Диффузионный насос принцип действия кратко

Обновлено: 02.07.2024

Диффузионный насос - это пароструйный механизм, который захватывает молекулы откачиваемого газа благодаря взаимному проникновению газа и пара рабочей жидкости. Диффузионный насос относится к молекулярным вакуумным насосам.

Как устроен диффузионный насос

Насос состоит из множества частей. Основные:

маслоотражатель;
паропровод;
корпус;
защитный кожух;
электронагреватель;
эжекторное сопло;
конфузор эжектора;
впускной фланец;
выпускной фланец.

Принцип работы диффузионного насоса

Прежде чем мы рассмотрим суть работы насоса, важное замечание. Покупая такой насос, необходимо убедиться в совместимости остальных комплектующих вакуумной системы, так как это может повлиять на производительность механизма, его долговечность и стабильную работу.

Сначала температура рабочей жидкости повышается за счет функционирования нагревателя, который находится внутри;
Затем пар, образованный от нагрева, поступает в паропровод;
Далее колпачок зонтичного типа перенаправляет пар к следующей ступени;
После пар из зоны с высоким давлением попадает в зону с меньшим давлением, и поэтому расширяется.

Разновидности диффузионных насосов

Существует два вида диффузионных многоступенчатых насосов: паромасляные и парортутные. Делят их в зависимости от того, с какого рода жидкостью функционирует устройство.

Паромасляные диффузионные насосы

Паромасляные диффузионные насосы применяют в химической и металлургической промышленности, для плавки металла, нанесения различных защитных покрытий, а также в насосных подстанциях лабораторий.

Парортутные диффузионные насосы

В парортутных насосах в качестве рабочей жидкости используют ртуть. Ртуть - это однородный жидкий металл, поэтому ступени механизма насыщаются паром одного состава.

Парортутные диффузионные насосы эксплуатируют для откачки систем, в которых пары ртути являются рабочей средой. Это могут быть лампы, ртутные выпрямители. Также их применяют в термоядерных установках, масс-спектрометрах, устройствах, определяющих массу атомов.

Какие масла используют для работы диффузионного насоса

От выбора масла зависит не только эффективность работы насоса, но и долговечность функционирования механизма. Правильный выбор масла спасет устройство от частых поломок и сэкономит ваши нервы, время и деньги.

В диффузионных насосах используют:

Минеральное масло - в диапазоне от 190-220 градусов по Цельсию. Спасает от износа деталей;
Полусинтетическое масло;
Кремний-органическое масло - содержит большое число полимеров. Все элементы диффузионного насоса постоянно и обильно смазываются, поэтому система работает стабильно, без перебоев;
Синтетическое масло;
Сложные эфиры - однородное вещество с нестабильным молекулярным составом. Обычно используют в исследовательских работах.

Какие материалы используют при изготовлении диффузионных насосов

Паромасляные диффузионные насосы изготавливают из:

Низкоуглеродистой или коррозионностойкой стали (корпус);
Алюминия (части паропровода, сопла).

Парортутные диффузионные насосы изготавливают из стекла или корозионностойкой стали.

Где применяются диффузионные насосы

Диффузионные насосы применяются в:

Химической промышленности;
Массовом производстве;
Высокотехнологичной отрасли;
Исследовательской промышленности;
Упаковке продукции;
Канализации;
Термоядерных установках;
Водоснабжении;
Медицине;
Масс-спектрометрах;
Нефтяной промышленности;
Металлургии;
Переработке древесины;
Нанесении защитных покрытий;
Создании электрических приборов.

Как видите, диффузионные насосы используют в самых разных отраслях, и этот список постоянно увеличивается. Главное - верно определить свою и приобрести тот диффузионный насос, который лучше всего к ней подойдет. В этом мы Вам поможем.

Плюсы и минусы диффузионных насосов

Как и любое другое устройство, диффузионный насос не идеален. Приобретая такого рода агрегат, рассмотрите все “за” и “против” и только потом совершайте покупку.

