Vákuové vnútorné kompresné špirálové čerpadlá sú elektromechanické zariadenia, ktoré sú široko používané vo vede a priemysle. Rozsah ich použitia zahŕňa určité technologické procesy, v dôsledku ktorých vzniká hlboké vákuum. Priemerná produktivita zariadení je až 35 metrov kubických / h. Vzhľadom na prítomnosť úplne suchého prostredia je možné takéto čerpadlo použiť aj na čerpanie aktívnych plynov. Zvážte vlastnosti a výhody tohto zariadenia.
História stvorenia
Za prvé pokusy o vytvorenie špirálového čerpadla možno považovať meranie atmosférického tlaku, ktoré vykonal taliansky fyzik Torricelli. Po preštudovaní získaných informácií dospel k záveru, že existuje vákuum, čo čoskoro potvrdilo svoju hypotézu.
Klasický dizajn predmetného zariadenia vznikol začiatkom 18. storočia podľa projektu francúzskeho inžiniera Leona Croixa. Vedec vyvinul mechanizmus založený na rotačnom zariadení s dvoma špirálami s konštantným stúpaním. Jeden z prvkov zároveň zostáva stabilne upevnený a je pripevnený k telu. Druhá špirála kĺže vo vnútornej časti pozdĺž orbitálnej dráhy.
Sériová výroba špirályvákuové čerpadlá boli zavedené od roku 1980. Prvé modely zabezpečovali odsávanie a tlakovanie vzduchu pre motory a klimatizácie. Teraz sa rozsah použitia takýchto kompresorov výrazne rozšíril, vrátane hospodárskej činnosti, kozmického inžinierstva a priemyslu. Špirálové modifikácie sa prevádzkujú hlavne v laboratóriách a podnikoch.
Funkcie
Dve špirály sú umiestnené medzi sebou pod uhlom 180 stupňov. Vytvárajú oddelenia v tvare polmesiaca, v ktorých pohyb plynu zabezpečuje tlakový rozdiel v nich. Elektrický motor prenáša krútiaci moment na hriadeľ, potom špirály vykonajú orbitálny pohyb a objem plynu, ktorý sa postupne zmenšuje, smeruje k strednej časti.
Takéto zariadenia patria do triedy predvákuových špirálových čerpadiel suchého typu s vnútornou kompresiou. Konštrukcia nepočíta s použitím olejov na utesnenie spojovacích prvkov. Uvedené čerpadlá môžu byť prevádzkované v podmienkach s vysokou pravdepodobnosťou kondenzácie.
Pros
Hlavné výhody špirálových čerpadiel:
- Úplná absencia olejových pár umožňuje použitie zariadení na vytváranie chemicky čistých komponentov vo vákuu.
- Počas prevádzky sa v interiéri nehromadia abrazíva, čo predlžuje životnosť mechanických dielov a zabezpečuje vysoký koeficient stability.
- Nízka hlučnosť a nízke vibrácie umožňujú používanie zariadenia v miestnostiach, kde sú ľudia.
- Spustenie a spustenie čerpadlavyžaduje minimálne úsilie.
- Zariadenie je ľahké, na prepravu nevyžaduje špeciálny rám ani rám.
- Kompaktné. Existujú dokonca úpravy pracovnej plochy.
- Spoľahlivosť mechanických komponentov a elektroniky.
- Jednotky sú vybavené špeciálnymi systémami na tesnenie ložísk, tesnenie hriadeľa, odstraňovanie prachu a pevných látok.
- Vysoká účinnosť (asi 95%).
- Široký rozsah prevádzkového tlaku a možnosť vysoko presného čerpania.
- Vyžarované teplo je minimálne, je tu plnohodnotný systém atmosférického chladenia.
- Takmer všetky modely sú vybavené počítadlom hodín, nevyžadujú si zložitú a nákladnú údržbu.
Balík
Konštrukcia špirálovej pumpy sa líši podľa výrobcu, ale každá konštrukcia obsahuje základné prvky, konkrétne:
- Kované železné telo, s polohrubým povlakom.
- Stojan (vzdialenosť od pohyblivého zvitku je od 0,05 do 0,01 mm).
- Mechanizmus protizávažia.
- Pohyblivá časť, ktorá robí orbitálnu rotáciu.
- Zariadenie proti rušeniu.
- Excentrický hriadeľ (elektricky poháňaný).
- Vlnovec, ktorý utesňuje spoje, aby sa zabránilo vniknutiu olejových výparov.
- gumové tesnenie odolné voči mastnote.
Ako to funguje?
