Автор studiohallo_ 
Устройство и принцип работы водокольцевого насоса
В промышленности применяют Водокольцевые вакуумные насосы ВВН, которые откачивают газ из замкнутого объёма и создают разрежение за счёт вращения рабочего колеса в корпусе с рабочей жидкостью. Обычно используют воду, но её состав подбирают с учётом свойств газа и материалов насоса. В отличие от сухой вакуумной машины, в рабочей камере такого насоса присутствует жидкость.
Основные узлы и движение рабочей жидкости
Основные элементы конструкции — корпус с рабочей камерой, эксцентрично установленное колесо с лопатками, всасывающий и нагнетательный патрубки. При вращении колеса жидкость под действием центробежной силы прижимается к стенкам корпуса и образует кольцо. Между кольцом, ступицей и соседними лопатками возникают рабочие ячейки. Из-за смещения оси колеса их объём меняется в течение оборота.
Как формируются всасывание и сжатие газа
На участке, где объём ячеек увеличивается, давление в них падает, и газ поступает через входной патрубок. По мере вращения колеса ячейки уменьшаются: газ сжимается и затем вытесняется через нагнетательный патрубок. Рабочая жидкость одновременно уплотняет ячейки и отводит часть тепла, возникающего при сжатии. Непрерывная подача газа зависит от согласования положения окон патрубков с вращением колеса.
Характеристики и условия создания вакуума
Результат работы оценивают по производительности и давлению на входе. Вакуумметрическое давление показывает разность между атмосферным и абсолютным давлением в системе. Для оценки предельного режима используют также абсолютное давление: чем оно ниже, тем более глубокое разрежение создаёт насос.
Производительность, давление и мощность
Производительность — объём газа, который насос откачивает за единицу времени. Она меняется с давлением на входе: при его снижении объёмная подача обычно уменьшается. На неё также влияют частота вращения колеса, количество рабочей жидкости, температура и состав газа. Мощность привода должна покрывать механические потери и нагрузку при сжатии; её недостаток может сопровождаться перегрузкой двигателя и падением рабочих показателей.
Предельное разрежение ограничено, в частности, давлением насыщенного пара рабочей жидкости. Для воды оно составляет около 2,34 кПа при 20 °C и около 7,38 кПа при 40 °C. Поэтому нагрев воды повышает нижнюю границу достижимого абсолютного давления и уменьшает вакуумметрическое давление. Фактический предел зависит также от конструкции, герметичности и условий отвода газа.
Влияние температуры и расхода рабочей жидкости
Недостаточная подача жидкости нарушает формирование кольца и ухудшает уплотнение рабочих ячеек. Избыточная подача увеличивает нагрузку и объём жидкости, который нужно охлаждать или отделять от газа. Нагрев возникает при сжатии и трении, а также может быть связан с температурой входящего газа. Циркуляция через охладитель помогает удерживать жидкость в заданном температурном диапазоне.
Применение и ограничения технологии
Подходящие газы и технологические процессы
Такие насосы применяют для откачки воздуха, влажных газов и паров, если их состав совместим с рабочей жидкостью и материалами деталей. Контакт с жидкостью помогает работать с газовыми потоками, содержащими влагу, однако состав откачиваемой среды влияет на загрязнение и свойства циркулирующей жидкости. Для токсичных, горючих или химически активных газов учитывают герметичность системы и требования к безопасному отводу смеси.
По сравнению с сухими насосами водокольцевая схема не требует безмасляного уплотнения рабочих ячеек, поскольку их формирует жидкость. При этом она требует управления жидкостным контуром и может переносить часть рабочей жидкости в отводимый поток. Сухая конструкция не вводит жидкость в камеру, но допустимость влажного газа и конденсируемых паров зависит от её конкретного исполнения.
Кавитация, загрязнение и химическая совместимость
Кавитация связана с образованием и схлопыванием паровых пузырьков, когда локальное давление приближается к давлению насыщенного пара жидкости. Её риск возрастает при высокой температуре, чрезмерном разрежении и неподходящих условиях на входе. Твёрдые частицы ускоряют износ колеса и корпуса, а агрессивные примеси могут вызывать коррозию. При выборе рабочей жидкости проверяют её совместимость с газом, уплотнениями и материалами проточной части; для воды в холодных условиях учитывают риск замерзания.
Эксплуатация и обслуживание
Циркуляция, охлаждение и контроль жидкости
В рециркуляционной системе жидкость отделяется от газа после нагнетания, охлаждается и возвращается в насос. В разомкнутой схеме отработанную жидкость отводят, а вместо неё подают новую. Режим определяют по допустимому нагреву, загрязнению и требованиям процесса. Контролируют расход и температуру, проверяют состояние сепаратора, трубопроводов и фильтров. Изменение цвета, появление взвеси или постороннего запаха может указывать на попадание примесей либо на изменение состава жидкости.
Проверки при снижении производительности
При ухудшении откачки проверяют уровень и подачу жидкости, её температуру, герметичность соединений и состояние входного фильтра. Затем осматривают патрубки на предмет засоров, оценивают привод и частоту вращения. Износ рабочих поверхностей, отложения и повреждение уплотнений могут увеличить внутренние утечки. Сопоставление давления на входе с режимом работы помогает отличить неисправность насоса от ограничения в технологической линии.