Преимущества диффузионных насосов:

Могут откачивать практически любой газ;
Надежность;
Безостановочная смазка элементов, благодаря которой все процессы проходят плавно;
Не капризность. Заминки во время функционирования случаются редко;
Долговечность. Можно обойтись без частых ремонтах;
Устойчивость к внешним воздействиям;
Сплошная смазка комплектующих диффузионного насоса предотвращает износ деталей;
Отсутствие перегрева при большой нагрузке за счет охлаждающей системы;
Высокий уровень вакуума.

Но и недостатки у диффузионных насосов тоже имеются. Рассмотрим их:

Высокое энергопотребление;
Возможность поступления паров масла в откачиваемый объем;
Достаточно высокий уровень шума;
Могут быть источником загрязнений и газов.

Как Вы заметили, плюсов у диффузионных насосов больше, чем минусов. Однако к выбору такого механизма все равно нужно подходить с особой тщательностью и избирательностью.

Диффузионный насос - это специализированное сложное устройство, которое требует времени и сил на то, чтобы понять, как оно функционирует и где используется. Если Вы берете вакуумный насос такого типа, задавайте продавцу все интересующие Вас вопросы. Диффузионный насос - не импульсивная покупка. Разберитесь в нем досконально.

Какие вопросы задать продавцу:

Обязательно узнайте про производителя, как он зарекомендовал себя, какую позицию занимает на рынке;
Спросите, при какой температуре должен работать диффузионный насос, чтобы в дальнейшем не было перегрева и потери мощности;
Покупайте тот насос, к которому прилагается весь комплект дополнительного оборудования и гарантия;
Узнайте, есть ли и где находится встроенная охлаждающая система. Благодаря ей диффузионный насос не будет перегреваться и прослужит Вам долгое время;
Не стоит покупать самый дорогой насос. Соотнесите цену, качество и то, как и где Вы будете использовать этот механизм. И на основе этого уже принимайте решение.

Эта статья содержит в себе описание принципов работы некоторых видов вакуумных насосов. Мы разобрали информацию о работе пластинчато-роторных, мембранных, и винтовых вакуумных насосов. Мы осветили тему альтернативных видов устройств и правильность при покупке насоса. Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в работе этих устройств и правильном подборе насоса именно для ваших задач.

Традиционный диффузионный насос относится к большой категории вакуумных агрегатов, которые используются для создания определенных рабочих условий. Ключевая особенность таких изделий в том, что они не имеют какого-либо ограничения в обеспечении давления. Сегодня такая технология считается не до конца изученной, так как эксперты еще не успели провести достаточное количество исследований. Но многие специалисты утверждают, что принцип работы диффузионных насосов позволяет достигать самых высоких показателей производительности.

Описание

Во время работы с различными агрегатами качество итогового результата часто зависит от знания базовых принципов эксплуатации диффузионного насоса. В зависимости от базового элемента, который установлен в вакуумном агрегате, даже при незначительном изменении давления в трубах могут использоваться как паровые струи ртути, так и масло. Итоговая эффективность у каждого изделия отличается индивидуальными показателями.

Принцип работы диффузионного насоса основан на захвате и последующей транспортировке газовых частичек, которые проникают во внутренний отсек через небольшие отверстия, ведущие к патрубку. Рядом с названием производители часто указывают литраж. К примеру, модель диффузионного насоса Н400 говорит о том, что для работы изделию нужно четыреста литров воды.

Характеристика

В независимости от литража используемой охлаждающей жидкости диффузионный вакуумный насос отличается принципом работы, который аналогичен абсолютно для всех моделей:

Установленный пароотводный элемент состоит из мощных алюминиевых четырехступенчатых сопел, которые оснащены небольшими зазорами для гаек и компенсационных шайб.
Чтобы снизить потери рабочей жидкости в выходном патрубке, производители предусмотрели наличие универсального маслоотражателя.
Трубные нагреватели из меди подвержены стабильному прогреву, так как частично находятся в рабочей жидкости. Выделяемое во время работы тепло передается заправленному веществу.
Чтобы качественно устранить процесс обратного попадания вытесняемых газовых частичек, над самым верхним соплом размещен маслоотражатель. Охлаждение агрегата осуществляется за счет воды.

