Одноступенчатые пластинчато-роторные вакуумные насосы

• Zenova RA − наш собственный бренд, идеален для задачи «поставить и работать». Десять типоразмеров от 20 до 300 м³/ч, стандартная гарантия целых 18 месяцев, поставка со склада в Перми. Эти насосы мы не раз прогоняли в своем сервисном центре: замеряли расход на холодную и после прогрева, проверяли натекание обратного клапана, а также нагрев рабочей камеры и двигателя. Масляный фильтр взаимозаменяем с Busch 531 000 001, то есть расходник можно купить где угодно, а не только у нас. В комплекте идут вакуумный фильтр и масло.

• Value VSV − самый ходовой бюджетный вариант. Выпускаются с 2015 года, за одиннадцать лет зарекомендовали себя как довольно надежные и неприхотливые насосы с невысоким процентом отказов. При производстве используется современное оборудование и качественные комплектующие. 

• AiVac ASV − такой же отличный вариант для вашего производства, а еще дешевле на 15%. Выпускаются на современном предприятии и на современном оборудовании. Процент рекламаций составляет менее 1%, вакуум держит стабильно.

• DVP LC − Италия по вменяемой цене. Дешевле остальных европейцев в среднем сегменте, в линейке есть исполнения на 24 В.

• DVP LC WR − если откачиваете влажный воздух. Антикоррозионное покрытие рабочей камеры, синтетическое масло, отдельное отверстие для слива конденсата.

• Busch R5 − самые доступные из всех недоступных немцев. Дороже итальянцев, но заметно дешевле остальной Германии. Есть приятная мелочь: расходники к R5 найдутся в любом городе.

Для примера посмотрите сравнительную таблицу цен на разные одноступенчатые пластинчато-роторные вакуумные насосы примерно с одинаковой производительностью:

Рублевые цены указаны только для ориентира; они меняются в зависимости от курса валюты.

Не знаете, какой расход и остаточное давление нужны под вашу задачу − напишите нам, подберём насос в тот же день.

Вакуумная сушка

В химии, фармацевтике и производстве взрывчатых веществ сушить нагревом часто нельзя. Да и невыгодно, поэтому специалисты используют вакуумную сушку: понижаем давление, и вода испаряется без нагрева.

Выбор типа насоса здесь зависит от того, сколько в материале влаги. Для пыльных и очень мокрых веществ лучше водокольцевые насосы − им неважны и вода, и мелкая твёрдая фракция. Но глубина вакуума у них ограничена давлением насыщенного водяного пара: досушить что-то до конца, не нагревая, водокольцевым насосом не выйдет.

Если влаги мало, а убрать её нужно полностью − берите пластинчато-роторный насос. Он создаёт настолько глубокое разрежение, что буквально выгоняет из продукта несвязанную воду до последней молекулы.

Вторая причина, по которой на производствах выбирают пластинчато-роторные машины − простота монтажа. Водокольцевому насосу нужен источник воды или целая система рециркуляции, охлаждения и очистки сервисной жидкости. Пластинчато-роторный достаточно включить в сеть. Небольшой пилораме или мебельной фабрике, которая перерабатывает до 20 м³ древесины в день, разбираться с водокольцевой обвязкой невыгодно: для сушки большинства пород подойдёт вакуумный насос для сушки древесины ASV-020 с открытым газобалластом. Для небольших камер хватает и совсем компактных моделей вроде VSV-4_220 − даже маленький насос со временем наберёт нужный вакуум, а дальше его останется только поддерживать.

Если испаряться будет много, например, вакуум идёт на сушку склеенных деталей, берите модели с водно-масляным сепаратором, серию DVP WR.

Другой случай − производство пластиковых изделий экструзией. При плавлении остатки влаги в сырье превращаются в пар и дают пузырьки в толще материала. Вакуум в шнековой зоне удаляет пар прямо по мере его образования, а вакуумная обработка гранул на подготовке убирает влагу ещё до расплава. Объём испаряющейся влаги здесь редко превышает пару кубометров в час, так что хватает небольшого насоса, например, Value VSV-8_220.

