Особенности турбомолекулярного насоса, характеристики молекулярного, насоса ТМН и турбонасоса, а также эксплуатация сухих и безмасляных насосов

Турбомолекулярный насос

При необходимости создания глубокого вакуума применяются турбомолекулярные насосы. Турбомолекулярный вакуумный насос производит откачку газов из емкостей с помощью дисковых пластин, расположенных на валу и встречных перегородок на корпусе находящихся на незначительном удалении от них. При этом дисковые пластины имеют поперечные лопасти, благодаря которым при вращении вала молекулы газа получают значительное ускорение. В результате происходит постепенное повышение давления к выходу. Наличие нескольких ступеней позволяет постепенно нагнетать давление, которое ближе к выходу из насоса значительно увеличивается.

В данной статье мы рассмотрим:

  • турбомолекулярный вакуумный насос;
  • турбомолекулярный насос принцип работы;
  • молекулярный насос;
  • молекулярный вакуумный насос;
  • турбонасос;
  • недостатки турбонасосов;
  • насос вакуумный тмн;
  • турбомолекулярные насосы тмн;
  • вакуумный насос сухого типа;
  • безмасляный вакуумный насос;
  • безмасляный сухой пластинчато роторный насос;
  • безмасляные насосы;
  • безмасляный пластинчато роторный вакуумный насос;
  • вакуумный поршневой безмасляный насос;
  • форвакуумный насос принцип работы;
  • форвакуумный насос.

В зависимости от степени наклона пластин на вращающихся дисках, изменяется скорость откачки газов и максимальное разрежение. Пластины, установленные на дисках в турбомолекулярном насосе, значительно отличаются по своей конструкции, поскольку им приходится работать в различных условиях. Таким образом одни пластины постоянно работают с более низким давлением, а другие с повышенным.

Турбомолекулярные насосы работают на больших скоростях, обороты вала могут достигать 90 000 об/мин. Чтобы избежать возникновения вибраций при таких оборотах, применяются специальные керамические шариковые подшипники. В более сложных и дорогих конструкциях насосов применяются специальные магнитные подвески. В них все степени свободы вала контролируются при помощи управляющей электроники и датчиков. Магнитные подвески, в отличие от подшипников, не подвергаются воздействию сил трения, что увеличивает КПД насоса и исключает их механический износ в процессе эксплуатации.

Некоторые производители выпускают турбомолекулярные насосы, в которых один конец вала вращается в подшипнике, а другой в магнитной подвеске. Это позволяет значительно увеличить срок службы подшипника, поскольку автоматическая регулировка магнитного подшипника позволит предотвратить возникновение дисбаланса.

Выполнять обслуживание турбомолекулярных насосов должен специально обученный персонал, поскольку при выполнении любых работ потребуется проверка на появление дисбаланса и его устранение. Неквалифицированный персонал может стать причиной выхода из строя насоса.

К основным преимуществам турбомолекулярных вакуумных насосов относятся:

  • возможность создания глубоко вакуума без частиц масла;
  • работа с любыми, в том числе и агрессивными или коррозионными газовыми смесями;
  • значительный диапазон давлений, при которых насос может нормально эксплуатироваться;

Данный тип насосов имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих их применение:

  • высокая сложность обслуживания;
  • даже незначительный дисбаланс вызывает быстрый выход из строя подшипников;
  • некоторые модели могут работать только в паре с форвакуумным насосом, обеспечивающим необходимое снижение давления газов;
  • требуется периодическая замена смазки в подшипниках, что является довольно сложной задачей.

Наибольшее распространение турбомолекулярные насосы получили в:

  • плазменном травлении, требующем глубокого вакуума;
  • микроэлектронике для откачки агрессивных газов;
  • научных исследованиях;
  • сверхточных приборах, таких как электронный микроскоп.

Один из вариантов турбомолекулярного насоса в разрезе

Молекулярный насос

Молекулярные насос принципиально отличается от всех других видов тем, что отсутствует разделение областей высокого и низкого давления. При этом спиральная прорезь на стенке корпуса обеспечивает движение откачиваемого газа, а вращающийся ротор придает молекулам газа необходимое ускорение. Существуют разновидности молекулярных насосов, в которых на роторе выполнены кольцевые прорези, соединенные последовательно.