Классические паромасляные диффузионные насосы могут использоваться в сочетании с любыми заправочными средствами. Это могут быть не только пары, но и газы, которые не действуют разрушающе на сам агрегат. Чтобы использовать изделие на полную мощность, его обязательно нужно доукомплектовать насосом форвакуумного типа, который устанавливается исключительно на выходе патрубков. Качественное масло для диффузионных насосов гарантирует слаженную работу всей системы.

Принцип работы

Диффузионный насос НВДМ по своей специфике больше напоминает классический эжектор. Аналогичная ситуация обстоит с принципом работы, который заключается в своеобразной диффузии откачивающего газа (внешне он больше напоминает струю пары). Когда процесс конденсации подходит к логическому завершению, газ постепенно покидает агрегат, что совершенно не влияет на уровень вакуума во внутреннем отсеке. Своевременная откачка осуществляется за счет активации установленного насоса. Применение долговечного и надежного сопла позволяет в несколько раз увеличить уровень производительности, повысив эффективность агрегата.

Правила использования

Сегодня универсальный принцип работы диффузионного насоса активно используется в различных отраслях. Правильный подход к эксплуатации агрегата позволяет существенно улучшить показатели производительности. Широкие функциональные возможности высоко ценятся опытными специалистами. Оборудование чаще всего эксплуатируют в следующих отраслях:

Металлургия.
Медицина.
Серийное производство.
Нефтяная промышленность.

Руководство всех этих отраслей заинтересовано в покупке пароструйных диффузионных насосов. Если все функциональные возможности агрегата применяются по назначению, тогда можно повысить показатели производительности всего предприятия. Приобрести агрегат может каждый человек. Нужно только понимать, что существует ряд определенных критериев, которые должны быть учтены как специалистами, так и новичками. Главное, чтобы все установленные изделия были совместимы между собой.

Востребованные производители

Эксперты выделяют несколько торговых брендов, продукция которых пользуется наибольшей популярностью среди современных потребителей. Самыми популярными считаются:

Erstevak.
"Интек Аналитика".
MSHTechno.

Каждая из этих компаний на профессиональном уровне производит широкий модельный ряд продукции. Итоговая стоимость диффузионного насоса варьируется в зависимости от того, какими именно рабочими характеристиками наделен агрегат. Более дорогие модели предназначены для создания глубокого вакуума.

Универсальные изделия НВДМ

Приобрести масляно-диффузионный насос можно в любом специализированном магазине, который занимается продажей дорогостоящего и высококачественного оборудования, отличающегося отличными техническими параметрами и слаженным принципом работы. Если новичок не может сделать правильный выбор, тогда лучше всего посоветоваться с профессионалом. Для решения стандартных задач можно приобрести диффузионный насос Н 250, который подойдет как для бытовых нужд, так и для установки в организациях.

Многофункциональный аппарат станет отличным помощником на любом современном производстве, так как он отличается не только хорошей мощностью, но и высокой степенью производительности. С покупкой никогда не стоит торопиться, так как можно приобрести некачественную подделку. Более усовершенствованные насосы нашли свое применение в химической, нефтяной, пищевой промышленности. Те предприятия, которые на профессиональном уровне занимаются реализацией таких агрегатов, обязательно должны предоставить покупателям гарантийный талон. Только в этом случае можно быть до конца уверенными, что купленный насос не выйдет из строя в первую же неделю активной эксплуатации.

Схема

Изучая подробную документацию диффузионного насоса, даже новичок может понять, что принцип устройства агрегата довольно прост. Положительные характеристики достигаются за счет того, что изделие имеет четкую последовательность действий:

Нагретый в емкости пар постепенно перемещается по главной трубе.
В точке соединения с небольшой капиллярной трубкой он взаимодействует с основной рабочей жидкостью, которая может похвастаться низкой упругостью.
Происходит захват частичек газа, после чего пар переносит их к обустроенной ловушке, состоящей из охлаждающего маслоотражателя. За счет этого происходит оседание конденсата.
Установленный форвакуумный насос откачивает все лишнее.

Недостаточный показатель откачки чаще всего указывает на нехватку уровня расходуемой воды. Итоговая эффективность газоотвода, которая обеспечивается за счет пароструйного диффузионного насоса, во многом зависит от формы установленных сопел. Плоские изделия позволяют повысить качество и скорость откачки.

