Форвакуумный насос: принцип работы и обзор лучших моделей

Форвакуумные насосы - незаменимые помощники в создании глубокого вакуума в промышленности и научных исследованиях. Без предварительной откачки воздуха форвакуумными насосами невозможно достичь высокой степени разряжения в рабочих камерах. Давайте разберемся в устройстве этих важных агрегатов и выберем оптимальную модель для конкретных задач.

Назначение и принцип работы форвакуумных насосов

Форвакуумные насосы предназначены для предварительной откачки воздуха или других газов из замкнутого объема. Они позволяют снизить давление в системе до 1-10 Па, создавая необходимые условия для работы высоковакуумных насосов следующих ступеней.

Существует несколько типов форвакуумных насосов, отличающихся принципом работы:

• Водокольцевые
• Роторно-пластинчатые
• Пластинчато-роторные
• Спиральные
• Винтовые
• Золотниковые (плунжерные)

Все они создают разрежение за счет механического сжатия и выталкивания газа из рабочей камеры. Но каждый тип использует свои конструктивные особенности.

Например, водокольцевые насосы используют центробежную силу вращающегося ротора, который вытесняет воду к стенкам камеры, создавая область пониженного давления.

А винтовые и спиральные насосы сжимают газ, заставляя его двигаться вдоль винтовой спирали к выходному отверстию.

Главные преимущества форвакуумных насосов - высокая производительность и надежность. Они способны работать непрерывно в течение многих лет практически без обслуживания.

Основной недостаток большинства моделей - шумность из-за высокой частоты вращения роторов. Поэтому их обычно выносят в отдельное помещение, чтобы не мешать персоналу.

Основные технические характеристики

При выборе форвакуумного насоса обращают внимание на такие основные параметры:

• Производительность откачки (м3/ч)
• Предельный вакуум (Па)
• Потребляемая мощность (кВт)
• Габаритные размеры и вес
• Уровень шума (дБ)
• Срок службы (ч)

Производительность откачки зависит от рабочего объема и скорости вращения ротора. Чем выше эти показатели, тем быстрее насос создает необходимый вакуум.

Минимальное остаточное давление определяет предельный вакуум, которого можно достичь с помощью данной модели.

Потребляемая мощность влияет на стоимость эксплуатации. Более производительные насосы, естественно, потребляют больше энергии.

Габариты и вес важны при выборе места для монтажа. Компактные модели легче разместить.

Уровень шума тоже нужно учитывать, чтобы насос не мешал персоналу при работе.

Наконец, срок службы показывает надежность и долговечность конструкции. У хороших форвакуумных насосов он составляет десятки тысяч часов.

Масляные форвакуумные насосы

В масляных насосах роторы и другие трущиеся детали смазываются и охлаждаются маслом, которое находится в нижней части корпуса. Это позволяет увеличить срок службы насоса.

Однако масло имеет ряд недостатков:

• Загрязняет рабочий вакуум масляными парами
• Требует периодической замены
• Ограничивает области применения (например, в пищевой промышленности)

Поэтому в последнее время все больше используются безмасляные форвакуумные насосы.

Тем не менее, масляные модели занимают значительную долю рынка благодаря простоте и надежности конструкции. Среди популярных моделей можно выделить:

• Pfeiffer Vacuum DUO 065 - роторно-пластинчатый насос производительностью 65 м3/ч
• Leybold Sogevac SV100 - пластинчато-роторный, 100 м3/ч
• Edwards RV12 - роторно-винтовой, 12 м3/ч

Для смазки в форвакуумных насосах чаще всего используют минеральные масла вязкостью 22-68 сСт при 40°С. Некоторые производители выпускают специальные сорта масла для своих насосов.

Важно соблюдать периодичность замены масла, указанную в инструкции. Это позволит обеспечить долгий срок службы насоса.

Безмасляные (сухие) форвакуумные насосы

Безмасляные насосы работают без применения смазочных материалов. Это дает им ряд преимуществ:

• Не загрязняют рабочую среду маслом
• Могут откачивать агрессивные и взрывоопасные газы
• Проще в обслуживании, не требуют замены масла
• Компактнее и легче масляных аналогов

Среди безмасляных насосов популярны следующие типы:

• Винтовые - используют один или несколько винтов для сжатия газа
• Спиральные - газ сжимается между двумя вращающимися спиралями
• Пластинчато-роторные - ротор с пластинами вращается внутри корпуса

Лучшие безмасляные модели:

• Pfeiffer Vacuum ACP15 - винтовой, 15 м3/ч
• SHZ-03 - спиральный, 3 м3/ч
• Boc Edwards XDS35 - пластинчато-роторный, 35 м3/ч

При выборе безмасляного насоса стоит обратить внимание на материал роторов и корпуса. Оптимальные варианты - нержавеющая сталь, алюминий, керамика. Они выдерживают высокие температуры и не подвержены коррозии.