Дегазация

При производстве смесей и паст воздух остаётся в продукте и пузырьками, и в растворённом виде. Кислород растворяется в воде лучше азота − его содержание в воде на 14% выше, чем в воздухе, — и дальше он спокойно окисляет органику и металлы. Поэтому в фармацевтике, косметике и химии срок годности продлевают вакуумной дегазацией.

В этой области пластинчато-роторные насосы конкурируют с когтевыми: те дают лучшее сочетание скорости и объёма, но стоят дорого. На практике чаще ставят пластинчатый.

Два правила, если подбираете вакуумный насос для дегазации. Первое: работать только с открытым газобалластом. Второе: смотреть в сторону серии DVP WR с водно-масляным сепаратором.

Дегазацию применяют и в пищевой промышленности, но маслосмазываемые модели там не годятся: пары масла из всасывающей линии попадут в продукт.

Вакуумные присоски и удержание грузов

На конвейерах и роботизированных станках вакуумные присоски давно вытеснили механические манипуляторы: они дешевле и безопаснее. Тип насоса выбирают по массе детали: пластинчато-роторные ставят там, где нужно большое усилие удержания − фрезерные станки с ЧПУ, тяжёлые заготовки, вакуумные столы.

Ограничение одно: поверхность должна быть гладкой. На нестроганой древесине или пористой детали присоска не сядет герметично, насос будет непрерывно тянуть воздух и перегреется. Для гладких деталей одинаково хорошо работают DVP и AiVac ASV − модель подбирается по суммарной площади присосок.

Сублимированные продукты

Влага − главная причина, по которой продукты портятся. Но сушить нагревом еду быстрого приготовления, чай, растворимый кофе и какао нельзя: ароматические вещества разрушаются и улетучиваются. Поэтому используют комбинацию мягкого нагрева и вакуума: продукт греют до 53 °C − иначе аромат начинает рушиться − и откачивают воздух из камеры.

В отличие от дегазации жидкостей, здесь маслосмазываемый насос безопасен: давление в сублимационной камере много выше давления насыщенных паров масла, и масло в продукт не уйдёт.

Во фруктовых концентратах идут ещё дальше: сок замораживают и держат под вакуумом. Так вкус и аромат остаются.

Выбор обычно стоит между винтовыми и пластинчато-роторными. Винтовые куда меньше боятся влаги, но и стоят существенно дороже. Для продуктов с малым содержанием воды подойдёт AiVac ASV, для жидкостей и фруктов − DVP LC WR.

Космические технологии

В любом стенде для испытаний спутников и самолётов стоит форвакуумный насос. Пластинчато-роторные машины здесь берут соотношением цены и производительности: они умеют держать форвакуум сколь угодно долго.

Их же используют для первичной откачки перед запуском насосов глубокого вакуума. Требования к надёжности в этой области избыточные, цена ошибки высокая, поэтому рекомендуем серию Elmo Rietschle VGD.

Химическая промышленность: универсальная лошадка

Производство взрывчатых веществ и легко окисляющихся лекарств, выращивание кристаллов, аллотропные модификации, полная откачка газа из баллонов и трубопроводов, подготовка герметичных систем к заполнению, откачка газообразных продуктов реакции − везде нужен одноступенчатый пластинчато-роторный насос.

DVP LC и Value VSV справятся даже с газовыми смесями, где кислорода больше 21%, но только если залить перфторполиэфирное масло вместо обычного вакуумного.

Нефтехимия

Первая перегонка нефти идёт при атмосферном давлении, а вот вторая, разделяющая тяжёлые фракции, требует вакуума. Перегонка при низком давлении и низкой температуре предпочтительнее горячей: многие углеводороды при нагреве распадаются или меняют структуру.

