Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Пластинчато-роторный вакуумный насос — это объёмный механический насос, который откачивает газ за счёт пластин, скользящих в пазах эксцентрично установленного ротора. Чтобы понять, как работает пластинчато-роторный вакуумный насос, достаточно проследить за одной ячейкой: при вращении ротора пластины делят серповидную полость между ротором и корпусом на изменяющиеся по объёму камеры, которые сначала расширяются (всасывают газ), а затем сжимают его и выталкивают через выхлопной клапан. В маслозаполненном (маслоуплотняемом) исполнении тонкая плёнка масла герметизирует зазоры, что позволяет получать низкий и средний вакуум.
Ниже разобраны принцип действия, устройство, рабочий цикл, роль масла, одно- и двухступенчатые схемы, газобалласт, параметры и диапазоны вакуума, а также применение и типичные ошибки эксплуатации.
Пластинчато-роторный насос относится к вакуумным насосам объёмного действия: газ откачивается путём периодического изолирования его порции в рабочем объёме с последующим сжатием и выпуском. Внутри цилиндрического корпуса (статора) вращается ротор, ось которого смещена относительно оси расточки (эксцентриситет). В радиальных пазах ротора установлены пластины, которые под действием центробежной силы (а в ряде конструкций — дополнительно пружин) прижимаются к стенке корпуса и скользят по ней.
Пластины делят серповидное пространство между ротором и корпусом на отдельные замкнутые камеры переменного объёма. Со стороны впуска объём камеры растёт — газ всасывается из откачиваемого объёма. По мере поворота ротора камера уменьшается — газ сжимается и при превышении давления на выходе вытесняется через подпружиненный выхлопной (нагнетательный) клапан.
Преобразование вращения в откачку основано на одном принципе: эксцентриситет ротора заставляет каждую ячейку сначала расширяться у входа, а затем сжиматься у выхлопа.
Базовый набор узлов маслозаполненного пластинчато-роторного насоса включает следующие элементы.
Ротор обычно несёт две–три пластины (в отдельных конструкциях больше). Уплотнение между ротором и статором обеспечивается масляной плёнкой в минимальном зазоре, поэтому точность изготовления и чистота поверхностей критичны для предельного давления.
За один оборот ротора каждая камера последовательно проходит четыре фазы.
Цикл непрерывно повторяется во всех камерах, обеспечивая равномерную откачку. Предельное остаточное давление ограничивается перетечками газа между сторонами всасывания и нагнетания через зазоры, а также газовыделением и испарением рабочего масла.
В маслозаполненном пластинчато-роторном насосе масло выполняет одновременно несколько функций, и именно оно во многом определяет достижимый вакуум.
Загрязнение или эмульгирование масла (например, сконденсировавшейся влагой) ухудшает уплотнение и поднимает предельное давление. Поэтому состояние и своевременная замена масла напрямую влияют на характеристики насоса.
По числу ступеней сжатия различают одноступенчатые и двухступенчатые насосы. В двухступенчатом исполнении газ последовательно сжимается в двух рабочих секциях, что позволяет достигать более глубокого вакуума: ступень высокого вакуума работает при меньшем входном давлении, а вторая ступень дожимает газ до выхлопа.
Конкретное предельное давление зависит от типоразмера, рабочего масла, состояния насоса и наличия газобалласта; точные значения берут из паспорта изделия. Приведённые диапазоны — ориентир порядка величины.
При откачке газов с парами (прежде всего водяного пара) во время сжатия пар может достичь давления насыщения и сконденсироваться внутри насоса. Конденсат смешивается с маслом, образует эмульсию и резко ухудшает работу насоса. Для воды давление насыщенного пара составляет около 23 мбар (примерно 2,3 кПа) при 20 °C — это и есть тот уровень, выше которого при сжатии начинается конденсация.
Чтобы избежать конденсации, применяют газобалласт — регулируемый напуск некоторого количества атмосферного воздуха (балластного газа) в камеру на стадии сжатия. Балластный газ повышает общее давление в камере, и выхлопной клапан открывается раньше, чем парциальное давление пара достигнет давления насыщения; пар выводится наружу, не конденсируясь. В двухступенчатых насосах газобалласт подают, как правило, в ступень низкого вакуума (вторую ступень).
Открытый газобалласт несколько повышает предельное остаточное давление насоса. Поэтому его включают при откачке паров и отключают, когда требуется максимально глубокий вакуум на чистых газах.
Основные паспортные характеристики насоса — быстрота действия и предельное остаточное давление. По стандартизованной терминологии быстрота действия (скорость объёмного потока газа на входе) часто называется скоростью откачки и обозначается символом S.
S
В вакуумной технике область пониженного давления условно делят на диапазоны. В российской классификации в основу деления положено число Кнудсена — отношение средней длины свободного пробега молекул к характерному линейному размеру вакуумного объёма. Границы приближённые, но порядок величины общепринят.
Пластинчато-роторный насос работает в низком и среднем вакууме. Для выхода в высокий и сверхвысокий вакуум его применяют как форвакуумный (предварительный) насос в связке с высоковакуумными насосами. Режим течения газа меняется с диапазоном: в низком вакууме — вязкостный, в среднем — переходный (кнудсеновский), в высоком и сверхвысоком — молекулярный.
V
t = (V / S) × ln(p₀ / p)
p₀
p
ln
V = 0,2 м³
S = 20 м³/ч
p₀ = 1000 мбар
p = 1 мбар
t = (0,2 / 20) × ln(1000 / 1) = 0,01 × 6,9 ≈ 0,069 ч ≈ 4,1 мин
Пластинчато-роторные насосы широко применяют там, где нужен надёжный низкий или средний вакуум при умеренной стоимости и компактности.
Эксцентрично установленный ротор с пластинами образует в корпусе камеры переменного объёма. У входа камера расширяется и всасывает газ, затем при повороте ротора уменьшается, сжимает газ и выталкивает его через выхлопной клапан. В маслозаполненном насосе плёнка масла герметизирует зазоры.
Из корпуса (статора), эксцентричного ротора с пластинами, выхлопного клапана, масляной системы с маслоотделителем, газобалластного устройства и впускного обратного клапана.
Масло уплотняет микрозазоры (повышая достижимый вакуум), смазывает трущиеся детали и отводит теплоту сжатия. Поэтому его состояние напрямую влияет на характеристики насоса.
В двухступенчатом газ сжимается последовательно в двух секциях, что даёт более глубокий вакуум. Одноступенчатые обеспечивают порядка 10⁻¹…10⁻² мбар, двухступенчатые — порядка 10⁻³…10⁻⁴ мбар (значения зависят от модели и условий).
Газобалласт впускает порцию воздуха в камеру сжатия, чтобы пары (прежде всего водяной) выводились наружу до достижения давления насыщения и не конденсировались в масле. При этом предельное давление насоса слегка повышается.
Низкий и средний вакуум. Для высокого и сверхвысокого вакуума он используется как форвакуумный насос в паре с высоковакуумными насосами.
Отталкиваются от требуемого предельного давления и быстроты действия (объёма откачки в единицу времени), а также от наличия паров и загрязнений. Для влажных сред важны газобалласт и стойкость масла; для глубокого вакуума выбирают двухступенчатую схему.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.