Безмасляные пластинчато-роторные вакуумные насосы

В качестве основного варианта покупки  мы предлагаем серию моноблочных Stairs Vacuum ROV (производство Тайвань) или Zenova LT (Китай). И те и другие насосы неплохо сделаны и обеспечивают характеристики и надежность на 90% от европейских насосов. Максимальная производительность этой линейки составляет 40 м3/час, максимальная глубина вакуума - до 120 мбар остаточного давления. У всех моделей есть встроенные воздушные фильтры на входе и выходе. Старшие модели (начиная с ROV-16 и LT 0025 и выше) также оснащены звукопоглощающим кожухом и клапаном для регулирования уровня вакуума.

Нужен безмасляный вакуумный насос с высокой производительностью - смотрите в сторону Zenova BV (Китай). Эти насосы обеспечивают производительность от 60 до 140 м3/час. 

Если для вас критичным является удобство обслуживания насоса - рассмотрите насосы Zenova LXV на раме (Китай). Их конструкция позволяет обслуживать насос и двигатель отдельно друг от друга в отличие от всех других модельных линеек. Правда у этих моделей есть один минус - они обеспечивают глубину вакуума лишь до 250 мбар (в отличие от большинства других линеек с более глубоким вакуумом до 100-120 мбар). 

Если вам необходимы самые надежные безмасляные пластинчато-роторные насосы, то следует остановить выбор на линейке Becker VT, VX (Германия, но после 2022 года возможно Китайского производства).

Becker VT, VX – дорогие насосы немецкой сборки. Максимальная производительность составляет 495 м3/час, максимальный уровень вакуума – от 400 до 100 мбар остаточного давления (зависит от модели). Стандартная линейка Becker называется VT. Также компания выпускается более продвинутую линейку VX с самым высоким в мире сроком службы пластин.

	Stairs Vacuum ROV-16V_220	Zenova LT 0016_220	Zenova LXV 0015_220	Becker VT 4.16_220	Becker VX 4.16_220	Zenova BV 0080
Страна производства	Тайвань	Китай	Китай	Германия	Германия	Китай
Макс. расход, м3/час	16	16	15	16	16	80
Мин. остаточное давление, мбар	150	100	250	150	100	200
Мощность, кВт	0,55	0,55	0,4	0,55	0,55	3
Входной патрубок, мм	1/2"	1/2"	1/2"	1/2"	1/2"	1"
Ресурс пластинок, часов работы	8 - 10 тысяч	8-10 тысяч	не менее 10 тысяч	не менее 10 тысяч	не менее 20 тысяч	6-8 тысяч
Ценовой сегмент	бюджетный	бюджетный	бюджетный	высокий	высокий	бюджетный
Цена	1095 $ (≈ 104 025 рублей)	700 $ (≈ 66 500 рублей)	820 $ (≈ 77 900 рублей)	2644 € (≈ 264 400 рублей)	2972 € (≈ 297 200 рублей)	1470 $ (≈ 139 650 рублей)

Все цены приведены условно и могут меняться в зависимости от изменения курсов валют. Актуальные цены смотрите на сайте.

Если кратко, то ни в чем. Безмасляные и сухие пластнчато-роторные вакуумные насосы - это одно и то же. Сухими они называются, потому что в них не используется масло в качестве уплотнителя. 

О плюсах и минусах такой конструкции вы можете узнать ниже, в последующих главах. 

Сухие пластинчато-роторные насосы имеют в целом тот же самый принцип действия, что и насосы с масляной смазкой. В них также используется эксцентрично установленный ротор с пластинками, способными свободно скользить в своих пазах. 

Анимация 1: принцип работы пластинчато-роторного насоса. Красная область - зона сжатия. Синяя область - зона разрежения.

