Оборудование для вакуумной обработки стали в ковше. Традиции и тенденции развития (статья)

 

ВАКУУМНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ НАСОСЫ
Основой вакуумной насосной установки механических насосов являются бустерные насосы Рутса. Механический бустерный насос работает по принципу Рутса (рис.2). В рабочей камере насоса находятся два ротора, вращающиеся в противоположных направлениях. Благодаря леминискатным профилям роторы постоянно направлены по касательной друг к другу. Синхронизация их вращения производится посредством пары синхронизирующих шестерен. В процессе вращения газ захватывается в пространстве между каждым ротором и камерой и транспортируется от впускного отверстия насоса к выпускному.
Высокопроизводительные механические бустеры серии HV/SN предназначены для получения и поддержания низких рабочих давлений. Поставляемые механические бустеры серии HV/SN комплектуются VSD-преобразователем частоты с векторным управлением асинхронного двигателя. Путем регулирования частоты вращения роторов и быстрой реакции на скачки нагрузки удается стабильно поддерживать требуемое давление в вакуумной камере. Привод насоса Рутса с VSD-преобразователем позволяет более гибко эксплуатировать вакуумный насос при скачкообразных изменениях газовой нагрузки в процессе вакуумной обработки, обеспечивая высокую надежность механической части и повторяемость откачных характеристик. Кроме того, при эксплуатации насоса Рутса в комплекте с VSD-преобразователем достигается 50-процентное снижение энергопотребления.
Работая в диапазоне относительно низких давлений, механический бустерный насос подвергается менее сильному воздействию агрессивной откачиваемой среды, чем форвакуумный насос, обеспечивая устойчивое и очень надежное функционирование.
Механизм откачки бустеров Рутса изготавливается из высококлассного чугуна. Испытанная конструкция уплотнения вала гарантированно защищает рабочую камеру насоса от загрязнения маслом. Отсутствие внутренних и внешних байпасных линий и клапанов, которые могут подвергнуться коррозии или выйти из
строя, существенно упрощает техническое обслуживание.
Конструкция уплотнений вала разработана таким образом, чтобы полностью исключить возможность проникновения смазочного материала в область механизма откачки. Такая конструкция предотвращает накапливание захваченных частиц на лопатках ротора и торцевых поверхностях, которые изготовлены с очень жестким допуском. Динамически сбалансированные роторы и зубчатые колеса со шлифованными зубьями, изготовленные с высокой точностью, обеспечивают надежную работу насосов. Для повышения надежности работы в пылевых условиях в конструкции насоса Рутса применяются следующие узлы и технические приемы:
торцевые механические уплотнения, обеспечивающее герметичность полости насоса;
уплотнительные кольца вала, предотвращающие попадание масла из раздаточной коробки в полость насоса;
продувка и вентилирование полости раздаточной коробки, препятствующая попаданию и накапливанию пыли в раздаточной коробке.
Дополнительным характерным отличием насосов Рутса различных моделей является расположение синхронизирующих шестерен. Классическая конструкция предусматривает расположение синхронизаторов со стороны коренных подшипников (рис. 3). Более современный дизайн насосов Рутса предполагает обратное местоположение шестерен со стороны электродвигателя (рис. 4). В этом случае передача вращения от ведущего вала происходит мгновенно. Тем самым дополнительно уменьшается на 3-5% потеря мощности на механизмах вращения.
Эффективность работы насосов Рутса определяется отношением производительности к числу оборотов роторов. За счет меньших потерь мощности на механизме вращения удается увеличить число оборотов, а следовательно - и производительность насосов при той же установленной мощности электродвигателя.
Насосы Рутса неспособны самостоятельно обеспечить выхлоп при рабочих давлениях, поэтому обязательно применение форвакуумного насоса, который должен понизить давление до определенного уровня. Далее бустерный насос работает как усилитель откачки, существенно повышая быстроту действия и производительность вакуумной насосной установки.
Типичным отношением входного давления к выходному для данного типа насосов является 5/1. Таким образом, для понижения давления от атмосферного до типичного давления 0,67 гПа, при котором эффективно протекают процессы дегазации, потребовалось бы до 6 ступеней механических насосов. Благодаря специальной конструкции механических насосов серии GV число ступеней системы удается понизить до 4.
Насосы серии GV Drystar® 600M используют когтевой механизм захвата, запатентованный компанией ВОС EDWARDS и хорошо зарекомендовавший себя в процессе эксплуатации. Компания ВОС Edwards первой начала использовать сухие вакуумные насосы в областях с наиболее жесткими условиями эксплуатации и накопила богатый опыт такого применения.