Pompe de vid cu inel de lichid – tehnologie clasică a vidului, dar care rămâne o tehnologie de ultimă generație

Tehnologia vidului nu s-a oprit niciodată din dezvoltare, nu doar în trecutul recent, ci continuă să evolueze de câteva zeci de ani. Astăzi, pompele de vid cu șurub uscate sunt utilizate în tehnologia procesării substanțelor chimice și în numeroase alte aplicații, la fel cum pompele de vid uscate cu gheare s-au consacrat ca generatoare standard de vid în sectoare industriale întregi. Pompele de vid cu palete rotative lubrifiate cu ulei reprezintă, de asemenea, o tehnologie de ultimă generație în numeroase aplicații, nu în ultimul rând datorită dezvoltării lor continue. În domeniile lor de aplicare, acestea sunt, în general, cele mai utilizate pompe de vid.

Principiul din spatele pompei de vid cu inel de lichid a fost dezvoltat încă din anul 1890, sub forma „pompei cu inel de apă”. Datorită construcției lor simple și robuste, pompele de vid cu inel de lichid (Fig. 1) sunt adecvate pentru generarea de vid în aplicații care implică evacuarea de vapori sau gaze umede sau în care, în timpul procesului de compresie, condensul tinde să apară în interiorul pompei de vid. Prin urmare, acestea sunt perfect adaptate pentru procesele umede și astfel sunt utilizate pentru generarea de viduri grosiere în tehnologia proceselor, în industria chimică, în timpul producției și prelucrării petrolului, pentru ventilarea condensatoarelor turbinelor cu abur, precum și în industria maselor plastice, în fabricarea hârtiei, în industria tehnologiilor alimentare și în multe alte aplicații industriale.

Principiu de funcționare

Pompele de vid cu inel de lichid utilizează ca fluid de operare apa sau un lichid compatibil cu gazul sau cu vaporii care trebuie evacuați. Etilenglicolul, uleiurile minerale sau solvenții organici sunt de asemenea utilizați, ca și alte lichide care fac deja parte din proces. Principiul de bază este același pentru toate dimensiunile și versiunile.

Roata unui rotor montat excentric se învârte în interiorul unei carcase cilindrice (Fig. 2). Această carcasă este umplută cu fluid de operare până când paletele rotorului sunt scufundate în fluid. Datorită mișcării de rotație a roții rotorului și forței centrifuge rezultate, lichidul din carcasă formează așa-numitul inel de lichid. Gazul este pompat în spațiile dintre paletele individuale și inelul de lichid. Grație dispunerii excentrice a roții rotorului, volumele acestor spații se schimbă, ceea ce duce la aspirarea, compresia și evacuarea gazului. Inelul de lichid etanșează spațiile individuale până la cilindru. Acesta este motivul pentru care este numit uneori fluid de etanșare, în loc de fluid de operare.

Mecanismul

Datorită fluidului de operare folosit, acest mecanism poate fi utilizat numai în intervalul de vid grosier. Motivul este acela că nivelul de vid realizabil depinde de presiunea de vapori și de viscozitatea fluidului de operare, care este pompat constant prin pompa de vid. Aceasta permite unei pompe de vid cu inel de lichid să funcționeze la temperaturi relativ scăzute. De asemenea, funcționează izoterm cu preponderență. Aceasta înseamnă că mediul care trebuie pompat se încălzește cu greu în timpul procesului de compresie. De aceea, pompele de vid cu inel de lichid sunt efectiv predestinate pompării vaporilor și gazelor cu o proporție ridicată de umiditate. Temperaturile scăzute din interiorul pompei de vid favorizează condensarea vaporilor și a gazelor umede. Într-o anumită măsură, aceasta înseamnă că pompa de vid funcționează, în plus, pe post de condensator. Deoarece condensarea este deja în curs de desfășurare atunci când gazul intră în pompa de vid, volumul de gaz este redus în mod drastic. Pe lângă efectul de condensare, în acest mod se obține și o creștere a vitezei nominale de pompare. Fluidul de operare împrăștie căldura degajată din comprimare, un proces care sprijină condensarea și o creștere a vitezei de pompare. Un avantaj semnificativ al pompelor de vid cu inel de lichid este faptul că fluidul de operare și materialele folosite pentru componente pot fi adaptate la mediul de pompare. Acest lucru permite, de asemenea, pomparea gazelor sau a vaporilor explozivi. Datorită temperaturilor scăzute de funcționare, pomparea materialelor explozive poate fi considerată, în orice caz, mult mai puțin problematică decât în cazul altor pompe mecanice de vid.

