Folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk - Klasszikus vákuumtechnológia, mely csúcstechnológiát képvisel

Maulburg, Germany A vákuumtechnológia fejlődése soha nem áll le – és ez nemcsak a közelmúltra vonatkozik, ez a fejlődés már évtizedek óta megszakítás nélkül zajlik. Ma száraz csavar vákuumszivattyúkat használnak a vegyipari folyamattechnológiákban és számos más alkalmazásban, mintahogyan a körmös forgóelemes vákuumszivattyúk is szokványos vákuumgenerátorrá váltak számos iparágban. Az olajkenésű forgólapátos vákuumszivattyúk szintén a csúcstechnológiát jelentik sok alkalmazási területen, részben folyamatos fejlesztésüknek köszönhetően. Alkalmazásuk területén általában ezek a legelterjedtebb vákuumszivattyúk. Ám a sok fejlesztés, és a finomítások ellenére is bizonyos alkalmazásoknál mind a mai napig változatlan maradt a vákuum előállítás egyik módja, és ezt továbbra is sikeresen alkalmazzák: ez pedig a folyadékgyűrűs vákuumszivattyú.
1. ábra: A Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyú két verziója, melyek óránkénti szállítási kapacitása 25 és 26 800 köbméter között mozog (Source: Busch Dienste GmbH)
1. ábra: A Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyú két verziója, melyek óránkénti szállítási kapacitása 25 és 26 800 köbméter között mozog (Source: Busch Dienste GmbH)

A folyadékgyűrűs vákuumszivattyú működési elvét már 1890-ben kidolgozták „vízgyűrűs szivattyúként". Funkcionalitásuk és robusztus konstrukciójuk miatt a folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk (1. ábra) kiválóan használhatók vákuum előállításra olyan alkalmazásoknál, ahol gőzöket vagy párákat kell elszívni, vagy amelyeknél a vákuumszivattyúban kondenzáció léphet fel a kompressziós folyamat során. Ezek a szivattyúk ezért ideálisak magas nedvességtartalmú folyamatokban, így ezeket használják enyhe vákuum létrehozásához egyes folyamattechnológiákban, a vegyiparban, a kőolaj-kitermelésben és -feldolgozásban, gőzturbina-kondenzátorok ürítéséhez, a műanyagiparban, a papírgyártásban, az élelmiszer feldolgozó iparban és számos más ipari alkalmazásban is.

Működési elv
A folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk vizet vagy más olyan munkafolyadékot használnak, amely kompatibilis az elszívandó gázzal vagy párával. Etilén-glikolt, ásványi olajokat és szerves oldószereket is használnak más folyadékok mellett, amelyek részt vesznek a folyamatban. Az alapelv minden méretben és verzióban azonos.

2. ábra: Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyú fokozat keresztmetszeti rajza (Source: Busch Dienste GmbH)

Egy excentrikusan felszerelt járókerék forog egy hengeres házban (2. ábra). Ez a ház annyira van feltöltve munkafolyadékkal, hogy a járókerék lapátjai belemerüljenek a folyadékba. A járókerék forgása és az emiatt keletkező centrifugális erő miatt a házban lévő folyadék kialakítja az úgynevezett folyadékgyűrűt. A szivattyúzott közeg a lapátok és a ház közötti térbe kerül. A járókerék excentrikus forgása megváltoztatja ezeknek a tereknek a térfogatát, ami miatt a gáz beszívódik, összenyomódik és kiürül. A folyadékgyűrű elszigeteli az egyes tereket a hengertől. Ezen folyadékot ezért szigetelőfolyadéknak is szokták nevezni munkafolyadék helyett.

Mechanizmus
A használt munkafolyadék miatt ez a mechanizmus csak nem mély vákuum tartományban használható. Ennek oka, hogy az elérhető vákuumszint nagyban függ a vákuumszivattyún folyamatosan áthaladó munkafolyadék gőznyomásától és viszkozitásától. Ez lehetővé teszi, hogy a folyadékgyűrűs vákuumszivattyú viszonylag alacsony hőmérsékleten üzemeljen, emellett a közeg hőmérsékletének emelkedését minimális szintre lehet szorítani a kompressziós folyamat során. A folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk ezért ideálisak nagy nedvességtartalmú gőzök és gázok szivattyúzására. A vákuumszivattyúban uralkodó alacsony hőmérséklet elősegíti a folyamat során keletkező párák lecsapódását. Ez bizonyos értelemben azt jelenti, hogy a vákuumszivattyú kondenzátorként is funkcionál, és mivel a kondenzációra akkor kerül sor, amikor a keverék belép a vákuumszivattyúba, a térfogata drasztikusan lecsökken. A kondenzációs hatás mellett ez a névleges szállítási kapacitást is megnöveli.
A munkafolyadék elszállítja a kompresszió során alakuló hőt.
A folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk egyik nagy előnye, hogy a munkafolyadék és az alkatrészek adaptálhatók a szivattyúzott közeghez. Ez korrozív vagy robbanásveszélyes gőzök és párák szivattyúzását is lehetővé teszi. Az alacsony üzemi hőmérséklet miatt a robbanásveszélyes anyagok szivattyúzását mindenképpen kevésbé veszélyesnek tekinthetjük más mechanikus vákuumszivattyúk használatához viszonyítva.