Модельный ряд

Современные производители выпускают огромное количество различных диффузионных насосов, которые отличаются друг от друга эксплуатационными характеристиками, а также ценой. Все они по-своему уникальны. Но есть несколько моделей, которые пользуются большим спросом на крупных производственных участках. Агрегат Н 100 отличается небольшой мощностью и минимальной ценой. Такие изделия распространены в бытовой отрасли, где хватает низких эксплуатационных характеристик.

К среднему классу относится модель Н 250, которую можно периодически использовать на больших предприятиях. Главное – подобрать наиболее подходящие эксплуатационные условия. Оптимальной производительностью обладает диффузионный насос Н 400. Крупные фабрики используют такие агрегаты на серийном производстве, где они могут проявить весь свой потенциал.

Преимущества

Работу диффузионного насоса можно сравнить с бытовым пылесосом, который активно используют строители для побелки помещений. Небольшие молекулы газа устраняются за счет сильного потока, созданного рабочей средой. Большая популярность таких изделий связана с многочисленными преимуществами:

Скорость откачки насоса находится на самом высоком уровне.
Использовать агрегат можно даже в бытовых целях, так как изделие не нужно дополнительно охлаждать жидким азотом.
Длительный эксплуатационный срок.
Доступная цена.
Взаимное перекрытие поверхностей, за счет чего обеспечивается качественная откачка.
Стабильно высокая производительность конструкций.

Если на производственном участке нужно создать определенный вакуум и поддерживать его непрерывно, то для этих целей идеально подойдут диффузионные паромасляные насосы, которые можно смело использовать для откачки воздуха, различных паров и газов. Если потребитель учтет все технологические требования и особенности окружающей среды, то производственный процесс будет осуществляться без каких-либо нарушений и с высокими показателями производительности.

Диффузионные паромасляные насосы широко применяются в промышленности. Это установки, которые относятся к категории высоковакуумного оборудования, работающие с использованием эфира или масел (иногда ртути).

Конструкция насоса

В состав установки входят следующие элементы:

Корпус. Отличается цилиндрической формой. Снаружи корпуса проходит специальная рубашка охлаждения;
Многоступенчатая система паропроводов, оснащенная соплами. Располагается внутри корпуса;
Нагреватели жидкости, за счет которой осуществляется работа оборудования. Расположены в нижней части днища.

В сам насос помещается рабочая жидкость (это может быть специальное вакуумное масло, в некоторых ситуациях эфир), объем которой должен точно соответствовать конкретной модели насоса.

Конструкция насоса

Принцип работы насоса

Работа диффузионного вакуумного насоса этого типа обеспечивается за счет генерации пара. С ним сталкиваются газовые частицы, движущиеся по противоположной траектории. Происходит конденсация, газ отводится и выходит из системы. Так как инерция движущегося пара выше, чем у потока молекул газа, пар не меняет своего направления. Благодаря этому газ не способен попасть в зону пониженного давления. При такой работе оборудования полностью исключается даже малейшая вероятность того, что в обрабатываемой среде будет накапливаться остаточный уровень газов.

Однако энергия пара отличается определенным ограничением силы. То есть в процессе работы оборудования возможны сбои в ситуации, когда повышается давление газа. Чтобы исключить риски в паромасляных насосах диффузионного типа устанавливается несколько последовательно подключенных устройств.

Принцип действия насоса основан на нескольких ступенях обработки воздушной среды:

Принцип работы насоса

Верхняя. Данная ступень подразумевает, что давление срыва струи максимально опущено. В этом случае она доходит до максимального уровня плотности за счет увеличенного сечения сопла. Благодаря этому обеспечивается быстрая откачка;
При повышенных показателях срыва потока он движется со скоростью откачки. Это требуется для того, чтобы обеспечить пониженное давление под верхней ступенью, что исключает срыв потока;
Третья ступень (эжекторная) подразумевает самые высокие показатели потока, которые могут доходить до 10 Па.

Диффузионные насосы отличаются тем, что они выдают высокое давление. В связи с этим после насоса рекомендуется монтировать форвакуумный агрегат. Это обеспечит стабилизацию сжатия воздуха, проходящего через систему. Однако даже наличие дополнительного оборудования не всегда позволяет в полной мере откачивать избыточное давление. Это может негативно сказаться на пропускной способности основного агрегата.

