Винтовой вакуумный насос и вакуумный насос Рутса: сравнение конструктивных принципов и применимых условий работы 

краткое содержание

Винтовые вакуумные насосы и вакуумные насосы Рутса являются основной силой в секции среднего вакуума, но первый из них является сухим и безмасляным и основан на изменении объема профиля для прямой накачки воздуха, а второй основан на высокоскоростной транспортировке зазора ротора и должен быть оснащен форвакуумным насосом. В этой статье представлен выбор и разделение труда на основе четырехмерного сравнения структуры, диапазона вакуума, среднего допуска и энергопотребления.

Принципиальные различия в принципах построения

Винтовые вакуумные насосы представляют собой сухие объемные насосы: пара винтовых роторов, находящихся в зацеплении, образует непрерывно движущуюся герметичную полость в камере насоса. Газ проталкивается от всасывающего конца к выпускному с помощью шнекового профиля и выводится непосредственно. На протяжении всего процесса контакт с маслом или водой отсутствует, поэтому извлекаемый газ является чистым и не содержит масел. Его суть заключается в конструкции профиля ротора и контроле микрозазора (обычно порядка 0,05–0,15 мм), который зависит от самого профиля для завершения сжатия. Он может работать при разумной разнице давлений без необходимости использования форвакуумного насоса и конструктивно ближе к независимой машине.

Конструкция вакуумного насоса Рутса заключается в том, что два ротора в форме буквы «8» вращаются синхронно и в противоположных направлениях в камере насоса. Между роторами, а также между роторами и камерой насоса имеется очень небольшой бесконтактный зазор (около 0,2–0,5 мм). Он опирается на роторы, которые «перекачивают» газ со стороны всасывания на сторону выпуска. Он почти не производит внутреннего сжатия и имеет очень слабую способность перепада давления. Прежде чем систему можно будет ввести в эксплуатацию, систему необходимо накачать форвакуумным насосом до уровня ниже допустимого входного давления Рутса. Если говорить проще: винт «выжимает» газ, а Корни «выталкивают» газ на следующую ступень. Механизмы сжатия у них совершенно разные.

В повседневном понимании их часто путают, называя их «средневакуумными насосами», но разница в механизме определяет роль системы: винт может отвечать только за накачку ядра, тогда как Рутс больше похож на «усилитель нагнетателя», который опирается на переднюю ступень. Сухие шнеки и корни нашей компании относятся к двум линейкам продукции, но они часто используются последовательно или параллельно в одном и том же комплекте вакуумных систем. Понимание разницы в принципах между ними является предпосылкой правильного выбора, а не просто сравнением «кто более продвинут».

Интервал вакуума и характеристики скорости откачки

Типичный рабочий диапазон насоса Рутса составляет около 1000–1 Па, максимальная степень сжатия – 20–100, а скорость одноступенчатой ​​откачки может достигать сотен и тысяч кубических метров в минуту. Он подходит для «наддува и усиления» в больших камерах, с большими скоростями потока и в секциях среднего вакуума; однако он не может стартовать непосредственно от атмосферного давления, и его предел ограничен передней ступенью (около 10⁻¹ Па при масляной передней ступени и около 1 Па при сухой передней ступени). Он не создает непосредственно глубокий вакуум.

Рабочий диапазон сухого винта составляет около 10²~10⁻² Па (т.е. уровень 10⁻¹~10⁻³ мбар). Он может самостоятельно осуществлять непрерывную откачку воздуха от грубого вакуума до среднего и высокого вакуума. Предел составляет около 10⁻²~10⁻³ мбар; Скорость откачки одного агрегата обычно меньше, чем у Roots той же спецификации, но она имеет очевидные преимущества в ситуациях, когда требуется безмасляный, прямой запуск и компактная конструкция, а скорость откачки относительно стабильна в широком диапазоне давлений.

Ключевые моменты выбора: Если вам нужна «высокая скорость откачки и управляемость», выберите Roots (с передней ступенью), если вам нужен «безмасляный прямой доступ к среднему и высокому вакууму», выберите винтовой; если вам нужно и то, и другое, общий подход заключается в использовании шнеков или водяных колец для грубой накачки и Рутса для создания давления с ответственностью за классификацию. Наша компания часто объединяет две серии по этой логике в плане устройства, позволяя пользователям использовать сильные стороны друг друга, а не концентрировать все показатели на одном устройстве.

