CC BY
31
Литература
1. Сакманлы С. А. Способ обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов. Патент Азербайджанской Республики i20150041 от 13.07.2015 г.
2. Кузьменкова А. М. Использование компостов из твердых бытовых отходов. М.: Россельхозиздат, 1976 г.
3. Алосманов М. С. Физико-химические исследования и разработка технологии фосфорных удобрений с использованием промышленных отходов и природных ресурсов Закавказья. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Баку, 1988 г.
4. Сакманлы С. А., Алосманов М. С., Бафадарова О. Б. Физико-химические исследования переработки твердых бытовых отходов. «Экоэнергетика» Журнал Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии. № 3, 2010 г.
Создание и применение высокопроизводительных турбомолекулярных вакуумных насосов в современных вакуумных установках Пархомов М. М.
Пархомов Михаил Михайлович /РатЬошоу Miha.ilМАайоужН — специалист, инженер-конструктор, АО «Центральное Конструкторское Бюро Машиностроения», г. Санкт-Петербург
Аннотация: в настоящей статье приведен сравнительный анализ различных типов вакуумных насосов высокой производительности (5000 л/с и более). Целью данной работы являлось показать преимущества применения турбомолекулярных вакуумных насосов в современных вакуумных установках различного назначения. Проведенный анализ показал существенные преимущества применения турбомолекулярных вакуумных насосов в современных вакуумных установках. Ключевые слова: вакуумные насосы, турбомолекулярные вакуумные насосы.
УДК 621.52
В настоящее время потребность в высоко- и сверхвакуумных средствах откачки быстротой действия свыше 5000 л/с обеспечивается, в основном, диффузионными, а также криогенными вакуумными насосами зарубежного производства. Применение этих насосов имеет свои преимущества, такие как:
- наличие моделей с большим быстродействием;
- отсутствие движущихся частей в зоне откачки;
- устойчивость к «прорывам атмосферы».
Современные вакуумные насосы должны отвечать следующим требованиям: обеспечение безмаслянной откачки среды, не загрязняя откачиваемый объем парами углеводородов или другими рабочими телами; низкий уровень шума; возможность работы с химически агрессивными средами; иметь продолжительный срок беспрерывной работы;
В настоящий момент в вакуумных системах в интервале быстродействия от 5000 до 20000 л/с возможно применение турбомолекулярных вакуумных насосов. Рассмотрим преимущества замены вышеупомянутых типов насосов в вакуумных установках на турбомолекулярные насосы для определения наиболее оптимального решения.
Диффузионные вакуумные насосы. Диффузионные вакуумные насосы имеют рабочую жидкость - вакуумное масло. С наличием масла связано негативное влияние на качество получаемого вакуума, так как имеет место обратный поток паров масла, загрязняющий откачиваемый объем. Источниками загрязнений откачиваемого объема обычно являются пары масла с охлаждаемой поверхности корпуса насоса, пары масла с кромки верхнего сопла, пары масла, проникающие через резьбу и зазоры установочной гайки и шайбы и др. [1]. В таблице 1 представлены некоторые параметры современных диффузионных насосов быстротой действия свыше 5000 л/с.
ЫШЭЫТУАС [2] КоШуас [3]
ОЭ 350Э ОЭ 500 ЭРЬ-222ф ЭРЬ-362ф
Быстрота действия (л/с) 6000 12000 12800 28200
Предельное остаточное давление (Па) 5х10-5 5х10-5 Ш0"5 Ш0"5
Габаритные размеры (мм) 625x490x700 828x645x1000 680х910х1120 1065х1422х1570
Напряжение питающей сети и частота 440В/50Гц 440В/50Гц 220В/50Гц 220В/50Гц
Вес нетто (кг) 70 150 167 450
Потребляемая мощность (Вт) 3750 7500 6000 15000
Из приведенных данных видно, что данные насосы не могут обеспечить предельного остаточного давления ниже Также диффузионные насосы не могут обеспечить безмаслянную откачку, а
значит, подлежат замене на безмаслянные вакуумные насосы, такие как криовакуумный или турбомолекулярный.
Криогенные вакуумные насосы. Криовакуумный насос обладает рядом преимуществ по отношению к диффузионным. Главное преимущество данного типа насосов - возможность безмасляной откачки. Криовакуумные насосы способны обеспечить ресурс до 100000 часов. Также криовакуумные насосы устойчивы к «прорывам атмосферы».
