Газобалластный клапан вакуумного насоса для чего нужен (3 видео)

Применение вращательных масляных насосов для таких процессов, как вакуумная сушка, дистилляция и многие другие, сильно затруднено в связи с необходимостью откачки конденсируемых паров.
Конденсат, образующийся при сжатии откачиваемого пара, осаждается в камере насоса, попадает в масло и резко ухудшает его свойства.

Попадая вместе с маслом в рабочую камеру, конденсат, обладающий высокой упругостью пара, испаряется и резко увеличивает величину остаточного давления, достигаемого насосом. Наиболее часто приходится откачивать водяные пары; вода же, попадая в масло, образует эмульсию, растворяет и активирует кислоты, содержащиеся в масле.

Взаимодействуя с железом, вода образует гидрат окиси железа, который с кислотами образует нерастворимые железные мыла — сильные катализаторы процесса окисления масла. Все это приводит к увеличению остаточного давления, осмолению масла и выходу насоса из строя.

Следует отметить, что накопление конденсата в некоторых случаях происходит настолько быстро, что замена масла становится необходимой через каждые 6-8 ч работы. При этом для восстановления первоначальных характеристик насоса нередко приходится несколько раз подряд промыть рабочую камеру маслом.

Для предотвращения ухудшения характеристик вращательных масляных насосов при откачке конденсируемых паров имеются два способа:
1) удаление конденсата из насоса;
2) предотвращение конденсации паров в насосе.

Удаление конденсата из насоса может производиться вместе с маслом или же конденсат отделяется от масла непосредственно в насосе.
В первом случае из объема над выхлопным клапаном непрерывно удаляют некоторое количество загрязненного конденсатом масла, а взамен со стороны всасывания добавляют свежее масло в таком же количестве. Недостатком того метода является то, что воздух, содержащийся в непрерывно подаваемом свежем масле, увеличивает остаточное давление насоса.

Во втором случае конденсат испаряется при нагреве масла, находящегося над выхлопным клапаном. Причем отделение конденсата значительно ускоряется при продувке нагретого масла воздухом. Рабочая температура масла составляет 80° С.

Наиболее выгодным и удобным способом предотвращения конденсации паров является напуск определенного количества неконденсируемого (балластного) газа в камеру насоса в добавление к находящейся там смеси после отделения ее от откачиваемого объема. Минимально необходимое при этом количество балластного газа определяется из условия, чтобы к моменту выхлопа парциальное давление конденсируемых паров не достигло давления их насыщения при температуре насоса.

В качестве балластного газа используется обычно атмосферный воздух. Его собственная влажность обычно невелика и практически не сказывается на характеристиках газобалластных насосов. Весьма важно, чтобы при напуске балластного газа не происходило значительного увеличения остаточного давления, достигаемого насосом. Поэтому напуск балластного газа в камеру насоса осуществляется через отверстие в крышке камеры. Величина отверстия в крышке камеры должна быть достаточно большой, чтобы иметь возможность напуска, необходимого для полного предотвращения конденсации количества балластного газа.

При работе газобалластного насоса обычно встречается необходимость дозировки балластного газа, поэтому напуск балластного газа производится через вентиль-дозатор. Газобалластные насосы изготовляются на базе существующих конструкций, поскольку установка газобалластного устройства требует весьма незначительных изменений отдельных деталей (в основном крышек). На базе вращательных масляных насосов ВН-461М, ВН-1 и ВН-2 изготовлены газобалластные насосы марок ВН-461МГ, ВН-1Г и ВН-2Г.

Содержание

Эксплуатация вращательных масляных вакуум-насосов.
Масла для вращательных масляных вакуум-насосов.
Использование газобалласта в вакуумных насосах, принцип работы газобалласта
Что такое газобалласт и как он влияет на работу пластинчато-роторного вакуумного насоса?
Как предотвратить загрязнение масла вакуумного насоса при откачке влажных сред?
🎥 Видео

Эксплуатация вращательных масляных вакуум-насосов.