Сопротивление СМИ и структура поддержания

В полости винтового насоса нет ни масла, ни воды. При обнаружении конденсируемого пара он конденсируется в низкотемпературной секции и может накапливаться в насосе. Требуется газобалласт, подогрев или донный дренаж. В процессах, содержащих пыль, винтовой зазор легко забивается, и требуется предварительная фильтрация. Тем не менее, он не имеет риска загрязнения маслом и является лучшим выбором для безмасляных условий работы в фармацевтической, пищевой и электронной промышленности. У него мало элементов обслуживания и нет замены масла.

Ротор насоса Рутса имеет высокую скорость и точный зазор и чрезвычайно чувствителен к пыли и каплям жидкости. Посторонний предмет может легко застрять или повредить зазор, если попадет в него. Поскольку для этого требуется передняя ступень, фактический допуск среды больше зависит от выбора переднего насоса. С точки зрения технического обслуживания, синхронизирующие шестерни и подшипники Рутса отличаются высокой точностью и длительным циклом капитального ремонта (около 5–8 лет или 60 000–80 000 часов). Однако в случае повреждения стоимость ремонта высока, и останов необходимо планировать вместе с передней ступенью.

Структура затрат на техническое обслуживание отличается: преимущества шнека заключаются в том, что он «нет масла и меньше расходных материалов», но недостатком является то, что прецизионная линия боится заклинивания; Преимущество Рутса состоит в «высокой скорости вращения и большой скорости откачки», но недостатком является то, что он должен быть оснащен передней ступенью и боится загрязнения. При доставке наша компания предоставит предложения по конфигурациям фильтрации и защиты с учетом чистоты среды, а также поставит оба типа рисков на этап выбора, чтобы избежать частых ремонтов из-за недостаточной защиты после эксплуатации.

Энергопотребление и конфигурация системы

Сам насос Рутса не потребляет много энергии, но в общее энергопотребление системы входит форвакуумный насос. Если в качестве фронтального насоса выбран масляный насос, произойдет расход топлива и переработка отработанного масла. Если выбран насос с сухим фронтом, потребление энергии будет высоким, и еще одна единица оборудования потребует еще одного комплекта обслуживания. Винтовой насос может работать как единое целое и не имеет никаких скрытых затрат, кроме потребления масла, воды и электроэнергии. Однако цена одного устройства обычно выше, чем цена комбинации Roots плюс передняя ступень, а первоначальные инвестиции выше.

С точки зрения совокупной стоимости владения для производственных линий, требующих безмасляной и непрерывной работы, шнеки зачастую более рентабельны, поскольку они исключают риск обработки масла и загрязнения на передней части; для грубого и среднего вакуума с высокой скоростью откачки и нечувствительностью к маслу установка Рутса плюс сухая передняя ступень или водокольцевая установка зачастую более экономичны. При сравнении наша компания будет сравнивать трехлетние расчеты энергопотребления и технического обслуживания двух планов, чтобы помочь пользователям принимать решения, основываясь на общей стоимости, а не на паспортной табличке одного устройства, тем самым уменьшая впоследствии сожаления.

В проектах реконструкции, если исходная система имеет переднюю ступень с сальником Рутса и происходит загрязнение масла, рассмотрите возможность замены передней ступени на сухой винт и сохранение ступени наддува Рутса, которая может поддерживать высокую скорость перекачки и устранить риски, связанные с маслом. В ходе консультаций по обновлению наша компания часто предлагает решения, основанные на идее «минимальных изменений для достижения цели», чтобы пользователям не приходилось заново изобретать весь процесс и платить непропорциональные затраты для соответствия стандартам.

Ключевые моменты для принятия решения о выборе

Используйте таблицу быстрого поиска, чтобы разделить поток: если требуется безмасляный вакуум и вакуум от среднего до высокого, выберите винтовой; если требуется высокая скорость откачки и можно оснастить переднюю ступень, выбирайте Roots; если требуется высокая скорость откачки и отсутствие масла, выберите шнековую грубую откачку плюс серию повышения давления Рутса; если среда пыльная и водянистая, выберите переднее водяное кольцо плюс Roots. Только взглянув на тип насоса и конфигурацию системы вместе, мы сможем сделать выбор без переделок, а не просто просматривая таблицу параметров отдельного агрегата.

