вакуумных насосов он и приобрел широкую популярность. По устройству в некоторой степени схож с пластинчато-роторным, в основе конструкции которого, находится ротор. В нем изменение рабочего объема происходит благодаря погружению пластин ротора в чистую воду.
Функционируют благодаря созданию центробежных сил в рабочей камере. Жидкость прижимается к стенкам цилиндра, образуя кольцо. Получая импульс вращения от ротора, вакуумные жидкостно-кольцевые механизмы создают область вакуума в диапазоне 105-102 Па – 90-95% (или низкого давления). Более высокий вакуум образуется при замене жидкости с повышенной точкой кипения и дальнейшего охлаждения откачиваемого воздуха.

Область применения вакуумных водокольцевых насосов

Основное назначение водокольцевых вакуумных насосов заключается в откачке неагрессивных паров и газов с целью образования вакуумной среды в закрытых аппаратах. Рабочей средой данного типа насосного оборудования является исключительно вода.

Область применения включает довольно «богатый» и разнообразный спектр – это и медицинская, и микробиологическая, нефтяная, целлюлозно-бумажная, газовая, парфюмерная и прочие сферы. Например, с их помощью ускоряется процесс сушки табака, на кондитерских фабриках ускоряется варка карамели, упрощается процесс дегазации масел растительного происхождения, а также мыловаренное производство.

Благодаря экономичности, отсутствию высокоточных деталей, надежности, долговечности, простоты обращения, безотказности в работе различные отрасли народного хозяйства отдают предпочтение именно вакуумным жидкостно-кольцевым насосным установкам. В химической промышленности насосы выполняют следующие операции:

• массообмен;
• вакуумная пропитка при создании электродвигателей, трансформаторов, кабелей, конденсаторов;
• сушка синтетических волокон, полиэтилена, аминопластов, органических растворителей;
• кристаллизация и дистилляция азотных удобрений, красителей;
• сорбирование, растворение вредных жидкостей и газов;

В сфере строительства принимают участие в транспортировании цемента и других сыпучих материалов, дегазации керамики и глины. Насосные агрегаты применяются в качестве установок для проведения хирургических операций, при изготовлении и хранении медицинских лекарственных препаратов. В оптике необходимы для вакуумного алюминирования зеркал, просветления. Металлургическая область непредставима без вакуумных водокольцевых устройств, используемых для плавки/переплавки металлов.

Консервирование продуктов, опреснение воды, приготовление при пивоварении солода, выпаривание при создании сахара, ректификация винно-водочных изделий и другие задачи пищевой промышленности также выполняются за счет вакуумных механизмов водокольцевого типа. В сельском хозяйстве применение вакуумного водокольцевого насоса (ВВН) облегчает такой процесс, как доение, они выступают здесь как оборудование для доильных аппаратов. Механизмы способствуют транспортировке зерна, муки.

В ряде производств ВВН – единственно приемлемые типы машин. Системы термоядерного синтеза и вакуумные печи плавки титана – требуют эксплуатации только водокольцевых насосов. На ТЭС функционирование таких приборов в паротурбинных установках для откачки паровоздушной смеси приводит к уменьшению расходов воды. Для создания противопожарной безопасности на газовых и нефтяных месторождениях каждый год требуется свыше двух тысяч подобных устройств. И это лишь несколько хозяйственных направлений, где потребность в ВВН все более возрастает.

Виды вакуумных водокольцевых насосов

• одноступенчатые;
• двухступенчатые.

Первые оснащаются одной-двумя рабочими камерами, двухступенчатые – исключительно двумя. Одноступенчатые однокамерные, как правило, обладают небольшой мощностью, имеют низкую производительность, соответственно, и низкую стоимость, тогда, как двухступенчатые ВВН относятся к повышенной ценовой категории, обладая высокой производительностью и мощностью.

Одноступенчатые двухкамерные насосы работают по принципу однокамерных агрегатов, встречаются и некоторые модификации. Помимо двух камер они укомплектованы двумя парами патрубков, в результате чего снижается скорость вращения, износ подшипников.

Предпочтение двухкамерным двухступенчатым приборам отдается в случае необходимости большей очистки, повышенной глубины вакуума. Базовая модификация характеризуется наличием во второй камере дополнительной лопаточной машины, манифольда, соединяющим камеры, осуществлением повторной обработки газа.

Преимущества и недостатки водокольцевых вакуумных насосов

Преимущества:

• в водокольцевом вакуумном насосе, принцип действия которого подразумевает теплообмен между жидкостью в кольце и газом, сжатие можно считать изотермическим (нагретая вода отводится и электронасосом подается холодная);
• активный теплообмен с жидкостью дает возможность откачивать полимеризующиеся, быстроразлагающиеся или воспламеняющиеся газы;
• простая конструкция обеспечивает высокую надежность при эксплуатации;
• водяное кольцо, главная особенность этого устройства, делает его нечувствительным к загрязнениям откачиваемого газа парами, пылью, твердыми частицами, капельной жидкостью и т.д.;
• если вместо воды подобрать жидкость с нужными свойствами, то ЖКВН легко справляется с откачкой агрессивных газов, благодаря чему нашел применение в химической промышленности;
• ВВН не загрязняет откачиваемый газ масляным паром, так как в проточной части отсутствуют трущиеся элементы, для обеспечения подвижности которых необходима смазка, как, например, в пластинчато-роторном ВН; роль уплотнителя зазоров также выполняет вода.

Недостатки:

• большие энергозатраты на вращение кольца воды;
• только низкий вакуум (высокое предельное остаточное давление даже для двухступенчатых конструкций 1…10 кПа);
• большой размер из-за малой величины окружной скорости на конце лопаток роторного колеса.