Наибольшее применение в химической промышленности находят пластинчато-роторные насосы ВН-494, пластинчато-статорные насосы ВН-461М и РВН-20 и золотниковые насосы ВН-1, ВН-2, ВН-4 и ВН-6. Достоинством вращательных масляных насосов является их легкое обслуживание, возможность быстрого приведения в действие и сравнительно большая скорость откачки.

Читайте также: Снятие впускного коллектора ваз 2110 16 клапанов 124 двигатель

Большое влияние на работу насосов (прочность и конечный вакуум) оказывает выбор материалов, употребляемых для изготовления разных частей насосов. В основном применяются специальные сорта сталей с большой прочностью, малой пористостью и устойчивостью против коррозии.

Статор и ротор должны быть изготовлены из очень твердого металла, а пластины для уменьшения износа поверхности цилиндра должны быть более мягкими. Место касания ротора и статора пригнано с точностью до сотых долей миллиметра.

И если масло густое, а насос холодный, то первые обороты требуют значительных усилий. Чтобы не перегружать электродвигатель, необходимо несколько раз повернуть ротор насоса вручную, а затем, когда масло станет менее вязким, включить мотор.

При нормальных условиях работы вращательные масляные насосы длительное время работают без ухудшения остаточного давления. Однако тяжелые условия работы (откачка паров, коррозионно действующих на детали, содержание твердых частиц в откачиваемом газе и т. п.) могут вывести насос из строя в течение весьма непродолжительного времени. При установке вращательных масляных насосов следует придерживаться следующих правил:

а) при установке вращательного масляного насоса необходимо прочно закрепить его на надежном фундаменте, так как вибрация плохо закрепленного работающего насоса может повести к его перемещениям и поломке вакуумного трубопровода. При этом необходимо обеспечить удобный подход для наблюдения за работой насоса, смены масла и т. п.;

б) пуск насоса в работу осуществляется включением электродвигателя. Предварительно необходимо убедиться в правильности направления вращения шкива электродвигателя, для чего следует снять со шкива насоса приводной ремень и включить мотор. Если направление вращения шкива совпадает с направлением, указанным стрелкой на крышке насоса, то мотор включен правильно;

в) для правильной эксплуатации насоса необходимо поддерживать ту скорость вращения ротора, которая рекомендована для данного насоса заводом-изготовителем. Скорость вращения ротора вращательных масляных насосов в зависимости от конструкции составляет 360- 540 об/мин. При большем числе оборотов достигается увеличение скорости откачки насоса, но при этом происходит перегрев масла, сопровождаемый интенсивным газовыделением и уменьшением вязкости масла, а следовательно, ухудшается предельный вакуум. Наоборот, при работе насоса с меньшим, чем указано в паспорте, числом оборотов можно получить лучший предельный вакуум, но за счет потери скорости откачки насоса;

г) чтобы избежать выброса масла из насоса, включение его следует производить не сразу, а несколькими последовательными включениями электродвигателя на малый промежуток времени, в течение которого ротор насоса смог бы повернуться не более чем на полуоборота;

д) мощность, потребляемая вращательными масляными насосами, зависит от рабочего давления. При р = 760 мм рт. ст. эта мощность невелика, так как не происходит сжатия газа; когда давление уменьшается, мощность увеличивается, достигает максимума при давлении 200-300 мм рт. ст., после чего опять уменьшается. Приближенно можно считать, что на каждые 10 л/сек скорости откачки расходуется мощность — 1,36/квт.

Масла для вращательных масляных вакуум-насосов.

Для хорошей работы вращательного масляного насоса решающее значение имеет качество заливаемого в насос масла. Поэтому к маслам для насосов предъявляют специальные требования. Поскольку масло прежде всего служит для изолирования областей с различным давлением, оно должно обладать при рабочих температурах насосов 50-90° С достаточной вязкостью.