Маслосмазываемый пластинчато-роторный насос здесь годится для создания форвакуума, но не для перекачки взрывоопасных паров. Если же продукт перегонки − тяжёлые, взрывобезопасные фракции, насос можно ставить и на откачку. Следите за одним: пары не должны конденсироваться в вакуумном масле, их точка кипения должна быть много выше рабочего давления. Кстати, отдельный подогрев такому насосу не нужен, ведь он сам сильно греется в работе, в отличие от мембранных и поршневых.

А если нужна лёгкая фракция − берите сухие насосы.

Текстиль и кожа

Вакуум ускоряет закрепление краски на тканях и сушку кож. В отличие от полноценной вакуумной сушки, здесь работают в среднем вакууме − и это как раз тот режим, в котором насосу нужно хорошее охлаждение. Value и DVP такой режим допускают, но надёжнее взять Elmo Rietschle.

В этом сегменте маслосмазываемые насосы конкурируют с безмасляными. Сухие не боятся влажного воздуха и паров части растворителей, зато лопатки на них меняют заметно чаще. Поэтому многие предприятия остаются на масляных.

Металлургия

Вакуум в металлургии нужен и для дегазации расплава, и для инертной атмосферы в вакуумных печах, особенно при плавке алюминия и редкоземельных металлов.

Два условия, если подбираете вакуумный насос для металлургии. Первое: качественная очистка откачиваемого воздуха: при плавке всегда есть пыль и твёрдые частицы, а пластинчатый насос их не переносит. Второе: не ставить насос близко к печи, откачиваемый воздух должен успевать остывать.

По моделям здесь нужна большая и очень большая производительность, например, Busch R5 RA 1600 B или Becker U 4.630 SA/K.

Производство полупроводников

При изготовлении кремниевых пластин вакуум держат всё время производства: он предотвращает окисление кремния, позволяет работать лазерному резаку и снижает рассеивание света на фотошаблонах, а значит, чип можно вырастить по более тонкой технологии.

Если требуемое остаточное давление выше давления насыщенных паров масла, пластинчато-роторный насос будет самым дешёвым и производительным решением. Важно только вывести выхлоп с масляными парами за пределы рабочего помещения. Модель подбирают по объёму откачки, но обычно хватает средних, например, DVP LC.40.

Производство дисплеев

Ещё во времена ЭЛТ вакуум не давал рассеиваться электронному потоку. Современным экранам он нужен не меньше: воздушная прослойка преломляет свет и съедает часть его энергии, поэтому качественные дисплеи собирают без неё или с минимумом воздуха. Да и сам процесс без вакуума невозможен − токопроводящие дорожки напыляют на стекло в разреженной среде.

Для производства экранов подойдёт Value VSV-028 — быстро откачивает и уверенно держит достигнутый уровень.

Не нашли своё применение в списке? Напишите нам − опишите задачу, объём камеры и требуемое давление, подберём модель и создадим вам счет в тот же день.

Основной элемент пластинчато-роторного насоса − ротор с прорезями, в которых свободно скользят пластины (их же называют лопатками). Больше внутри корпуса не движется ничего: ни клапанов, ни шестерён, ни поршней.

Рисунок 1. Ротор вращается по часовой стрелке, прорези для пластин расположены навстречу движению.

Ротор всегда меньше рабочей камеры и установлен эксцентрично − как правило, он касается стенки лишь в одной точке. Когда вал раскручивается, центробежная сила выталкивает пластины из пазов и прижимает их к стенкам камеры, и между соседними пластинами запирается замкнутый объём воздуха. Дальше работает геометрия: на широком участке между ротором и стенкой объём растёт, создаётся разрежение, туда засасывается воздух; на узком − объём схлопывается, воздух сжимается и в точке максимального сжатия выходит в атмосферу.

Рисунок 2. Принцип работы пластинчато-роторного насоса

На анимации нарисован насос с двумя лопатками. На практике их делают больше: каждая лопатка поднимает предельный перепад давления примерно на порядок. Бесконечно наращивать их число нельзя − трение греет, и тепло надо успевать отводить. Да и перепада хватает почти для любой задачи: у модели VSV-300 стоят три лопатки, и этого достаточно для остаточного давления 0,08 мбар.

