Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы - классическая вакуумная технология, остающаяся современной

Maulburg, Germany Прогресс вакуумной технологии никогда не прекращался — она продолжала развиваться не только в недавнем прошлом, но и на протяжении десятилетий. Сегодня сухие винтовые вакуумные насосы используются в технологиях химической обработки и для многих других применений, а сухие кулачковые вакуумные насосы стали стандартным источником вакуума в целых отраслях промышленности. Роторные вакуумные насосы с масляной смазкой также актуальны во многих приложениях не в последнюю очередь благодаря их постоянному развитию. В своих областях применения эти вакуумные насосы обычно являются наиболее распространенными вакуумными насосами. Однако, несмотря на множество улучшений, новые разработки и дальнейшие усовершенствования, для ряда применений до сих пор сохраняется один принцип создания вакуума: жидкостно-кольцевой вакуумный насос.
Рис. 1 Две версии жидкостно-кольцевых вакуумных насосов Dolphin, доступных с частотой перекачки от 25 до 26 800 кубических метров в час

Принцип, лежащий в основе работы жидкостно-кольцевого вакуумного насоса, был разработан еще в 1890 году как «водокольцевой насос». Благодаря своей функциональной и прочной конструкции жидкостно-кольцевые вакуумные насосы (рис. 1) подходят для создания вакуума, когда необходимо удалить рудничные газы или пары или когда в процессе сжатия внутри вакуумного насоса возникает тенденция к конденсации. Поэтому они идеально подходят для работы с влажными средами и, таким образом, используются для получения низкого вакуума в технологических процессах, химической промышленности, при производстве и переработке нефти, для вакуумирования конденсаторов паровых турбин, а также при производстве пластмасс и бумаги, в пищевой промышленности и для многих других промышленных применений.

Принцип действия
В качестве рабочей жидкости жидкостно-кольцевые вакуумные насосы используют воду или жидкость, совместимую с удаляемым газом или паром. Кроме того, используются этиленгликоль, минеральные масла или органические растворители, а также другие жидкости, уже являющиеся частью технологического процесса. Основной принцип одинаков для всех размеров и версий.

Рис. 2 Частичный разрез камеры сжатия жидкостно-кольцевого вакуумного насоса Dolphin
 

Эксцентрично установленная крыльчатка вращается внутри цилиндрического корпуса (рис. 2). Данный корпус наполняется рабочей жидкостью настолько, чтобы лопасти крыльчатки были погружены в жидкость. Вращение колеса крыльчатки и возникающая центробежная сила заставляют жидкость в корпусе сформировать так называемое жидкостное кольцо. Перекачиваемая среда перемещается в промежутках между лопастями и жидкостным кольцом. В результате эксцентрического вращения рабочего колеса изменяется объем указанных промежутков, что приводит к засасыванию газа, его сжатию и выбросу. Жидкостное кольцо уплотняет отдельные промежутки вплоть до цилиндра. Поэтому рабочую жидкость иногда называют уплотнительной жидкостью.

Механизм
Из-за использования рабочей жидкости этот механизм можно использовать только в диапазоне низкого вакуума. Причина этого в том, что достижимый уровень вакуума зависит от давления паров рабочей жидкости, постоянно прокачиваемой через вакуумный насос. Это позволяет использовать жидкостно-кольцевой вакуумный насос при относительно низких температурах, и, кроме того, сведено к минимуму повышение температуры среды при сжатии. Поэтому жидкостно-кольцевые вакуумные насосы идеально подходят для откачки паров и газов с высоким содержанием влаги. Низкие температуры в вакуумном насосе благоприятствуют конденсации технологических паров. В определенной степени это означает, что вакуумный насос дополнительно служит конденсатором, и, поскольку конденсация происходит при попадании смеси в вакуумный насос, объем резко уменьшается. Помимо эффекта конденсации, также возрастает номинальная скорость откачки.
Рабочая жидкость поглощает тепло сжатия, а поскольку жидкостно-кольцевые вакуумные насосы практически изотермичны, они обладают преимуществами при прокачке продуктов, чувствительных к температуре, таких как полимеры.
Одним из важных преимуществ жидкостно-кольцевых вакуумных насосов является возможность адаптации рабочей жидкости и материалов, используемых для компонентов, к прокачиваемой среде. Это также позволяет откачивать коррозионно-активные или взрывоопасные газы и пары. Благодаря низким рабочим температурам перекачивание взрывчатых материалов в любом случае может оказаться гораздо менее проблемным, чем при использовании других механических вакуумных насосов.