Однако вязкость не должна быть чрезвычайно высокой во избежание излишних затрат электроэнергии. Так как полное остаточное давление насоса определяется давлением паров наиболее летучих компонентов, от масла требуется, чтобы оно не содержало легколетучих фракций. Характеристикой этого служит температура вспышки: чем меньше в масле легколетучих, тем выше температура вспышки масла.

Читайте также: Очистка клапанов от нагара liqui moly

Для вращательных масляных насосов применяют масла с температурой вспышки не ниже 200° С. Кроме того, масло не должно содержать воды, водорастворимых кислот и щелочей и его свойства не должны изменяться в процессе эксплуатации.

Для вращательных масляных насосов изготовляется специальное вакуумное масло ВМ-4. Масло ВМ-4 (ГОСТ 7903-56) представляет собой машинное масло СУ, из которого в результате вакуумной перегонки отогнаны 12-15% низкокипящих фракций.

С течением времени работы насоса масло в нем постепенно меняет свой состав за счет образования более летучих фракций и загрязнения масла сконденсировавшимися парами посторонних жидкостей. Поэтому в зависимости от рабочей нагрузки насоса масло в нем необходимо заменять свежим, чистым и осушенным.

Видео:Вакуумный насос с газо-баластным клапаном.Скачать

Использование газобалласта в вакуумных насосах, принцип работы газобалласта

Функция газобалласта используется в пластинчато-роторных, плунжерных, трохоидных вакуумных насосах для откачки не только газов, но и конденсируемых паров.

Газобалласт предотвращает конденсацию паров в рабочей камере насоса. При откачке пары могут только сжиматься до давления их насыщенного пара при рабочей температуре насоса. Например, если откачиваются пары воды, то при температуре насоса 70°С они могут сжиматься до давления 312 мбар (давление насыщенного водяного пара при 70°С – табл. 13, раздел 9). При дальнейшем сжатии пары воды
сконденсируются без повышения давления. В насосе не создастся избыточное давление, а выхлопной клапан не откроется. Вместо паров воды получится вода, которая останется в насосе и смещается с маслом насоса. Это может очень быстро ухудшить смазывающие свойства масла, и насос может заклинить, если в масле будет содержаться много воды. Газобалласт, разработанный в 1935 г. Геде, предотвращает случайную конденсацию пара в насосе следующим образом. Перед началом цикла компрессии точно определенное количество воздуха (балластного газа) напускается в камеру насоса. Количество газа такое, чтобы понизить коэффициент компрессии максимум до 10:1. Теперь пары, которые попали в насос, могут сжиматься вместе с
газобалластом, до достижения точки конденсации и выхода из насоса. Парциальное давление паров, которые попадают в насос, не может превышать некоторого значения. Оно должно быть ниже, иначе при коэффициенте компрессии 10, пары не смогут конденсироваться при рабочей температуре насоса. При откачке паров воды это
критическое значение называется «допустимость паров воды».

При откачке паров должны соблюдаться два требования:

Насос должен быть прогрет до рабочей температуры.
Клапан газобалласта должен быть открыт. (При открытом клапане газобалласта рабочая температура насоса повышается примерно на 10°С. Перед откачкой паров насос должен поработать с открытым клапаном газобалласта примерно 30 минут).

Видео:Как действует вакуумный насос? (3D анимация) - Motorservice GroupСкачать

Что такое газобалласт и как он влияет на работу пластинчато-роторного вакуумного насоса?

Откачиваемый газ может содержать водяной (или иной) пар. Во время сжатия внутри насоса давление возрастает и пар может достигать точки насыщения, в которой происходит конденсация пара. Точка насыщения зависит от давления и температуры. Например, если откачиваемый газ холодный, а насос разогрет, то давление насыщения пара увеличится, а скорость образования конденсата снизится. И наоборот, если откачиваемый газ теплый, а насос не разогрет, то из остывающего газа может выпасть конденсат еще до момента начала сжатия газа.

