Спиральные вакуумные насосы

Как работает спиральный насос

Внутри насоса две спирали: неподвижная закреплена в корпусе, подвижная вложена в неё со сдвигом на пол-оборота. Эксцентриковый вал двигает подвижную спираль по малой круговой орбите – она не вращается вокруг своей оси, а как бы «описывает круги».

Спирали соприкасаются по нескольким линиям и делят пространство между витками на серповидные карманы. У края спиралей карман открывается ко входу и захватывает газ. Дальше он закрывается и с каждым оборотом вала смещается к центру, уменьшаясь в объёме. Газ сжимается и выходит через отверстие в центре неподвижной спирали.

Одновременно в насосе работают несколько карманов на разных стадиях, поэтому поток ровный, без пульсаций и рывков.

Рис. 2 — Устройство спирального вакуумного насоса

Почему в камере нет масла

Металл спиралей не касается металла: зазоры закрыты концевыми уплотнениями – полимерными лентами в канавке по торцу каждой спирали. Подшипники вала заправлены пластичной смазкой на весь срок службы и отделены от рабочей камеры. Смазывать сам насос нельзя – это прямо запрещено инструкцией.

Из чего состоит насос

• Неподвижная и подвижная спирали. Главная рабочая пара, определяет расход и вакуум.

• Концевые уплотнения. Полимерные ленты на торцах спиралей. Это единственная изнашиваемая часть проточной части — их меняют по регламенту.

• Эксцентриковый вал и противоповоротный механизм. Вал ведёт подвижную спираль по орбите, механизм не даёт ей проворачиваться.

• Обратный клапан на выходе. Не даёт газу вернуться в систему после остановки.

• Впускной фильтр во всасывающем патрубке. Задерживает крупные частицы.

• Асинхронный двигатель с воздушным охлаждением: 0,4–1,5 кВт, 1500 об/мин.

• Форвакуум для турбомолекулярных насосов. Электронные микроскопы, масс-спектрометры, установки напыления: спиральный насос готовит систему, турбомолекулярный доводит до высокого вакуума, и масло не попадает в чистую зону.

• Течеискание. Гелиевые течеискатели и испытательные камеры: сухой насос не удерживает гелий в масле, и прибор быстрее возвращается к нулю.

• Лабораторная работа. Роторные испарители, вакуумные сушильные шкафы, перчаточные боксы, лиофилизация, фильтрация.

• Аналитические приборы. Газовые хроматографы с масс-детектором, спектрометры, приборы анализа поверхности.

• Электроника и полупроводники. Шлюзовые камеры, откачка вакуумных камер при сборке и испытаниях.

• Медицина и фармацевтика. Лабораторная сушка, дегазация, работа там, где продукт не должен контактировать с маслом.

• Небольшие технологические установки. Вакуумные печи и камеры малого объёма, пайка, пропитка – в общем, там, где нужна чистая камера.

• Без масла в рабочей камере. Откачанный объём не загрязняется маслом, не нужно менять масло и утилизировать отработанное.

• Вакуум уровня двухступенчатого насоса. До 0,01 мбар – лучший результат среди сухих насосов малого расхода.

• Откачка от атмосферы. Насос запускается сразу, без форвакуумного насоса.

• Тихая работа. От 42–43 дБ(A) на холостом ходу и не выше 60 дБ(A) под нагрузкой; насос можно ставить в лаборатории и не мучаться от шума.

• Мало вибраций и ровный поток. Вращающиеся массы уравновешены, а несколько карманов работают одновременно.

• Компактность.

• Простое обслуживание. Раз в год требуется замена концевых уплотнений, спирали служат весь срок работы насоса.

• Высокая цена. Спиральный насос дороже пластинчато-роторного насоса с тем же вакуумом. Его выбирают, когда масло в системе недопустимо.

• Небольшой расход. До 40 м³/ч. Для больших объёмов нужны винтовые или когтевые насосы.

• Не для пыли, жидкостей и агрессивных газов. Насос откачивает сухие неагрессивные газы. Если в газе есть пыль, на входе ставят фильтр 5 мкм. Пары воды допустимы только с открытым газобалластным клапаном, и тогда остаточное давление ухудшается до 0,09 мбар.

• Ограничение по давлению на входе. FO 0035 A может работать непрерывно при давлении на входе не выше 100 мбар – долго качать почти атмосферный поток он не рассчитан. FO 0015 A работает непрерывно во всём диапазоне.

• Только одно направление вращения. При неправильном подключении фаз трёхфазный насос быстро выходит из строя. Перед первым пуском направление проверяют по стрелке на корпусе.

• Ремонт только в сервисе. Заменить концевые уплотнения можно по инструкции к ремкомплекту, но разбирать спирали и выполнять капитальный ремонт нужно именно в сервисном центре.

• Zenova WX – если нужен самый глубокий вакуум в категории и 40 м³/ч.

• Busch Fossa – если важны паспортные данные известного производителя и опции: газобалластный клапан для откачки влажного воздуха, исполнения ATEX для взрывоопасной зоны 2 и для газов с высоким содержанием кислорода. Однофазная версия идёт с частотным приводом и разъёмом для дистанционного управления.

• Нужен вакуум до 0,01 мбар, а масло в системе не мешает. Дешевле взять двухступенчатый пластинчато-роторный насос.

• Хватает 100–150 мбар – тут подойдут безмасляные пластинчато-роторные или мембранные насосы.

• Нужен сухой вакуум, но расход больше 40 м³/ч. Смотрите винтовые и когтевые насосы.

• Нужен высокий вакуум, 10⁻³ мбар и ниже – спиральный насос сам его не даст. Он работает форвакуумным в паре с турбомолекулярным насосом.