Спиральные форвакуумные насосы

Спиральные насосы относятся к безмасляному типу. Их работа основана на сжатии газа двумя вращающимися спиралями.

Преимущества спиральных насосов:

• Простая и надежная конструкция
• Низкий уровень шума
• Длительный срок службы
• Не загрязняют вакуум маслом

К недостаткам можно отнести ограниченную производительность и невозможность откачки пылевых сред.

Спиральные насосы часто используются в лабораториях, при производстве полупроводников, в пищевой промышленности.

Популярные модели:

• SHZ-03 - 3 м3/ч
• Anest Iwata ISP 500 - 500 л/мин
• Vacuubrand RZ6 - 6 м3/ч

При выборе спирального насоса обращайте внимание на материал спиралей (желательно нержавеющая сталь) и наличие защиты от перегрева.

Выбор форвакуумного насоса под конкретные задачи

При выборе форвакуумного насоса в первую очередь нужно определить требуемую производительность откачки исходя из объема рабочей камеры.

Также важно учитывать тип откачиваемого вещества. Для агрессивных или взрывоопасных газов подойдет только безмасляный насос.

Если нужен максимально чистый вакуум без примесей, лучше выбрать спиральный или винтовой насос.

При ограниченном бюджете можно рассмотреть более дешевые роторно-пластинчатые модели.

Рекомендуемые модели форвакуумных насосов

Для небольших объемов подойдет SHZ-03 (3 м3/ч) или Pfeiffer MVP 015-2 (1.5 м3/ч). Это компактные и недорогие спиральные насосы.

В среднем ценовом сегменте хороший выбор - Edwards RV12 (12 м3/ч) или Leybold Sogevac SV25BI (25 м3/ч). Это надежные масляные роторно-пластинчатые модели.

Для высоких требований к чистоте вакуума подойдет Pfeiffer ACP40 (40 м3/ч) или Anest Iwata ISP500 (500 л/мин). Это производительные безмасляные винтовые насосы.

Ориентировочная стоимость форвакуумных насосов

Стоимость форвакуумных насосов начинается от 30 000 рублей для простых моделей типа SHZ-03 и может доходить до 500 000 для высокопроизводительных агрегатов вроде Pfeiffer TCP 380.

В среднем ценовом диапазоне 80 000 - 150 000 рублей можно подобрать оптимальный вариант для большинства задач.

Безмасляные насосы стоят дороже масляных аналогов примерно на 20-30%.

Советы по эксплуатации форвакуумных насосов

Для обеспечения долгой бесперебойной работы форвакуумного насоса рекомендуется:

• Устанавливать насос в хорошо вентилируемом месте
• Следить за чистотой фильтров на впуске
• Не допускать попадания жидкости и абразивных частиц внутрь насоса
• Соблюдать периодичность замены масла (для масляных насосов)
• Регулярно проверять уровень вибрации и температуру корпуса

При появлении повышенной вибрации, шума или перегрева следует остановить насос и устранить неисправность.

Ведущие мировые производители форвакуумных насосов

К ведущим мировым брендам в области форвакуумных насосов относятся:

• Edwards (Великобритания) - широкий модельный ряд, высокое качество
• Pfeiffer Vacuum (Германия) - передовые технологии, надежность
• Leybold (Германия) - оптимальное соотношение цена/качество
• Alcatel (Италия) - доступные цены
• Anest Iwata (Япония) - тихие безмасляные насосы

Правильный выбор бренда позволяет получить насос с нужным набором характеристик и сервисным обслуживанием высокого уровня.

Новые технологии в форвакуумных насосах

В последние годы разработчики сосредоточились на повышении надежности, снижении уровня шума и расхода энергии.

Достигнуто увеличение межсервисных интервалов для безмасляных насосов до 5-10 лет за счет применения износостойких материалов.

Разработаны новые конструкции рабочих камер, позволяющие снизить шум на 10-15 дБ.

Появились высокоэффективные двигатели, сократившие энергопотребление на 20-30%.

Продолжаются работы по расширению областей применения форвакуумных насосов, например в химической промышленности.