Чтобы исключить этот недостаток, используют специальные бустерные насосы.

Выбор рабочей жидкости для диффузионного насоса

Для оборудования этого типа требуются рабочие жидкости определенного типа. При выборе масла нужно учитывать следующие особенности:

минимальные и максимальные показатели эластичности пара (первый параметр учитывается в зависимости от комнатной температуру, а второй – от рабочей температуры в самом нагревательном элементе);
Устойчивость к распаду с учетом нагрева и выхлопного давления;
Отсутствие признаков восприимчивости к процессу разложения газов;
Химическую устойчивость по отношению к откачиваемым газам и другим веществам, проходящим через систему;
Низкие показатели парообразования.

При этом также нужно учитывать производительность самого нагревательного элемента.

Выбор рабочей жидкости для диффузионного насоса

Применение

Диффузионные насосы широко применяются благодаря высокой скорости работы. Поэтому оборудование этого типа применяется при проведении раскопок, переработке дерева (включая процесс производства бумажной продукции). Также насосы являются наиболее эффективными в процессе спецварки крепких металлов, упаковке продукции (включая жидкость), создания электрооборудования.

Агрегаты диффузионного типа применяют при испытаниях отдельных частей авиакосмических объектов. Учитывается, как агрегаты способны работать при условии пониженного давления. Кроме этого насосы используют при хранении медицинских препаратов и некоторого оборудования.

Преимущества диффузионных насосов

У оборудования этого типа есть масса плюсов:

В насосах отсутствуют подвижные части (это означает, что оборудование изнашивается дольше и не требует частого сервисного оборудования);
Большой рабочий ресурс;
Низкая стоимость (диффузионные насосы считаются одними из самых дешевых вакуумных моделей);
Производительность от 100 до 130000 л/с (это позволяет использовать оборудование как на частных объектах, так и в условиях промышленных объектах);
Универсальность оборудования.

Преимущества диффузионных насосов

Недостатки диффузионных паромасляных насосов

Перед использованием оборудования стоит учесть и его минусы:

образование масляных паров в процессе нагрева, которые направляются в вакуумную систему;
перед началом использования насоса требуется его прогрев, а после завершения рабочего цикла – охлаждение (это означает, что при работе оборудования требуются перерывы длительностью до 2 часов);
снижение скорости откачки при условии близости стартового давления;
возможность эксплуатации оборудования исключительно в вертикальной позиции;
необходимость частой замены тепловых датчиков (такой небольшой ресурс работы обусловлен расположением рядом с выхлопным портом насоса).

Также нужно учитывать, что вакуумное масло способно окисляться внутри разогретого до высокой температуры насоса. Чтобы этого не произошло, рекомендуется использовать рабочие жидкости на силиконовой основе.

Диффузионный насос является мощным специализированным устройством, технические характеристики которого позволяют обеспечить необходимые условия для получения высокого и сверхвысокого вакуума. Диффузионные насосы часто называют пароструйными.

Особенности диффузионного насоса

Диффузионные насосы чаще всего используются на предприятиях, на которых постоянно нуждаются в высоком или сверхвысоком вакууме:

Это крупные металлургические заводы;
Сталепрокатные предприятия;
Различные научно-исследовательские институты и лаборатории;
Аэрокосмическое производство.

Данные приборы способны удалять молекулы газа или воздуха из труб промышленного типа. Данный процесс происходит под воздействием струи пара, поэтому диффузионные насосы часто называют пароструйными. Работая с различными устройствами, диффузионный насос может показывать различные результаты производительности, поэтому для его эффективного использования нужно в обязательном порядке знать принципы работы насоса данного типа.

Вакуумные диффузионные насосы в процессе своей работы могут использовать как паровые струи ртути, так и масло. Эффективность данных насосов зависит не только от типа используемого в процессе работы основного элемента, но и от предназначения вакуумной системы. Каждый прибор имеет свои индивидуальные особенности. Принцип работы насоса диффузионного типа строится на захвате и переносе газовых частиц, которые попадают к нему через специальные отверстия. Все пароструйные насосы имеют различные параметры расхода охлаждающей жидкости. Часто литраж резервуара с водой указывается после названия насоса.