Конструкция
Основным различием является различие между одно- и двухступенчатыми жидкостно-кольцевыми вакуумными насосами. В одноступенчатой версии вышеописанный процесс сжатия выполняется в одной ступени сжатия. В двухступенчатом вакуумном насосе (рис. 3) прокачиваемая среда, предварительно сжатая в первой ступени, поступает во вторую ступень и снова сжимается. При использовании одноступенчатых жидкостно-кольцевых вакуумных насосов может быть достигнуто максимальное давление 130 гПа (мбар), а двухступенчатые версии позволяют достигать 33 гПа (мбар).

Рис. 3 Поток газа через двухступенчатый жидкостно-кольцевой вакуумный насос

Значительно могут различаться и размеры. Портфель компании Busch Vacuum Pumps and Systems содержит различные серии и версии жидкостно-кольцевых вакуумных насосов Dolphin, обеспечивающих скорость перекачки от 25 до 26 800 кубических метров в час.

Варианты
Подача и удаление рабочей жидкости может осуществляться следующими тремя способами:

1. Работа без рециркуляции — проточная работа
Это самый простой вариант применения жидкостно-кольцевого вакуумного насоса, используемый при наличии достаточного количества рабочей жидкости. Рабочая жидкость постоянно поступает в ступень сжатия. Затем жидкость отводится вместе с газом и конденсатом. 

2. Незамкнутый контур подачи жидкости — частичная рециркуляция
В незамкнутом контуре (рис. 4) рабочая жидкость, выходящая из вакуумного насоса, отводится в отделитель жидкости вместе с газом. В нем жидкость и газ разделяются. Газ сбрасывается или переносится, а рабочая жидкость возвращается в вакуумный насос. Через отделитель жидкости в контур подается дополнительная свежая рабочая жидкость. Это гарантирует достаточное количество жидкости в контуре и то, что температура не будет повышаться. Такой тип незамкнутого контура позволяет сэкономить до 50 процентов жидкости по сравнению с работой без рециркуляции.

Рис. 4 Жидкостно-кольцевой вакуумный насос Dolphin с системой частичной рециркуляции

3. Замкнутый контур подачи жидкости — полная рециркуляция
В замкнутом контуре ниже вакуумного насоса по потоку также установлен отделитель жидкости (рис. 5). Газ отводится из отделителя, а рабочая жидкость, прежде чем снова попасть в вакуумный насос, проходит через теплообменник. Таким образом поддерживается постоянная температура рабочей жидкости. Это означает, что через отделитель жидкости понадобится добавлять только небольшое количество свежей жидкости. Поэтому мы рекомендуем использовать замкнутый контур всякий раз, когда достаточное количество рабочей жидкости недоступно или когда необходимо сохранить максимально возможное ее количество.



Рис. 5 Жидкостно-кольцевой вакуумный насос Dolphin с системой полной рециркуляции

Специализированные вакуумные системы
Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы исключительно хорошо подходят для использования в качестве модулей вакуумных систем и установок. Более низкие предельные давления могут быть достигнуты в сочетании с газовыми, воздушными или паровыми эжекторами (струями) или вакуумными усилителями. Для вакуумных систем можно подобрать технически и экономически оптимальные решения, непосредственно оптимизированные для конкретного применения. Компания Busch Vacuum Pumps and Systems обладает многолетним опытом проектирования, конфигурирования и создания таких типов систем, применяемых по всему миру для экономичной и безопасной эксплуатации при химической обработке, добыче и переработке нефти, производстве электроэнергии и во многих других областях. Отдельные жидкостно-кольцевые вакуумные насосы Dolphin компании Busch доступны в различных версиях, сертифицированных ATEX.


Рис. 6 Вакуумная система с пятью одноступенчатыми жидкостно-кольцевыми вакуумными насосами Dolphin для дегазации технологической жидкости

Категории
Хотите узнать больше?
Свяжитесь с нами (Busch Россия):
+7 495 648 67 26 Связаться