Во время проверки программы рекомендуется использовать «безмасляный» в качестве первого переключателя: если безмасляный требует блокировки сухого маршрута (в основном винтового), если допускается использование масла и воды, сравнение цен можно выполнить в блоке Рутса; а затем характеристики определяются в зависимости от скорости откачки и степени вакуума. Технический обмен в нашей компании часто начинается с этой таблицы переключения, чтобы избежать повторных демонстраций неправильного маршрута в будущем, сэкономить цикл выбора и затраты на пробы и ошибки, а также позволить межведомственным проверкам иметь единый масштаб.

Последнее напоминание: корни и винты зачастую являются не вопросом выбора, а вопросом разделения труда между «кто впереди и кто позади». Поместить эти два параметра на одну и ту же системную диаграмму более надежно, чем сравнивать только параметры; Наша компания привыкла составлять полную блок-схему насосной системы в плане поставки, чтобы обязанности и соответствие каждой ступени насоса были понятны с первого взгляда, а также было удобно для последующего персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию работать в соответствии со схемой.

Пример совместной конфигурации

Пример: В линии нанесения электронного покрытия главный насос использует винт для обеспечения безмасляного среднего и высокого вакуума, передняя ступень использует усилитель Рутса для увеличения скорости откачки, а затем для грубой откачки используется водяное кольцо. Каждый из трех уровней работает в зоне высокой эффективности, что делает весь процесс более экономичным и стабильным, чем использование одного большого шнека. Наша компания выделяет различные уровни в этом типе агрегатов в зависимости от диапазона давления, так что шнеки сосредоточены на безмасляном участке, корни несут большие скорости потока, а водокольцевые трубы перекачиваются грубо. Четкое разделение труда также способствует иерархической избыточности.

В проекте реконструкции, если у вас уже есть блок Рутса, но вы хотите, чтобы он был безмасляным, вы можете добавить заключительную стадию винта после Рутса, сохранить исходную грубую накачку и Рутс и добавить только безмасляный конец. Вложения гораздо меньше, чем полная замена. Наша компания часто применяет этот подход «суперпозиции, а не замены» при консультировании по реконструкции, позволяя существующим активам продолжать функционировать, сокращая время простоя и циклы переработки, а также делая модернизацию более плавной.

Список решений по выбору

Сведите выборку в четыре вопроса: ① Требуется ли безмасляность – если да, прикрутите, иначе можно включить Roots; ② Редуктор скорости откачки – преобладают корни с высокой скоростью откачки, преобладает безмасляный шнек со средним и высоким вакуумом; 3. Можно ли заводить напрямую – Корни необходимо предварительно подготовить, а также винт для грубой накачки тоже нужно предварительно подготовить; ④ Стоимость простоя — если она высока, то требуется иерархическое резервирование. После четырех вопросов и ответов граница между винтами и корнями становится естественной.

Распространенное заблуждение заключается в том, что «тот, у кого самая высокая скорость откачки, тот и купит насос», игнорируя требования к безмасляности и ограничения на начальном этапе. В результате купленный насос не может работать из-за неподходящей среды или систем. Наша компания рассматривает эти пункты как жесткие переключатели в анкете отбора. Сначала он определяет маршрут, а затем сравнивает спецификации, что значительно снижает количество переделок и ошибок при покупке, а также позволяет использовать единый калибр для межведомственных проверок.

в заключение

Винт и Рутс являются не заменой, а разделением труда: винт сухой, без масла, может запускаться напрямую и подходит для безмасляного среднего и высокого вакуума; Рутс находится на передней стадии, имеет высокую скорость откачки и подходит для больших расходов и среднего вакуума. При выборе модели сначала определите, является ли она безмасляной, а затем определите скорость откачки и степень вакуума. Наша компания предлагает как винтовые, так и корневые серии и может предоставить комплексные планы сравнения отдельных насосов или агрегатов в зависимости от условий работы, чтобы избежать несоответствия.