Однако, есть некоторые отличия. В сухих насосах не используется масло ни для уплотнения зазора между лопатками и корпусом, ни для смазки движущихся частей, ни для охлаждения. Поэтому лопатки сухих насосов изготавливаются не из металла, а из графитового композита. Графит создает намного меньше трения по сравнению с металлом, поэтому не требует сильного охлаждения. Кроме того, графитовые лопатки быстро притираются к поверхности, по которой скользят, обеспечивая хорошую герметизацию зазоров между корпусом и лопатками. 

С одной стороны, конструкция безмасляных насосов проще: нет масляного сепаратора и масляных каналов. С другой стороны, отсутствие смазки повышает требования к качеству обработки поверхностей. 

• Типографическое производство: подача и удержание бумажных листов, вакуумные системы печатных и полиграфических машин, создание переплетов и др.
• Вакуумная формовка: создание вакуума для изготовления различных изделий (контейнеры, спортивные капы, детские игрушки и т.д.)
• Деревообрабатывающая промышленность: прижим деталей на станках, ламинирование панелей из дерева, захват и перемещение пиломатериалов и др.
• Пневмотранспорт: система для безопасной транспортировки химических веществ.
• Дегазация: удаление пузырьков водяного пара, образующихся во время плавления материала (пластмассы, силикона и т.д.).
• Пищевая промышленность: переработка мяса с применением вакуума (в колбасных шприцах, машинах для резки); доильные системы и др.
• Промышленная очистка деталей: обезжиривание в вакуумной камере, вакуумная сушка.
• Медицина: отсасывание жидкости из бормашины, упаковка в блистеры, откачка газообразных продуктов химических реакций и др.
• Благодаря своим небольшим размерам, безмасляные насосы могут использоваться в составе промышленного сборного оборудования (для измерительного оборудования станций фонового мониторинга окружающей среды, в системах вакуумного прессования и др.).

Основных причин, по которым стоит выбрать сухой пластинчато-роторный насос, две: относительно чистый воздух на выходе и возможность длительное время работать с грубым вакуумом. Кроме того, нет необходимости постоянно следить за уровнем масла и заботиться об осушении перекачиваемого газа.

Все достоинства сухих насосов являются зеркальным отображением недостатков маслосмазываемых моделей: если для масла предпочтительна работа в режиме поддержки глубокого вакуума, то сухой насос может длительное время работать с грубым вакуумом на входе. Также, часто возникает ситуация, когда откачанный воздух остается в том же помещении, где работают люди. Пройдя через маслосмазываемую модель, воздух неизбежно насыщается парами масла, которые не только неприятно пахнут, но и не особо полезны для окружающих. Фильтры на выхлопной линии в какой-то мере решают эту проблему. Но идеальных фильтров не бывает. 

С другой стороны, пройдя через безмасляный роторный насос, воздух хотя и не остается идеально чистым, но в этом случае вместо масла в воздух попадают частицы графитовой пыли. Этой пыли, во-первых, выделяется значительно меньше, чем масла. А во-вторых, графит не пахнет, и его намного проще отфильтровать. Поэтому безмасляный насос — хороший выбор для помещений, где работают люди. 

Другой значительный недостаток маслосмазываемых насосов — необходимость постоянного контроля за уровнем масла. Уровень этот может как увеличиваться, из-за появления конденсата, так и уменьшаться, например, при работе с грубым вакуумом или при превышении температуры. Любой из этих сценариев губителен для пластинчатого масляного насоса: если масла будет недостаточно, то он перегреется и сгорит, а если в масле окажется много конденсата — насос быстро заржавеет. Безмасляный насос изначально лишен этих недостатков: нет необходимости постоянно за ним следить, достаточно проверять толщину лопаток раз в 2-3 тысячи рабочих часов. 

В целом, для остаточных давлений выше 400 мБар, безмасляный насос является хорошим выбором. Но для создания более глубокого вакуума он уже не подходит. Самые совершенные модели из нашего каталога могут обеспечить лишь 100 мБар остаточного давления. Другое ограничение — срок службы. Маслозаполненные модели могут годами выдавать одинаковую производительность (требуется лишь изредка подливать масло), чем и пользуются многие лаборатории, день и ночь поддерживая стабильный вакуум в лабораторном шкафу. Сухой пластинчато-роторный насос тоже может работать в режиме 24/7, но по мере истирания лопаток его производительность будет падать. Поэтому такой насос рекомендуется включать именно тогда, когда он нужен, и выключать по окончании смены. 