Таблица 2. Характеристики криогенных вакуумных насосов [4]
ЬеуЬоМ
СООЬУАС 5.000 СЬ СООЬУАС 10.000 СЬ СООЬУАС 18.000 СЬ СООЬУАС 30.000
Быстрота действия (л/с) 5000 10000 18000 30000
Предельное остаточное давление (Па) 1x10-" 1x10"" Ш0-9
Габаритные размеры (мм) 450x450x640 550x550x704 658х658х608 1060х1060х886
Напряжение питающей сети и частота 42В/50Гц 42В/50Гц - -
Вес нетто (кг) 42 50 65 245
Потребляемая мощность 1 ст/2 ст (Вт) 160/90 160/90 - -
В таблице 2 представлены некоторые параметры современных криовакуумных насосов быстротой действия свыше 5000 л/с.
Однако криовакуумные насосы также имеют некоторые недостатки. Первым из них является конечная ёмкость, требующая заполнения жидким хладагентом, емкость 1000-8000 бар. л и, соответственно, циклический характер работы - после накопления некоторого количества газа им требуется регенерация. Также имеются ограничения по откачиваемым газам.
Турбомолекулярные вакуумные насосы. Турбомолекулярный вакуумный насос (ТМН) является, пожалуй, лучшим вариантом применения в современных вакуумных установках. Современные конструкции данных насосов обеспечивают безмасляную откачку. Также современные ТМН обладают высокой степенью автоматизации. В некоторых работах, посвященных сравнению различных типов высоко- и сверхвакуумных средствах откачки, одним из главных недостатков ТМН названа высокая чувствительность к «прорывам атмосферы», однако это не так. Разработанные в АО «ЦКБМ» сверхвысоковакуумные турбомолекулярные насосы ТМНГ-5000, ТМНГ-10000, ТМНГ-20000 имеют двухпоточную схему проточной части. Такое решение дает высокую устойчивость к «прорывам атмосферы», что подтверждено проведенными экспериментальными работами и опытом эксплуатации на вакуумных установках в Институте космических исследований (Москва), в НПО ПМ им. М. Ф.
58
Решетнёва (Железногорск), в НИИЭФА им. Д. В. Ефремова (Санкт-Петербург), и дает возможность применения этих насосов в современных вакуумных системах. В таблице 3 приведены некоторые параметры, производимых ТМН.
Таблица 3. Характеристики турбомолекулярных вакуумных насосов
АО «ЦКБМ»
ТМНГ-5000 ТМНГ-10000 ТМНГ-20000
Быстрота действия (л/с) 5000 10000 20000
Предельное остаточное давление (Па) 1,3x10"7 1,3x10"7 1,3x10"7
Габаритные размеры (мм) 600x930x660 720x1080x730 1220х1746х1340
Напряжение питающей сети и частота 380В/50Гц 380В/50Гц 380В/50Гц
Вес нетто (кг) 450 960 1600
Потребляемая мощность (Вт) 600 1000 1800
Главным преимуществом ТМН по сравнению с крионасосами является начало откачки сразу после подключения электропитания, отсутствие ограничений по откачиваемым газам, низкое энергопотребление в рабочем режиме, возможность разворота корпуса относительно оси ротора для обеспечения подсоединения насоса к вакуумной камере. Стоимость турбомолекулярного насоса не превышает стоимости криовакуумного насоса аналогичного быстродействия. На рис.1 представлен общий вид насосов ТМНГ-5000 (слева) и ТМНГ-20000 (справа).
Рис. 1. Турбомолекулярные насосы ТМНГ-5000, ТМНГ-20000
Литература
1. Иванов В. И. Безмасляные вакуумные насосы. Ленинград: Машиностроение, 1980. С. 6.
2. MCSTechno. [Электронный ресурс]: Паромасляные диффузионные насосы. Режим доступа: http://www.msht.ru/catalog/955/ (дата обращения: 15.07.2016).
3. ТЕРЛА. [Электронный ресурс]: Диффузионные насосы. Режим доступа: http://www.terla.ru/catalog/vacuum/diffusion/ (дата обращения: 15.07.2016).
4. АО «ВАКУУММАШ». [Электронный ресурс]: Крионасосы COOLVAC. Режим доступа: http://vacma.ru/products/v_pump/COOLVAC_COOLPOWER_COOLPAK/COOLVAC/ (дата обращения: 15.07.2016).
