Когтевые вакуумные насосы серии С компании Elmo-Rietschle

Благодаря специальному  профилю когтевые кулачки дополнительно сжимают откачиваемый газ, используя принцип внутреннего сжатия, что позволяет не только обойтись без вспомогательной форвакуумной ступени, с которой работают обычные двухроторные насосы, но и существенно снизить затраты энергии за счет большей эффективности процесса сжатия, то есть более высокому КПД.

Как и в обычных двухроторных насосах, зазоры между роторами когтевых насосов стремятся сделать минимальными, но на практике их величина  имеет ограничение - порядка сотых долей миллиметра. Основных критериев два: первый - технологический, позволяющий за разумные средства изготовить два профиля, имеющих  постоянный для всего профиля  минимальный зазор, а второй  - физический, гарантирующий при тепловом расширении валов отсутствие контакта, который приведет  к заклиниванию насоса и его выходу из строя. Именно поэтому,  заявленные ранее показатели остаточного давления одноступенчатых кулачковых насосов порядка 50 мбар и ниже,  относящиеся  к кратковременной работе, были увеличены до 150 мбар, чтобы  гарантировать длительную непрерывную работу без возможного заклинивания и остановки. Для охлаждения насосов используется воздух, принудительно циркулирующий между корпусом насоса и шумопоглощающим кожухом.

Сухие когтевые вакуумные насосы имеют показатель предельного остаточного давления порядка 150 мбар, что приближает его к показателю  безмасляных пластинчато-роторных насосов. Поэтому их часто сравнивают, когда нет возможности или необходимости использовать насосы, уплотняемые маслом или водой. И вот здесь заказчики постоянно сталкиваются с неоднозначными критериями выбора.

Напомним  достоинства безмасляных пластинчато-роторных насосов. К ним  относятся простота конструкции, высокая надежность и технологичность, а также простота обслуживания. Первоначальная стоимость этих насосов  по-прежнему остается одной из самых низких среди низковакуумных насосов аналогичной производительности. Многих (если не большинство) заказчиков привлекает отсутствие  специальных уплотнителей, например, вакуумного масла или  воды и каких- либо внешних подключений, кроме электрической сети.

Однако эти  заказчики, привыкнув к таким системам, не принимают в расчет, что по мере износа графитовых пластин, насосы  не только теряют свою производительность, но и в значительной степени перестают достигать заявленного значения остаточного давления – 120-150 мбар. И это неизбежно, потому что пластины, находясь  в постоянном контакте с внутренней поверхностью статора, изнашиваются и теряют свою форму. Для того чтобы восстановить исходные показатели насоса, необходимо поменять изношенные пластины на новые. И так происходит через каждые 6-10 тысяч часов работы. Поэтому, если оценивать сухие пластинчато-роторные насосы с точки зрения их стоимости и затрат на поддержание работоспособности и заявленных характеристик, то необходимо каждый год учитывать приобретение все новых и  новых комплектов  пластин, стоимость которых составляет от 15 до 25% процентов стоимости нового насоса в зависимости от компании-производителя и размера насоса.

Модельные ряды большинства производителей безмасляных пластинчато-роторных насосов  ограничены 130-150 куб. м в час. И если заказчику необходимо иметь мощную вакуумную систему, значительно превышающую этот показатель, то ему остается либо создавать установку из параллельно работающих насосов, либо искать какую-то альтернативу. 

И такая альтернатива уже существует в виде  когтевых насосов. Они не только способны обеспечить и постоянную производительность,  и постоянный вакуум, но и предоставить потребителю практически неограниченные возможности в мощности, потому что самые большие насосы способны откачивать до 1000 куб. м в час. А если же возникнет обратная необходимость – специально уменьшить производительность большого насоса в соответствии с изменившейся загруженностью производства, то это легко достигается частотным регулированием оборотов двигателя, приводящему к снижению производительности насоса.  Регулировать же производительность пластинчато-роторного насоса в таком широком диапазоне за счет преобразования частоты невозможно.

Для достижения одних и тех же показателей производительности на когтевых насосах применяются более экономичные (примерно на 30%) электродвигатели, что позволяет экономить за несколько лет эксплуатации не одну тысячу киловатт электроэнергии.

Но главное преимущество все же в том, что благодаря бесконтактному принципу работы, отсутствию изнашивающихся рабочих узлов, когтевые насосы, будучи изначально правильно подобраны и установлены в технологический процесс, не нуждаются ни в каком дальнейшем обслуживании.

Рассмотренные выше особенности и преимущества работы кулачковой пары позволили создать машины, аналогичные по назначению безмасляным пластинчато-роторным компрессорам и насосам-компрессорам. Когтевые компрессоры не только продлили свою линейку производительности до 500 куб м час, но и позволили увеличить показатель избыточного давления до 2,2 бара. За счет более высокого КПД когтевых машин эти параметры достигаются при меньших затратах электроэнергии.

Имеющийся передовой практический опыт применения когтевых машин позволяет прийти к заключению, что на многих современных видах производства, где необходима большая производительность вакуумного узла, высокая экономичность и возможность изменения его производительности в зависимости от степени загруженности, недооценивают преимущества этих машин и перспективы замены пластинчато-роторных систем на когтевые.

Поэтому компания «Профессиональный инструмент» готова не только предоставить современные аналоги этих систем для замены устаревающего оборудования, но и подготовить соответствующий расчет для обоснования этой замены.

Кратко приводим основные особенности и преимущества когтевых насосов и компрессоров.

1. Благодаря бесконтактному принципу сжатия в рабочей камере, отсутствует износ, а значит и изменение геометрических размеров рабочих поверхностей. Это приводит к стабильности основных характеристик в течение всего срока службы изделия. Производительность вакуумного насоса и предельное остаточное давление остаются неизменными.
2. Благодаря бесконтактному принципу работы и отсутствию износа рабочих поверхностей исчезает необходимость замены расходных материалов, что приводит к резкому снижению затрат на обслуживание. Отсутствует не только смена пластин, но и масляных фильтров и вакуумного масла.
3. Более высокий КПД приводит к росту энергоэффективности машин, что позволяет примерно на 30% снизить расходы на электроэнергию по сравнению с пластинчато-роторными машинами.
4. Принцип бесконтактного сжатия и более высокая  энергоэффективность позволяют перейти к значительно более мощным  и экономичным системам при достижении и превышении значения  производительности в диапазоне 100-150 куб м час.
5. Возможность гибко регулировать скорость откачки с помощью системы частотного регулирования позволит сделать систему максимально универсальной.
6. Когтевые вакуумные насосы, благодаря принципу внутреннего сжатия, позволяют расширить возможности двухроторных систем и исключить необходимость второй ступени, выполняющей роль форвакуумного насоса.