Мембранные вакуумные насосы

Мембранные вакуумные насосы

Подходят для использования в науке, на производственных предприятиях, в лабораторных исследованиях. Также служат в качестве форвакуумных насосов в вакуумных откачных постах.

Классификация мембранных вакуумных насосов

Классифицируются в соответствии с принципом работы:

• Перекачивающие

• Компрессоры

• Вакуумные

Сохраняя конкретные преимущества мембранного вакуумного насоса, такие как отсутствие масла и необслуживаемые, они 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)

Они применяется во многих областях так как обладают следующими свойствами:

• Простая и недорогая конструкция

• Без масла

• Нет необходимости постоянного обслуживания

• Высокая газонепроницаемость

Такая комбинация свойств делает мембранные вакуумные насосы продуктом, который во многих случаях может оказаться фактически единственным подходящим.

Конструктивные особенности и свойства  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 мембраны. 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 выбрасывает откаченный газ через клапан давления (9). Для привода мембранных вакуумных насосов используется эксцентриковый привод.

Мембранные вакуумные насосы с эксцентриковым приводом

Принцип работы

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 диафрагма 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 может работать в любой ориентации монтажа.

Достигаемые показатели с эксцентриковым приводом:

• Скорость потока 0,2 л / мин до 300 л / мин

• Давление до 7 бар (т. Е. 8 бар абс.) В одноступенчатом исполнении и до 16 бар в двухступенчатом исполнении

• Вакуум до 100 мбар в одноступенчатом исполнении, до <0,5 мбар в многоступенчатом исполнении

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 откачки в камере сжатия может образоваться конденсат. В масляных агрегатах это приводит к загрязнению масла и к 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. Для этих применений 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, а также шариковые подшипники могут работать в любой ориентации. В сочетании с надежным приводным механизмом, эксцентриком, а также устранением рабочих жидкостей, вакуумные насосы с эксцентриковым приводом могут работать в любой ориентации. Мембранный насос с эксцентриковым приводом является единственным, который позволяет использовать его независимо от ориентации.

Единственными изнашиваемыми являются 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 требуют замены после длительных интервалов работы.

Срок службы мембранного вакуумного насоса

Определяющими факторами для срока службы диафрагмы 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 мембрану, даже когда выбирается подходящий эластомер (с точки зрения химической стойкости). Как следствие, диафрагма набухает. Затем увеличивающийся объем диафрагмы приводит к верхней мертвой точке. В результате диафрагма изнашивается.

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

Диафрагма в качестве изнашивающейся детали недорогая и удобная для замены пользователем, замена подшипников сложнее. В мембранных вакуумных насосов используются подшипники, заполненные смазочной смазкой и уплотненные с обеих сторон. Работа со средней нагрузкой увеличивает продолжительность эксплуатации. 

Рекомендации по выбору мембранного вакуумного насоса

Прежде всего, необходимо учитывать следующее:

• тип газа

• требуемые пневматические характеристики

• температура газа

• температура окружающей среды

• тип двигателя

• возможные конструкционные параметры

• монтажное положение и ориентация

•условия эксплуатации

Тип газа

Материалы для мембранного вакуумного насоса должны выбираться в соответствии с типом газа. Во-первых, определите, должен ли быть откачан один газ или несколько. Уточните, являются ли они нейтральными, слабокоррозионными или агрессивными. Если откачиваются агрессивные среды, подходящим выбором 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 давление кипения газа не превышалось.

Необходимые характеристики давления

Самый первый вопрос, который необходимо выяснить, заключается в том, должен ли насос, который должен быть выбран, служить исключительно в качестве вакуумника или эксклюзивно в качестве компрессора. Затем необходимо определить желаемое требуемое давление. В дополнение к максимальным данным давления, кривая откачки также полезна, так как для каждого значения давления (будь то отрицательное давление или избыточное давление) можно определить скорость откачки. Производители могут указать только предельное давление  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 и, нужна чтобы защитить подшипники при относительно высоких температурах

Температура окружающей среды

Чтобы гарантировать бесперебойную работу в течение очень длительного периода времени, температура окружающей среды является фактором, который необходимо принимать во внимание.

Другие условия, связанные с окружающей средой

Если окружающая среда мембранного насоса подвержена опасности взрыва, следует рассмотреть вопрос о том, должен ли мембранный насос использоваться вообще. Если требуется, необходимо выбрать мембранный насос с приводным двигателем, который защищен от взрыва. Другие вопросы, касающиеся окружающей среды, касаются пыли и влаги, наличие которых также может влиять на тип защиты, необходимый для двигателя.

Тип двигателя мембранного насоса

Необходимо определить, будет ли оборудование или агрегат, в котором мембранный насос должен выполнять свою работу, будет приводиться в действие переменным током, постоянным током или трехфазным током. Какое напряжение доступно в системе?

Возможные конструктивные параметры

Необходимо учесть необходимое расстояние мембранного насоса от других компонентов, чтобы обеспечить охлаждение приводного двигателя.

Ориентация в пространстве

За некоторыми исключениями, мембранные  насосы могут работать во всех положениях. Как правило, рекомендуется установить в самом высоком месте в системе, чтобы любая сконденсировавшаяся жидкость, которая может быть получена, не накапливалась в головке и не влияла на работу.