Construcție

Există o diferențiere de bază între pompele de vid cu inel de lichid cu o singură treaptă și în două trepte. În versiunea cu o singură treaptă, procesul de comprimare descris mai sus are loc într-o singură etapă de comprimare. În pompa de vid în două trepte (Fig. 3), mediul de pompare precomprimat din prima etapă este transportat într-o a doua etapă de comprimare, apoi este comprimat din nou. Versiunile de pompă de vid cu inel de lichid cu o singură treaptă pot obține presiuni finale de 130 hPa (mbar), în timp ce versiunile în două trepte pot atinge până la 33 hPa (mbar).

Chiar și dimensiunile variază semnificativ. Busch Vacuum Solutions are în portofoliul său diverse serii și versiuni de pompe de vid cu inel de lichid DOLPHIN, cu viteze de pompare care acoperă intervalul cuprins între 25 și 26.500 de metri cubi pe oră.

Variante

Alimentarea cu fluid de operare și eliminarea acestuia pot avea loc în trei moduri:

1. Funcționarea fără recirculare
Aceasta este cea mai simplă variantă de funcționare a unei pompe de vid cu inel de lichid și este utilizată ori de câte ori este disponibil suficient fluid de operare. În etapa de comprimare se alimentează în mod constant fluid de operare. Fluidul este apoi evacuat împreună cu gazul și cu condensul.

2. Circuit de fluid deschis
Într-un circuit deschis (Fig. 4), fluidul de operare este deviat într-un separator de lichid împreună cu gazul, după care iese din pompa de vid. Aici lichidul este separat de gaz. Gazul este evacuat sau transferat, în timp ce separatorul de lichid este alimentat cu fluid de operare proaspăt. Acest lucru garantează că există suficient lichid în circuit și că temperatura nu crește. Acest tip de circuit deschis poate economisi până la 50 % din fluid comparativ cu funcționarea fără recirculare.

3. Circuit de fluid închis
Într-un circuit închis există un separator de lichid și în aval de pompă (Fig. 5). Gazul este evacuat din separator, în timp ce fluidul de operare este deviat cu ajutorul unui schimbător de căldură, înainte de a intra din nou în pompa de vid. Astfel, fluidul de operare este răcit în mod constant. Această configurație economisește până la 95 % din fluidul de operare. Aceasta înseamnă că doar cantități mici de fluid proaspăt trebuie adăugate prin separatorul de lichid. Prin urmare, recomandăm circuitul închis de fiecare dată când nu este disponibil suficient fluid de operare sau atunci când trebuie conservat cât mai mult fluid de operare posibil.

Sisteme de vid personalizate

Pompele de vid cu inel de lichid sunt deosebit de potrivite pentru utilizarea ca module în instalațiile și sistemele de vid. Presiunile finale mai mici pot fi atinse în combinație cu ejectoare de abur. Pot fi găsite soluții optime din punct de vedere tehnic și economic pentru sistemele de vid, personalizate direct în funcție de aplicația individuală. Busch Vacuum Solutions are o experiență de zeci de ani în proiectarea, configurarea și construirea acestor tipuri de sisteme, care sunt utilizate în mod rentabil și sigur în întreaga lume în tehnologia prelucrării substanțelor chimice, în producția și prelucrarea petrolului, în generarea de energie și în multe alte domenii. Pompele de vid cu inel de lichid DOLPHIN individuale de toate dimensiunile de la Busch sunt disponibile în diferite versiuni certificate ATEX.