Владимир БАРАНОВ
Эти экoлoгичеcки чиcтые вакуумные наcocы иcпoльзуютcя cегoдня вo мнoгих прoмышленных прoцеccах. В тoм чиcле – в cиcтемах напыления, нанеcения oптичеcких пoкрытий и иoннoй oбрабoтки, в гелиевых течеиcкателях, электрoннo-лучевых прoцеccах и вакуумных печах. Спиcoк можно продолжить.
Практичеcки во вcех названных выше производственных процессах среда должна быть абсолютно свободной от масляных примесей. Но даже использование фильтров не гарантирует, что система будет защищена от загрязнения в случае высокой нагрузки. Только полный отказ от масла в качестве уплотнителя и агрегатной смазки может обеспечить 100% чистоту среды.
Двухроторные
Насосы данного типа (их также называют агрегатами Рутса) состоят из корпуса, в котором вращаются два одинаковых по профилю ротора, торцовых крышек, подшипников, синхронизирующей передачи и сальников. Откачка и сжатие газа происходят вследствие заполнения последним образуемой в вакуумном насосе рабочей камеры, которая переносится без сжатия из полости всасывания в пол
ость нагнетания. После сообщения рабочей камеры с нагнетанием давление в ней возрастает за счёт газа, перетекающего из нагнетательного окна.
Основные достоинства двухроторных вакуумных насосов – большая производительность, отсутствие масла в сжимаемом газе, полная уравновешенность, быстроходность, равномерность откачки газа, надёжность и долговечность. Но есть и минусы. К ним можно отности небольшую степень повышения давления, высокую температуру газа на нагнетании и довольно ощутимый уровень шума. Однако производители ищут пути устранения этих вышеназванных недостатков.
Быстрота действия насосов Рутса находится в пределах от 0,3 до 28000 л/с. Ротор имеют две-три лопасти, как правило, прямозубые. Зазор между роторами и корпусом не превышает 0,0015-0,0025 наружного радиуса ротора; между роторами и торцовыми крышками зазор выполняется приблизительно в 1,5 раза больше.
На большую производительность
Производство насосов в японской компании «Kashiyama» имеет долгую историю. Утверждается, кстати, что именно здесь выпустили первый в мире безмасляный винтовой насос. Так это или не так, тем не менее, сегодня компании принадлежит около 20% мирового рынка промышленных безмасляных вакуумных насосов, а в технологических производствах Японии и Китая эта доля превышает 50%.
На российский рынок поставляются насосы серий MU, SDL и SDE. Их основными показателями являются надежность, в том числе, в самых «тяжелых» приложениях, исключительная степень чистоты создаваемого вакуума, высокие скорости откачки, малое энергопотребление и компактность.
Так, насосы серии MU производительностью от 1660 до 20000 л/мин используются во всех несвязанных с откачкой коррозионно- или химиче
ски активных газов приложениях. Механизм – двухроторный пятиступенчатый насос Рутса предварительной откачки и бустерный насос Рутса. Между вращающимися лопастями роторов прецизионно поддерживается зазор, который позволяет создавать вакуумное уплотнение без масляной пленки.
В конструкции насоса предусмотрен порт для продувки сухим азотом или другим инертным газом при откачке сред с малым содержанием коррозионно-активных примесей.
Насосы серии SDE производительностью от 1300 до 30000 л/мин используются в тех приложениях, где необходима откачка коррозионных газов. Насосы этой серии основаны на комбинации вертикального винтового и многоступенчатого насоса Рутса. Компрессор имеет два винтовых ротора. Один на правую резьбу, другой – на левую. Оба ротора вращаются внутри корпуса без трения с минимальным прецизионным зазором, не требующим смазки.
Вертикальный дизайн насосов обеспечивает лучшее вакуумное уплотнение. В них установлен двигатель постоянного тока, вследствие чего производительность не зависит от изменения частоты питающего напряжения. Для обеспечения надежной откачки коррозионных газов роторы и корпус насоса выполнены из сплава никеля.
Насосы этой серии прошли успешное испытание в тяжелых условиях процесса химического осаждения паров нитрида титана на установке «Centura» производства компании «Applied Materials» (США). К настоящему времени они работают в этой установке непрерывно уже более 9000 часов.
Спиральные
Данные насосы также предусмотрены для безмасляного получения вакуума на производстве и в лабораториях. Они не имеют обратной диффузии частичек масла из насоса во всасывающий трубопровод и, соответственно, в вакуумную аппаратуру, и могут использоваться как отдельно, так и в комбинации с другими насосами.
Специальное химостойкое покрытие обеспечивает беспрепятственное использование для перекачки химически активных газов. Насосы
обладают газобалластным устройством, которое позволяет производить перекачку паров до определённого давления всасывания. Если всё же внутри насоса образуется конденсат, эту проблему можно решить с помощью вертикального монтажа насоса. Они изначально спроектированы для применения в областях, где образуется конденсат.
Пальму первенства в выпуске этого оборудования оспаривает японская компания «Anest Iwata». В ее информационных материалах утверждается, что именно здесь был выпущен первый в мире безмасляный (сухой) спиральный вакуумный насос. Но обратим внимание на другой факт – высокую надежность насосов этой фирмы, достигаемую, за счет внедрения новых инженерных достижений. К последним, например, можно отнести систему Air Flush, разработанную для удаления влаги и частиц из внутренней полости насоса, значительно увеличивающую ресурс подшипников, и технологии уплотнения вала и подшипников. И еще один немаловажный факт: на крупнейшем фотонном ускорителе Spring-8 в Японии одновременно работают более 800 насосов ISP-250В от компании «Anest Iwata», а требования исследований там таковы, что в объеме ускорителя не должно быть ни одной случайной частицы.
Среди преимуществ спиральных насосов:
• отсутствие генерации частиц износа
• низкий уровень пульсаций и шума, практически отсутствует вибрация
• хорошо сбалансированный рабочий механизм, который требует минимального пускового момента и выделяет минимум тепла при работе
• малый вес, компактность и воздушное охлаждение насосов, позволящие использовать их во многих приложениях
• стабильная производительность в широком диапазоне рабочих давлений
И еще, что касается чистоты, приведем всего один, но весьма показательный пример. В частности, на крупнейшем фотонном ускорителе Spring-8 в Японии одновременно работают более 800 насосов ISP-250В от компании Anest Iwata. А требования исследований там таковы, что в объеме ускорителя не должно быть ни одной случайной частицы.
