Анализ конструкций насосов, создающих вакуум, показывает, что почти все вакуумные насосы работают по принципу вытеснения, аналогично объёмным насосам (за исключением паромасляных и пароэжекторных насосов, в которых используется принцип энжекции). Величина вакуума зависит от герметичности рабочего пространства, создаваемого рабочими органами насоса (золотниками, пластинами, колесами совместно с жидкостью). Насос в конечном счете должен обеспечить два важнейших условия: понизить давление в замкнутом пространстве до определённой величины Рвmin путём забора газовой среды из замкнутого пространства (объёма) и осуществить это за определённое время. Если объём забора газовой среды насос обеспечивает, но при этом не достигается понижение давления до заданной величины, то применяется форвакуумный насос, дополнительно понижающий давление газовой среды. Эта схема работы вакуумного насоса аналогична последовательному соединению насосов. Если насос обеспечивает заданную величину понижения давления, но не обеспечивает скорости забора, то подключают другой насос. Эта схема работы вакуумного насоса аналогична параллельному соединению насосов.
Рис. 1. Схематическое изображение золотникового вакуумного насоса:
1 — корпус, 2 — крышка, 3 — устройство газобаластное, 4 — вал 5 — эксцентрик, 6 — направляющая, 7 — плунжер, 8 — шкив насоса, 9 — клапан, 10 — термопреобразователь, 11 — рым-болт, 12 — сальник, 13 — пробка, 14 — подшипник, 15 — крышка подшипника, 16 — заглушка, 17 — уплотнитель.
Из вышеизложенного следуют основные принципы замены вакуумных насосов: заменяющий насос или комбинация насосов должны соответствовать заменяемому насосу по быстроте действия (производительности) при одинаковых условиях на всасывании; заменяющий насос или комбинация насосов должны обеспечить необходимую величину вакуума. В качестве дополнительных требований к заменам насосов в ряде случаев являются: стойкость материалов в агрессивной и токсичной газовой среде, недопустимость смешивания этой среды с жидкостью или балластным газом и др. В совокупности с гидравлическими насосами чаще всего работают вакуумные водокольцевые насосы, в качестве вспомогательных, обеспечивающих вакуум на всасывании крупных центробежных насосов. Эта система позволяет обеспечить на насосных станциях работу в «самовсасывающем режиме», а также экономить на капиталовложениях за счёт меньшей заглублённости насосов и насосных станций. Если нет специальных требований по времени запуска центробежного насоса, то заменяющий насос может медленнее, чем заменяемый насос, обеспечить заданную величину вакуума на всасывающей магистрали центробежного насоса, что, как правило, бывает допустимо. В тех случаях, когда откачиваемый газ является токсичным, применение серийного водокольцевого насоса по обычной схеме недопустимо, т.к. балластная жидкость может соединяться с токсичным газом.
Потребности производителя и технические характеристики установки определяют выбор вакуумного насоса. Основными техническими характеристиками вакуумного насоса считаются следующие:
Начальным давлением называют уровень давления, при котором вакуумный насос может начать нормальную работу. Существует параметр наибольшего давления запуска вакуумной насосной установки: это предельный уровень давления на входном сечении, при котором насос начинает работу. Наибольшее давление во входном сечении, при котором вакуумный насос сохраняет номинальную быстроту действия, называется наибольшим рабочим давлением.
Предельный вакуум это минимальное давление, которое может быть создано данным типом насоса. Предельное остаточное давление, наибольшее давление запуска, наибольшее рабочее давление и наибольшее выпускное давление измеряются в единицах давления газа Па и прочих производных.
Максимальное выпускное давление это предельное давление на стороне выпускного патрубка. Превышение данного уровня приводит к росту давления на стороне впускного патрубка. Некоторые насосы не удаляют откачиваемый газ в атмосферу и для их функционирования нужно создавать форвакуум со стороны выпуска.
Скорость откачки определяется объемом газа, который проходит сквозь сечение выпускного патрубка данной вакуумной установки при уровне давления p. Если давление меняется, то в системе изменяется и скорость откачки насосов. Зависимость скорости откачки от давления определяет целесообразность применения насоса в заданном диапазоне давления.
Максимальная производительность вакуумного насоса характеризует расход газа на входном сечении насоса при данном уровне давления и измеряется в м3×Па/с. Рассчитать производительность насоса можно умножив быстроту откачки на показатель давления, при котором быстрота откачки измерена, т.е.Q=p·Sн.