Схема на анимации называется конструкцией однократного действия. Ротор касается стенки в одном месте. Именно так устроено большинство ходовых моделей, например AiVac ASV или DVP LC. Достоинства − простота изготовления и хороший теплоотвод. Недостаток один: радиальная нагрузка на вал. С одной стороны от ротора всегда зона высокого давления, с другой − низкого, и вал постоянно работает на изгиб.

Рисунок 3. Стрелкой отмечено направление изгибающей силы в пластинчатом насосе однократного действия

Чтобы убрать изгибающие силы, инженеры придумали конструкцию многократного действия: ротор касается стенок камеры в нескольких местах, зоны сжатия расположены друг напротив друга и взаимно уравновешиваются. Бонусом за один оборот перекачивается сразу несколько порций воздуха − при тех же габаритах насос даёт больший расход. Плата за это − тепло, которого выделяется заметно больше, поэтому в промышленном оборудовании двукратные схемы встречаются редко.

Если насос должен работать в режиме 24/7, охлаждение выходит на первое место, и тут однократная схема оказывается преимуществом, а не компромиссом. Все одноступенчатые пластинчато-роторные вакуумные насосы в нашем каталоге сконструированы именно так.

А вот там, где непрерывная работа не нужна, многократная схема уместна. Насосы двукратного действия, например, используют для заправки кондиционеров: они компактные, но требуют перерывов на остывание.

Рисунок 4. Принцип работы пластинчато-роторного насоса многократного действия

Одноступенчатый пластинчато-роторный насос сочетает в одной конструкции сразу несколько важных премуществ:

• высокая скорость откачки и быстрый выход на рабочий вакуум;

• низкое остаточное давление − до 0,08 мбар у отдельных моделей;

• способность часами держать вакуум, а не только создавать его рывком;

• низкий уровень шума для промышленного оборудования;

• подключение в розетку: вам не нужна вода, рециркуляция и охлаждающий контур, в отличие от водокольцевых насосов.

Отдельно стоит сказать про долговечность. Пластины и стенки рабочей камеры с годами изнашиваются, но, в отличие от большинства насосов, износ здесь работает на вас. Пластины притираются к камере, зазор сокращается, и насос начинает держать вакуум чуть глубже, чем в первый день. В насосах AiVac пластина может сточиться почти на треть, и центробежной силы всё равно хватит, чтобы прижимать её к корпусу.

Их три, и все они про одно и то же:

• не переносят пыль и твёрдые частицы: абразив убивает лопатки и стенки камеры, поэтому на всасывании обязателен фильтр;

• не годятся для агрессивных газов и паров − они реагируют с вакуумным маслом;

• дают масляный туман на выхлопе: часть паров масла неизбежно уходит в атмосферу, а при откачке из чистой зоны может попасть и в откачиваемую среду.

Плюс важный нюанс: за уровнем масла надо следить. Упал ниже нормы, и насос перестаёт нормально держать вакуум.

Если ваша среда влажная и грязная − приобретайте водокольцевые вакуумные насосы. Если масляные пары недопустимы в принципе − вот вам безмасляные пластинчато-роторные.

Чтобы пластины легче скользили по стенкам камеры, нужна смазка, и в подавляющем большинстве машин её роль играет вакуумное масло. Оно же работает уплотнением, заполняя зазор между пластинами и стенкой. Также масло помогает при охлаждении! Именно поэтому маслосмазываемые насосы дают более глубокий вакуум, чем сухие.

Рисунок 5. Вакуумное масло необходимо для уплотнения, смазки и охлаждения пластинчато-роторного вакуумного насоса. 

Путь масла такой: из резервуара оно засасывается в рабочую камеру в зоне разрежения (1), проходит через камеру вместе с воздухом и выбрасывается в масляный сепаратор (2). Там масло стекает вниз, обратно в резервуар, а воздух идёт вверх, через фильтры масляного тумана, и только потом в атмосферу.