Как видно из анимации выше, рабочие пластинки постоянно движутся по специальным пазам в роторе. Вылетая под действием центробежной силы, они плотно прилегают к стенкам камеры и разделяют свободное пространство рабочей камеры на несколько изолированных объемов. 

Ротор насоса крутится с большой скоростью  (обычно 1400-1500 оборотов в минуту, поскольку используются 4-х полюсные электродвигатели), поэтому возникает проблема трения пластинок о внутреннюю поверхность рабочей камеры. В насосах с масляной смазкой эта проблема не стоит остро, поэтому рабочие пластинки (лопатки) могут быть как композитные, так и более долговечные металлические. Однако в сухих насосах пластинки могут быть только из графитового композита (carbon vanes). Графит сам по себе является хорошей смазкой — графитовые пластинки скользят по рабочей камере не перегреваясь. Но при этом графит относительно быстро истирается. При чем, сокращается не только его длина от трения о корпус насоса, но и уменьшается его толщина от трения о ротор. 

Износ графитовых лопаток (пластинок) ведет к утечкам воздуха и снижению глубины вакуума, а также производительности насоса. Каков средний срок службы лопаток безмасляных насосов? Большинство производителей стыдливо этот срок не указывают. Однако кое-какой информацией мы владеем.

- Тайваньцы Stairs Vacuum указывают на необходимость замены лопаток через 8 000 - 10 000 часов. При этом они отмечают, что рабочие характеристики любых безмасляных пластинчато-роторных насосов начинают снижаться уже после 3 000 часов работы. 

- Итальянцы DVP пишут о сроке службы пластинок 10 000 часов. К нам в офис как-то пришел инженер, у  которого работал насос SB 16 этой итальянской фирмы. Он рассказал о том, что насос отработал у них 20 000 часов (правда в режиме компрессора, но сути это не меняет), после чего перестал нормально работать (речь шла об износе лопаток, а не о поломке насоса). При этом выхлопные шланги внутри покрылись тонким слоем графитовой пыли. Этот пример говорит, что производитель указывает минимальный гарантированный срок службы лопаток, на практике они могут работать и больше, но при снижении рабочих параметров.

- Немцы Becker серии VX, KVX являются рекордсменами по сроку службы лопаток (увы и по цене насосов тоже) - не менее 20 000 часов, на практике от 20 до 40 тысяч.

Изображение 2. График снижения производительности сухих пластинчато-роторных насосов из-за износа лопаток.

КПД безмасляных пластинчатых насосов не является фиксированной величиной, а зависит от рабочей точки (глубины вакуума). При давлении на входе близком к атмосферному (при грубом вакууме) КПД насоса очень низок и становится приемлемым (40% и выше) при глубине вакуума 300 мБар (700 мБар остаточного давления). Своего максимума (почти 60%) КПД достигает  при вакууме 600-700 мБар (300-400 мБар абсолютного давления), а затем снова начинает снижаться до 40% по мере углубления вакуума.

Изображение 3. Сравнение КПД сухого пластинчато-роторного вакуумного насоса и вихревой одноступенчатой воздуходувки.

Если сравнить, например, безмасляный пластинчато-роторный вакуумный насос и одноступенчатую вихревую воздуходувку, работающую в вакуумном режиме, то окажется, что эти 2 устройства не конкурируют друг с другом, а взаимно дополняют. В диапазоне создаваемых давлений от -100 до -300 мБар вихревая воздуходувка показывает лучшие значения КПД, а в диапазоне от -300 до -900 мБар гораздо эффективнее работает уже пластинчато-роторное устройство.