При работе не происходит контакта ротора и корпуса, поэтому на выходе из насоса отсутствуют пары масла и механические частицы, что очень важно при проведении некоторых исследований.

Наибольшее распространение насосы такой конструкции получили в исследовательских лабораториях, форвакуумных системах. Для создания глубокого вакуума и нормальной работы требуется применение дополнительных форвакуумных насосов, обеспечивающих необходимое снижение давления на выходе.

Молекулярные и турбомолекулярные насосы

Турбонасос

Конструкция турбонасоса предусматривает двухсторонний вывод рабочей среды.При этом два потока объединяются в один перед нагнетающим патрубком. Принцип действия полностью идентичен турбомолекулярному насосу, поэтому конструкция имеет аналогичные достоинства и недостатки.

Турбонасосы позволяют создавать глубокий вакуум без использования дополнительных форвакуумных насосов. Кроме того, системы с турбовакуумными насосами требуют наличия вакуумных клапанов, обеспечивающих отсекание емкости после создания вакуума.

Фотография турбонасоса

Насос ТМН

Турбомолекулярные насосы ТМН всех конфигураций предназначены для создания и поддержания вакуума в системе или емкости. При этом запрещается использовать их для откачивания газов, реагирующих с материалом корпуса, ротора и дисков, поэтому при эксплуатации необходимо следить за соответствием рабочей среды конструкции насоса.

Вакуумные насосы ТМН -100, ТМН-500 и другие отличаются в основном производительностью, мощностью и габаритами. Принципиальных отличий в устройстве между ними не имеется.

Для регулировки степени разрежения, дополнительно к ТМН могут использоваться преобразователи частоты, регулирующие частоту вращения вала. В конструкции насоса используются керамические подшипники, что значительно усложняет процесс обслуживания.

Преимуществами всех насосов ТМН являются низкая стоимость (по сравнению с зарубежными аналогами), доступность комплектующих, отсутствие необходимости использовать дополнительные форвакуумные насосы.


Сухой насос

Вакуумный сухой насос, это устройство, предназначенное для откачки газов и создания вакуума, без попадания масла и его частиц в откачиваемые газы. Таким образом к насосам сухого типа относятся все виды спиральных, турбомолекулярных, некоторые виды пластинчато-роторных и роторных. Отсутствие масла в рабочей камере открывает для таких насосов возможности применения в электротехнической промышленности, электронике, медицине, бумажном производстве и деревообработке, металлургии и даже косметологии и ракетостроении.

Для того, чтобы выбрать сухой насос, максимально подходящий для выполнения конкретных технологических операций, требуется иметь точные данные о составе рабочей среды. Это связанно с тем, что некоторые насосы способны работать с газами, содержащими твердые частицы, а другие потребуют дополнительной фильтрации или выйдут из строя. Агрессивность рабочей среды и возможность проведения обслуживания также являются важными факторами, влияющими на выбор насоса.

Безмасляный насос

Вакуумный безмасляный насос и его конструкция отличаются большим разнообразием. Они могут выполняться в классическом поршневом исполнении с применением системы клапанов, при необходимости создания большого разрежения могут использоваться системы, включающие в себя несколько насосов различного типа.

Использование безмасляных форвакуумных насосов может потребоваться для установки в систему с молекулярными насосами, обеспечивающими создание глубокого вакуума в лабораторных условиях или в электронике.

Форвакуумный насос

Форвакуумный насос может быть самых разнообразных конструкций, но наибольшее распространение получили пластинчато-роторные и роторные масляного типа. Форвакуумный насос подключается к выходу глубоковакуумного насоса и создает оптимальное давление для работы второго, обеспечивающего создание более глубокого разрежения. При использовании только одного вида насосов может потребоваться значительно время для достижения нужного разрежения, а комбинация двух типов значительно ускоряет откачку газов.

Форвакуумные насосы могут быть и безмасляных типов, что позволяет использовать их практически в любых технологических процессах. Применение форвакуумных насосов обеспечивает значительную экономию энергии при откачке закрытых больших объемов газов.