Рисунок 6. Схема движения масла в вакуумном насосе. 

Ему нужно выполнить целых три задачи за один круг: снизить износ, загерметизировать зазоры, отвести тепло. Но за это приходится платить тремя ограничениями.

Масляные пары не убрать из выхлопа полностью. Поэтому маслосмазываемые насосы не ставят в чистых помещениях − больницах, музеях, жилых зданиях − не позаботившись об отводе воздуха наружу.

Насос ставят строго горизонтально. Масло стекает из сепаратора в резервуар самотёком, переворачивать насос нельзя.

Стандартное вакуумное масло реагирует с окислителями. Агрессивные газы им перекачивать нельзя, а для смесей с содержанием кислорода выше 21% нужно перфторполиэфирное масло − его продают компании, торгующие специальными смазочными материалами. И даже на обычном воздухе стоит смотреть на температуру вспышки: если нагреть насос выше 200 °C (это любая инструкция запрещает!), масло может загореться.

Какая нужна вязкость

Вязкость определяется тем, с какой скоростью пластина скользит по стенке. Слишком густое масло не успевает затекать под пластину и не смазывает камеру. Слишком жидкое не держит зазор, и воздух перетекает из зоны высокого давления в зону низкого.

Рисунок 7. Слишком густое вакуумное масло (слева) не успевает смазать поверхность под пластинами, а слишком жидкое (справа) не обеспечивает достаточной герметичности и пропускает воздух из зоны высокого давления в зону низкого давления.

Чем выше обороты двигателя и чем больше периметр рабочей камеры, тем быстрее идёт пластина и тем ниже должна быть вязкость. Точное значение всегда есть в инструкции, а у DVP LC оно вынесено прямо на шильдик масляного резервуара. Ориентиры такие:

• небольшие насосы Value вплоть до VSV-10 − ISO VG 32;

• модели от VSV-20 с двигателем 3000 об/мин − ISO VG 46;

• они же с двигателем 1500 об/мин − ISO VG 68.

Можно ли залить обычное масло

Вопрос задают постоянно, особенно владельцы старых НВР. Формально да, большинство масел и охладят насос, и смажут его. Но у вакуумного масла есть три отличия, и уже первое из них решающее:

• низкое давление насыщенного пара − именно оно позволяет добраться до глубокого вакуума;

• вязкость почти не меняется с температурой;

• масло не вспенивается на высоких скоростях.

Почему важен первый пункт, проще показать.

Представьте два стакана под вакуумными колпаками: в левом вакуумное масло, в правом обычное.

Рисунок 8. Низкое давление насыщенного пара вакуумного масла (слева) и высокое − у обычного масла (справа).

Откачиваем воздух − масло начинает испаряться. Пар занимает место откачанного газа и создаёт своё давление. Молекулы движутся хаотично, часть залетает обратно в жидкость, и в какой-то момент число вылетающих сравнивается с числом влетающих. Это и есть давление насыщенного пара. У вакуумного масла оно в разы ниже, чем у обычного машинного.

А поскольку рабочая камера постоянно сообщается с откачиваемым сосудом, вывод простой: чем ниже давление насыщенного пара у масла, тем глубже вакуум, до которого дотянется насос. Поэтому мы рекомендуем клиентам только специализированное вакуумное масло стандарта ISO VG.

Давление насыщенного пара мешает не только со стороны масла. Самый частый пар − водяной, и он тоже диктует свои правила.

В любом воздухе есть немного водяного пара, и в обычных условиях он ни на что не влияет. Но при сжатии пар может дойти до точки насыщения и выпасть конденсатом прямо внутри насоса. Чтобы этого не происходило, немецкий физик Вольфганг Гаеде придумал газобалластное устройство. Газобалластный клапан подмешивает в перекачиваемую смесь немного атмосферного воздуха, концентрация пара падает ниже точки конденсации, и конденсат не выпадает. Подробно механика разобрана в нашей статье о газобалласте простыми словами.

