Мембранные вакуумные насосы

Мембранные насосы подходят для использования в науке, на производственных предприятиях, в лабораторных исследованиях. Также служат в качестве форвакуумных насосов, которые создают предварительное давление, в вакуумных откачных постах.

Классификация мембранных насосов

Они классифицируются в соответствии с принципом работы:

• перекачивающие;

• компрессоры;

• вакуумные.

Для работы мембранных вакуумных насосов не нужно масло. И они требуют минимального обслуживания. Вкупе с этими преимуществами мембранные насосы охватывают следующий спектр рабочих характеристик:

• расход — до 300 л/мин;

• давление — до 7 бар (т. е. абсолютное давление 8 бар);

• предельный вакуум — до <0,5 мбар (абсолютный).

Мембранные вакуумные насосы применяются во многих областях благодаря следующим особенностям: 

• простая и недорогая конструкция;

• без масла;

• нет необходимости в постоянном обслуживании;

• высокая газонепроницаемость.

Такая комбинация делает мембранные вакуумные насосы фактически единственным подходящим решением во многих ситуациях.

Конструктивные особенности мембранных вакуумных насосов

Базовая конструкция проста. Эластичная диафрагма (1), зажатая между головкой (2) и корпусом (3), отделяет вакуумную камеру (7) от внутренней части корпуса. Мембрана подсоединена под давлением к шатуну (4) с помощью винта (6) крепления. Привод во внутренней части корпуса приводит к движению шатуна и заставляет мембрану перемещаться вверх и вниз. При нисходящем движении мембрана откачивает газ через всасывающий клапан (8). При подъеме мембраны он удаляет воздух и выбрасывает откачанный газ через клапан давления (9). Для привода мембранных вакуумных насосов используется эксцентриковый привод.

Принцип работы мембранных вакуумных насосов с эксцентриковым приводом

Эксцентрик (2), приводимый через вал электродвигателем, перемещает шатун (3) вверх и вниз, а соединительный стержень передает движение мембране (1). С помощью эксцентрика шатун мембранного насоса дополнительно настраивается на качание и наклонное движение. Это учитывается в геометрическом дизайне камеры сжатия, так что диафрагменный элемент не сжимается между головкой соединительного стержня и контуром камеры сжатия во время движения вверх. Обычно в качестве привода используется двух- или четырехполюсный электродвигатель переменного тока. Эксцентриковый привод мембранного насоса позволяет преобразовать момент вращения двигателя в относительно высокие силы при движении вверх и вниз шатуна.

Таким образом, мембранные вакуумные насосы с эксцентриковым приводом хорошо подходят для создания высоких давлений в пределах допустимой нагрузки материала мембраны. Другим важным преимуществом эксцентрикового привода является то, что он может работать в любой ориентации монтажа.

Достигаемые показатели с эксцентриковым приводом:

• скорость потока — от 0,2 до 300 л/мин;

• давление в одноступенчатом исполнении — до 7 бар (т. е. 8 бар абс.), в двухступенчатом — до 16 бар;

• вакуум в одноступенчатом исполнении — до 100 мбар, в многоступенчатом — до <0,5 мбар.

Благодаря принципиальной газонепроницаемости мембранные вакуумные насосы могут достигать скорости утечки <10-3 мбар/с небольшими дополнительными конструкционными расходами. При соответствующей конструкции области крепления (меньшей неравномерности уплотняющих поверхностей и оптимального сжатия поверхности) и уплотнения области клапана с помощью колец с осевым уплотнением может быть достигнута скорость утечки до 5 × 10-9 мбар л/с.

При герметизации паров и откачке в камере сжатия может образоваться конденсат. В масляных агрегатах это приводит к загрязнению масла и повреждению из-за повышенного трения. Работая без масляной смазки, мембранный вакуумный насос не испытывает таких трудностей. Если в экстремальных случаях накапливается столько конденсата, что из-за внутреннего сопротивления приводной двигатель перегружен, достаточно очистить камеру сжатия. После этого мембранный насос продолжит работать без сбоев.

Для применений, в которых конденсат создает коррозионные свойства, газоперекачивающие компоненты мембранного насоса изготовлены из коррозионно-стойких материалов. Можно использовать высококачественную сталь, а также подходящие пластмассы, которые являются механически прочными, неабразивными и термостойкими. Поскольку смазка компонентов устраняется с помощью мембранных вакуумных насосов с эксцентриком, приводной механизм (вал и эксцентриковый подшипник) разработан без смазки маслом. Однако используются шарикоподшипники с пластичной смазкой. С соответствующим конструктивным обозначением привода подшипники скольжения и шариковые подшипники могут работать в любой ориентации. В сочетании с надежным приводным механизмом, эксцентриком, а также устранением рабочих жидкостей вакуумные насосы с эксцентриковым приводом тоже без проблем функционируют в любой ориентации. Мембранный насос с эксцентриковым приводом является единственным, который можно использовать независимо от ориентации.