Konstrukció
Alapvető különbségeket figyelhetünk meg az egy- és kétfokozatú folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk között. Az egyfokozatú változatban a fent leírt kompressziós folyamatot egyetlen sűrítési lépésben hajtják végre. A kétfokozatú vákuumszivattyúban (3. ábra) az első fokozatban elősűrített szivattyúzott közeget továbbítják a második kompressziós fokozathoz és újból összesűrítik. Az egyfokozatú folyadékgyűrűs vákuumszivattyú-verziókkal 130 hPa (mbar), míg a kétfokozatú kivitelekkel akár 33 hPa (mbar) végvákuum is elérhető.

3. ábra: Gázáramlás kétfokozatú folyadékgyűrűs vákuumszivattyúban (Source: Busch Dienste GmbH)

Még a méretek között is jelentős eltérések tapasztalhatók. A Busch Vákuumszivattyúk és rendszerek terméksorában több különböző sorozatú és méretű Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyú is megtalálható, amelyek óránkénti szállítási kapacitása 25 és 26 800 köbméter között mozog.

Változatok
A munkafolyadékot háromféleképpen lehet betölteni és eltávolítani:

1. Visszakeringetés nélküli működés – folyamatos áramlásos működés
Ez a folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk működésének legegyszerűbb változata, és bármikor felhasználható, ha elegendő munkafolyadék áll rendelkezésre. A kompressziós szakaszban folyamatosan biztosítják a munkafolyadék-ellátást. Aztán a folyadék a gázzal és a kondenzátummal együtt ürül. 

2. Nyitott folyadékkör – részleges visszakeringetéses működtetés
A nyitott folyadékkörben (4. ábra) a vákuumszivattyúból a munkafolyadékot egy folyadékszeparátorba vezetik el a gázzal együtt. Itt a folyadékot és a gázt szétválasztják. A gázt kiürítik vagy továbbítják, miközben friss munkafolyadékot juttatnak a folyadék szeparátorba. Ez biztosítja, hogy mindig legyen elegendő folyadék a körben, és hogy a hőmérséklet ne emelkedjen. Az ilyen típusú nyitott körrel a folyadéknak akár az 50 százaléka is megtakarítható a visszakeringetés nélküli működéshez képest.

4. ábra: Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyú részleges visszakeringetési rendszerrel (Source: Busch Dienste GmbH)

3. Zárt folyadékkör – teljes visszakeringetéses működtetés
A zárt körben is van folyadékszeparátor a vákuumszivattyú után (5. ábra). A gázt kiürítik a szeparátorból, miközben a munkafolyadékot hőcserélőn vezetik keresztül, mielőtt újból belépne a vákuumszivattyúba. Így a munkafolyadék hőmérséklete folyamatosan alacsony marad. Ez az elrendezés a munkafolyadék akár 95 százalékát is megtakaríthatja. Ennek eredményeként csak egészen kevés friss folyadékot kell hozzáadni a folyadékszeparátoron keresztül. Ezért a zárt kör használatát javasoljuk minden olyan esetben, amikor nem áll rendelkezésre elegendő munkafolyadék, vagy ha a lehető legtöbb munkafolyadékot meg kívánják takarítani.



5. ábra: Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyú teljes visszakeringetési rendszerrel (Source: Busch Dienste GmbH)


Egyedi igényekhez igazított vákuumrendszerek
A folyadékgyűrűs vákuumszivattyúk kivételesen jól alkalmazhatók vákuumrendszerek és -létesítmények moduljaiként. Alacsonyabb végvákuum érhető el gőzsugár-szivattyúkkal kombinálva. A vákuumrendszerek műszaki vagy gazdasági szempontból optimális megoldásait közvetlenül az egyes alkalmazások igényeinek figyelembevételével alakítjuk ki. A Busch Vákuumszivattyúk és rendszerek több évtizedes tapasztalattal rendelkezik az ilyen rendszerek tervezése, és gyártása területén, amelyek gazdaságosan és biztonságosan működnek szerte a világon a vegyipari folyamattechnológiában, a kőolaj-kitermelésben és -feldolgozásban, az energiatermelésben és sok más területen. Az egyes Busch Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyú-méretek különféle ATEX-tanúsítvánnyal ellátott verzióban is rendelhetőek.



6. ábra: Vákuumrendszer öt egyfokozatú Dolphin folyadékgyűrűs vákuumszivattyúval gáztalanításához (Source: Busch Dienste GmbH)


Kategóriák
Szeretne többet megtudni?
Vegye fel velünk közvetlenül a kapcsolatot (Busch Magyarország):
+36 24 887 308 Vegye fel a kapcsolatot