Princíp činnosti špirálovej pumpy jevytláčanie plynu z okrajovej časti do stredu pomocou pohyblivého prvku, ktorý vytvára dva série objemov v tvare polmesiaca. Potom sa objem prečerpá cez parnú miestnosť a otvor v strede koncovej dosky pevného lôžka.
Počet otáčok celého pracovného cyklu s jednou dávkou plynu je rovnaký ako počet otáčok špirály. Používa sa na to evolventa, Archimedova špirála, rôzne oblúky kružníc a ich variácie.
Hlavný rozdiel medzi prevádzkou predmetnej jednotky je v tom, že nasávanie, stláčanie a vypúšťanie sa vykonávajú synchrónne, súčasne v niekoľkých dutinách. Difúzia plynu medzi nízkotlakovými a vysokotlakovými sektormi je znížená v dôsledku oddelenia objemov medzi nimi. Toto rozhodnutie umožnilo úplne upustiť od používania vypúšťacích a sacích ventilov.
Anest Iwata Scroll Pumps
Tieto jednotky vyrába japonská spoločnosť od roku 1990. Tieto čerpadlá sa používajú v rôznych aplikáciách, vrátane vákuových pecí, laboratórnych zariadení, spracovania iónov, rozprašovacích systémov. Zariadenie sa vyznačuje dobre vyváženým mechanizmom, nízkou pulzáciou a hlukom a je dobre chránené proti vniknutiu oleja alebo častíc do vákuovej komory.
Stručná charakteristika na príklade úpravy Anest Iwata ISP-90:
- Typ chladenia – vzduch.
- Rýchlosť čerpania – 90 l/min pri 50 Hz.
- Maximálne vákuum – 5 Pa.
- Spotreba energie – 0,15 kW.
- Hlučnosť – 52 dB.
- Hmotnosť – 13 kg.
- Rozmery –308/182/225 mm.
- Pracovné napätie – 220 V.
Bezolejová špirálová vákuová pumpa XDS35i
Tento prístroj využíva patentovanú technológiu vstupu vlnovcového pohybu na úplnú izoláciu ložísk od pracovného priestoru. Táto konštrukcia eliminuje vniknutie chemicky aktívnych a olejových zložiek do nej. Port logického rozhrania vám umožňuje nastaviť rýchlosť hriadeľa.
Parametre:
- Produktivita – 43 m3/h.
- Čerpanie na maximum – 35 metrov kubických/h.
- Limit výstupného tlaku – 1 bar.
- Výkon motora – 520 W.
- Prevádzková teplota je 10-40 stupňov.
- Hmotnosť – 48 kg.
- Hluk – 57 dB.
Aplikácia
Špirálové odstredivé čerpadlá sa úspešne používajú v rôznych oblastiach. Nižšie je uvedený zoznam hlavných destinácií:
- V medicíne - na čistenie komponentov rôznych látok v takmer úplnom vákuu (ventilátory a umelé dýchanie).
- Vo liečivách - na dezinfekciu liečiv (antibiotík) z odpadových produktov mikroorganizmov.
- V priemysle - ako predvakuové zariadenie pri montáži turbomolekulárnych alebo difúznych čerpadiel.
- Za vykonávanie fyzikálneho výskumu pri štúdiu fotosenzitívnych polymérov a riedkych plynov.
- Btesty - na simuláciu stavu beztiaže a zvlneného vákua (pri testovaní satelitov, meteorologických balónov, orbitálnych modulov, lietadiel, rakiet).
- V biologickom výskume – študovať vplyv vákua na rôzne formy života.
- V mikroelektronike - na výrobu polovodičov za podmienok vyrovnávania oxidačného pôsobenia
- V chemickom priemysle - vytvárať stály tok surovín (rozdelenie materiálu na frakcie, napr. pri vytváraní esterov).
- V potravinárskom priemysle balenie tovaru do plastového obalu.
- Pri výrobe zložitých opticko-mechanických zariadení (elektrónových mikroskopov).
Na záver
Vyššie uvedený zoznam neobsahuje všetky oblasti, kde sa vákuová špirálová pumpa používa. Takéto vybavenie výrazne uľahčuje rôzne činnosti. Najmä zariadenie je nenahraditeľné v prípadoch, keď je potrebné vytvoriť bezolejové vákuum. Treba poznamenať, že tento smer prevláda v odvetví vývoja a výroby čerpacej techniky. Vďaka širokým možnostiam a dizajnovým vlastnostiam sa vyrábajú modely v priemyselnom dizajne aj kompaktné (desktopové) verzie.