Изнашиваемыми являются только мембраны и в малой степени клапаны. В случае с эксцентриковой диафрагмой в список могут быть добавлены шариковые подшипники, а для линейных — пружина якоря. При правильном функционировании мембранные насосы могут считаться необслуживаемыми. При соответствующей конструкции (например, с прочными шарикоподшипниками) только мембраны и, возможно, клапаны потребуют замены после длительных интервалов работы.

Срок службы мембранного вакуумного насоса

Определяющими факторами для срока службы мембранного вакуумного насоса являются:

• механическая нагрузка в результате растяжения вверх и вниз по диафрагме;

• рабочее давление или вакуум;

• температура газа, подлежащего переносу;

• температура в корпусе;

• агрессивность переносимого газа.

Что касается влияния агрессивности газа, который действует на мембрану, многие среды во время работы впитываются в неё, даже когда выбран подходящий эластомер (с точки зрения химической стойкости). Как следствие, диафрагма набухает. Затем ее увеличивающийся объем приводит к верхней мертвой точке. В результате диафрагменный элемент вакуумного насоса изнашивается.

Множество параметров, которые действуют с различной степенью интенсивности на мембрану, не позволяют однозначно рассчитать ожидаемый срок службы диафрагмы. Однако можно утверждать, что оборудование может без затруднений продемонстрировать ресурс от 2000 до 5000 часов.

Диафрагма — недорогая и удобная для замены деталь, а вот с подшипниками сложнее. В мембранных вакуумных насосах используются подшипники, заполненные смазкой и уплотненные с обеих сторон. Работа со средней нагрузкой увеличивает продолжительность эксплуатации.

Рекомендации по выбору мембранного вакуумного насоса

Прежде всего при подборе мембранного вакуумного насоса необходимо учитывать:

• тип газа;

• требуемые пневматические характеристики;

• температуру газа;

• температуру окружающей среды;

• тип двигателя;

• возможные конструкционные параметры;

• монтажное положение и ориентацию;

•условия эксплуатации.

Тип газа

Материалы для мембранного вакуумного насоса должны выбираться в соответствии с типом газа. Во-первых, определите, требуется откачка одного газа или нескольких. Уточните, являются ли они нейтральными, слабокоррозионными или агрессивными. Если откачиваются агрессивные среды, подходящим вариантом будет химически стойкая версия. Тип газа определяет, необходима ли повышенная газонепроницаемость, требуется ли предохранительная диафрагма. Мембранные вакуумные насосы подходят для откачки паров, но не жидкостей. Поэтому при вакуумировании следует соблюдать осторожность, чтобы в камере сжатия не повышалось давление кипения газа.

Необходимые характеристики давления

Самый первый вопрос, который необходимо выяснить, заключается в том, должен ли мембранный насос служить исключительно в качестве вакуумника или эксклюзивно в качестве компрессора. Затем необходимо определить требуемое давление. В дополнение к максимальным данным давления кривая откачки также полезна, так как для каждого значения давления (будь то отрицательное или избыточное) можно определить скорость откачки. Производители могут указать только предельное давление мембранного вакуумного насоса. Они могут влиять только на это. Следовательно, при выборе следует учитывать герметичность труб, клапанов, которые могут повлиять на работу системы.

Температура газа

Температура газа определяет выбор материала мембраны.

Температура окружающей среды

Чтобы гарантировать бесперебойную работу мембранного вакуумного насоса в течение очень длительного периода времени, необходимо обязательно принимать во внимание температуру окружающей среды.

Другие условия, связанные с окружающей средой

Если речь о взрывоопасной среде, следует рассмотреть вопрос о том, должен ли мембранный вакуумный насос использоваться вообще. Если требуется, необходимо выбрать вариант с приводным двигателем, который защищен от взрыва. Другие вопросы, связанные с окружающей средой, касаются пыли и влаги, наличие которых также может влиять на тип защиты, необходимый для двигателя.

Тип двигателя мембранного вакуумного насоса

Необходимо определить, каким типом тока — переменным, постоянным или трехфазным — будет приводиться в действие оборудование или агрегат, в котором должен работать мембранный насос. Какое напряжение доступно в системе?

Возможные конструктивные параметры

Стоит учесть необходимое расстояние между мембранным насосом и другими компонентами, чтобы обеспечить охлаждение приводного двигателя.

Ориентация в пространстве

За некоторыми исключениями, мембранные вакуумные насосы могут работать во всех положениях. Как правило, рекомендуется устанавливать их в самом высоком месте в системе, чтобы любая сконденсировавшаяся жидкость не накапливалась в головке и не влияла на работу.

Мембранные вакуумные насосы от компании «ТАКО Лайн» — это надежное решение для вашего бизнеса, обеспечивающее высокую производительность и долговечность. Благодаря уникальной конструкции и отсутствию смазки насосы гарантируют чистоту операций и минимальные эксплуатационные расходы. Вы покупаете оборудование, которое отвечает самым строгим стандартам качества и демонстрирует стабильность независимо от специфики рабочих процессов (от лабораторных исследований до промышленного применения). Обращайтесь, модели всегда в наличии на складе в Москве.