На практике действуют так: запускают насос с закрытым газобалластом и смотрят на уровень масла. Ушел вверх? Значит, выпадает конденсат, газобалласт надо открыть. У насосов AiVac ASV клапан двухпозиционный: в положении I он открыт наполовину, в положении II − полностью.

Помните про цену вопроса: подмешанный воздух снижает глубину вакуума. Решение об открытии газобалласта принимается под конкретную задачу, а не на всякий случай.

И последнее, о чём часто спрашивают: газобалластный клапан − это часть насоса, а не аксессуар. Купить насос без него, а потом докупить отдельно, не получится: под клапан в рабочей камере должно быть предусмотрено отверстие. То, что некоторые производители указывают газобалласт в списке аксессуаров, дела не меняет.

Не давайте копиться конденсату

Держите три правила, и все три бесплатные:

• Держите газобалластный вентиль открытым в течение всей работы, если откачиваете влажный газ.

• Прогревайте насос перед откачкой. Достаточно перекрыть всасывающую линию и дать двигателю поработать несколько минут до рабочей температуры из инструкции.

• Следите, чтобы откачиваемый газ был холоднее корпуса насоса − это дополнительно страхует от выпадения конденсата.

Дайте насосу остыть

Воздух в пластинчато-роторном насосе сжимается прямо в рабочей камере и сжимается непрерывно − в отличие от поршневого, где цилиндр успевает остыть на обратном ходу поршня. Поэтому стенка камеры греется сильно, и вокруг насоса нужно оставить место для естественной вентиляции. Втискивать его в глухой шкаф – верный способ сократить срок службы.

Не гоняйте вхолостую

Пластинчатый насос греется тем меньше, чем ниже давление на всасывании. Отсюда неочевидный, но важный вывод: насос прослужит дольше, если поддерживает вакуум на протяжении долгого периода времени. Дёргаете включением-выключением − настанет пора звать ремонтника.

По той же причине эти машины не любят подолгу работать в «грубом» вакууме, то есть при абсолютном давлении на входе от 200 до 1000 мбар.

Чем одноступенчатый насос отличается от двухступенчатого?

Числом ступеней сжатия. У одноступенчатого воздух сжимается один раз, у двухступенчатого − последовательно в двух камерах, что даёт вакуум примерно на порядок глубже. Если вам нужен вакуум глубже 0,1 мбар, смотрите двухступенчатые модели.

Какое масло заливать?

Специализированное вакуумное по стандарту ISO VG, вязкость смотрите по нашему сайту и в инструкциях. Обычное машинное масло не подходит: у него слишком высокое давление насыщенного пара, глубокого вакуума с ним не будет.

Почему в смотровом окне растёт уровень масла?

В масле копится конденсат. Откройте газобалластный клапан и прогрейте насос перед откачкой влажного газа. Если уровень продолжает расти, нужна модель с водно-масляным сепаратором.

На всех ли моделях есть газобалласт?

Нет. На самых маленьких насосах его не бывает, а на части моделей клапан открыт постоянно и закрыть его нельзя. У Zenova RA газобалласт есть, начиная с типоразмера 0040.

Какой вакуум насос реально держит в работе?

Паспортное остаточное давление − это предел на закрытый патрубок, с прогретым насосом и закрытым газобалластом. В реальной обвязке с натеканиями ориентируйтесь на рабочий диапазон, а не на паспорт.

Есть ли расходники и как быстро вы их привезете?

Лопатки, масляные и выхлопные фильтры, вакуумное масло − все это в разделе аксессуаров, основные позиции всегда есть на складе.

Можно ли откачивать агрессивные газы или воздух с пылью?

Нет. Пыль и твёрдые частицы убивают лопатки, агрессивные газы реагируют с маслом. Для влажного и грязного газа смотрите водокольцевые насосы, для агрессивных сред − безмасляные.

Не нашли свой вопрос − напишите, ответим и подберём модель.