Конденсация в вакуумном насосе плоха тем, что выпадающие капли воды смешиваются с маслом и образуют водно-масляную эмульсию. Это очень быстро приводит к ухудшению смазывающих свойств масла, что в будущем приведёт к поломке насоса.

Газобалластное устройство было изобретено в 1935 немецким инженером Вольфгангом Гаеде для борьбы с конденсацией пара в насосе. Принцип действия устройства заключается в том, что до момента начала сжатия откачиваемого газа дозированное количество свежего воздуха впрыскивается в камеру сжатия (количество воздуха такое, что степень сжатия доходит до 10:1), называемого балластным. Обычно в качестве балластного газа используется атмосферный воздух. Теперь пары, которые были закачены насосом, могут быть сжаты вместе с порцией воздуха, перед достижением ими сжатия, без угрозы конденсации

Читайте также: Лачетти клапан егр глушить или нет

Газобалластное устройство несколько ухудшает рабочие характеристики пластинчато-роторных насосов, предельное остаточное давление возрастает, но оно существенно продлевает срок службы масла и самого насоса.

Чтобы избежать образование конденсата, необходимо соблюдать несколько правил:

Видео:Доработка клапана вакуумного насоса ValueСкачать

Как предотвратить загрязнение масла вакуумного насоса при откачке влажных сред?

При откачке вакуумных систем, в которых присутствует водяной пар, велика вероятность выпадения конденсата в камере сжатия. Эта проблема особо актуальна при эксплуатации масляных пластинчато-роторных насосов. Парциальное давление пара, содержащегося в откачиваемой среде, при сжатии достигает давления насыщения при температуре насоса, что приводит к его конденсации. Конденсат, попадая в масляную камеру, смешивается с маслом, образуя эмульсию, что существенно влияет на рабочие характеристики и срок службы насоса: растёт предельное остаточное давление, рабочие элементы хуже смазываются, подвергаются окислению и коррозии.
Для предотвращения этого явления применяются газобалластные устройства. После отсечения от откачиваемого объема в камеру сжатия подаётся неконденсируемый балластный газ, который снижает парциальное давление водяного пара до значения ниже давления насыщения. В качестве балластного газа чаще всего используется атмосферный воздух, который поступает через регулируемый клапан на торце блока сжатия. Объема подаваемого газа должно быть достаточно для предотвращения конденсации, но при этом его количество не должно существенно влиять на предельное остаточное давление, которое повышается при увеличении подаваемого потока. В насосах ERSTEVAK серии RS это задача решена уникальной конструкцией клапана, который имеет три рабочих положения: закрыт, открыт в положении I, открыт в положении II. Положения I и II имеют чётко заданные значения подаваемого объёма балластного газа для разных диапазонов допустимого влагосодержания. Такое решение позволяет подобрать оптимальный режим работы насоса, обеспечивающий минимальное рабочее давление без конденсации откачиваемой среды.

Для применений, где содержание водяных паров в перекачиваемой среде превышает допустимое значение для газобалластных насосов мы рекомендуем использование специальной влагостойкой версии WR насосов DVP. Насосы WR отличаются специальным коррозионностойким покрытием рабочих элементов, постоянно открытым газобалластным клапаном и использованием специального синтетического масла. Такое масло после остановки насоса отделяется от воды, что можно наблюдать в специальном смотровом окне. Вода за счет большей плотности находится в нижней части масляного бака и может быть слита через сливной клапан.

Даже при соблюдении всех рекомендаций, полностью исключить конденсацию при работе с водяным паром невозможно. Продлить срок службы масла можно проведением дополнительной «сушки». После завершения процесса откачки необходимо закрыть всасывающий патрубок вакуумного насоса и с открытым газобалластным клапаном оставить его в работе на 20 — 30 минут. Вода, содержавшаяся в масле за счет высокой температуры и низкого давления на стороне всасывания будет испаряться и уноситься из камеры сжатия за счет потока балластного газа.