Все диффузионные насосы, независимо от объёма резервуара для охлаждающей жидкости, имеют общую конструкцию:

Трубчатые нагреватели, которые частично располагаются в рабочей жидкости, постоянно стабильно прогреваются. Тепло, которое они выделяют, передаётся парам, которые выделяются рабочей жидкостью;
В конструкции диффузионного насоса имеется специальный пароотводный элемент, состоящий четырёхступенчатых сопел, сделанных из алюминия. Сопла имеют специальные зазоры, предназначенные для гаек и компенсационных шайб;
Чтобы устранить процесс обратного попадания вытесняемых частиц газа, над верхним соплом имеется маслоотражатель, который охлаждается водой;
Чтобы максимально уменьшить уровень потери рабочей жидкости, маслоотражатель устанавливается и в выходном патрубке насоса.

Диффузионные насосы могут работать с различными типами паров и газов, кроме агрессивных, которые могут разрушить сам аппарат. Диффузионные насосы редко используются без дополнительных форвакуумных насосов, которые устанавливаются на выходе патрубков.

Принцип действия диффузионных вакуумных насосов

Несмотря на кажущуюся сложность работы диффузионного насоса, он имеет достаточно простую конструкцию, да схема его работы всегда состоит из последовательных циклов:

Когда основная труба соединяется с капиллярной трубкой, в этой точке происходит процесс его взаимодействия с рабочей жидкостью, называемый диффузией. Рабочая жидкость насоса имеет низкую упругость;

За счёт этого пар получает способность захватывать частицы газа, которые он переносит к ловушке. В качестве ловушки выступает маслоотражатель, на котором частицы газа оседают в виде конденсата;

Проблемы в работе диффузионного насоса могут быть связаны с недостаточным уровнем воды в резервуаре. В этом случае производительность насоса резко упадёт. Эффективность работы газоотвода зависит от сопел, которые бывают различной формы. Рекомендуется выбирать системы с плоскими соплами, тогда производительность агрегата будет значительно выше.

Область применения и производители диффузионных насосов

Паромасляные диффузионные насосы часто применяются в металлургической и химической промышленности. За счёт использования нескольких степеней обеспечения вакуума за счёт уменьшения количества частиц улавливаемого газа, диффузионные насосы способствуют обеспечению качественной плавке различных металлов. Масляный насос диффузионного типа имеет одно значительное преимущество. Оно выражается в том, что особая конструкция насоса обеспечивает отсутствие масла и частиц его разложения в объёме откачиваемой жидкости. При этом задержка частиц газа и вывод их происходит очень качественно.

Кроме процесса плавки металлов, диффузионные насосы используются для обеспечения качественного процесса нанесения защитных покрытий различного типа. Кроме того, насосы данного типа часто используются в составе насосных станций различных химических лабораторий.

Производителями диффузионных насосов для различных отраслей промышленности является большое количество различных отечественных и зарубежных компаний. В Москве насосы данного типа можно купить в нашей компании. Квалифицированный персонал проконсультирует покупателей по любым вопросам, связанным с вакуумным оборудованием любого типа. Покупая диффузионные насосы нужно чётко представлять себе, для чего он предназначается. Не каждое производство нуждается в установке насосов такого типа.

Самыми известными отечественными производителями диффузионных паромасляных насосов являются следующие компании:

Интек Аналитика;
MSHTechno;
Erstevak.

Данные компании давно зарекомендовали себя на рынке вакуумного оборудования как надежные производители качественных диффузионных насосов. Цена на данное оборудование, как правило, зависит от характеристик и рабочих объёмов агрегатов. Все они используются для создания глубокого вакуума.

Кроме пароструйных диффузионных насосов, которые могут быть как масляными, так и ртутными, к высоковакуумному оборудованию относятся и турбированные молекулярные насосы. Оборудование данного типа работает за счёт использования молекулярных технологий. Чтобы откачивать избыточное давление, турбированные насосы молекулярного типа работают в связке с форвакуумными насосами, которые гасят лишнее давление.

Читайте также: