Насос Рутса — это разновидность объемного роторного насоса, используемого для перекачивания газов и жидкостей. Он был изобретен в 1854 году американскими братьями Филандером и Фрэнсисом Рутсами.
Конструкция включает два симметричных ротора в форме восьмерки или эпициклоиды, вращающихся в противоположных направлениях внутри овального корпуса. Роторы не соприкасаются друг с другом и со стенками корпуса, что обеспечивает работу без смазки.
Принцип действия насоса основан на вытеснении объема газа или жидкости из полости всасывания в полость нагнетания за счет вращения роторов. При вращении между роторами и корпусом образуются замкнутые камеры, которые перемещают среду от входа к выходу насоса.
Насосы Рутса обеспечивают высокую производительность при относительно низком перепаде давлений. Они способны работать в широком диапазоне скоростей вращения и перекачивать различные среды, включая загрязненные и агрессивные.
Основные преимущества насосов Рутса: простота конструкции, высокая надежность, способность работать без смазки, возможность перекачивания газов с твердыми включениями. К недостаткам можно отнести пульсации потока и относительно низкую степень сжатия.
Насосы Рутса широко применяются в промышленности для откачки газов, наддува двигателей внутреннего сгорания, в системах пневмотранспорта, вакуумной технике и других областях, где требуется перемещение больших объемов газа при умеренном перепаде давлений.
Устройство насоса Рутса
Насос Рутса состоит из следующих основных элементов:
- Корпус насоса имеет овальную форму с двумя цилиндрическими расточками, расположенными параллельно друг другу. В корпусе выполнены входное и выходное отверстия для перекачиваемой среды.
- Роторы - ключевой компонент насоса. Два идентичных ротора имеют форму восьмерки или эпициклоиды с двумя или тремя лопастями. Роторы изготавливаются с высокой точностью из прочных материалов, таких как легированная сталь или специальные сплавы.
- Валы роторов установлены в подшипниках, расположенных в торцевых крышках корпуса. Один из валов является приводным и соединяется с двигателем.
- Синхронизирующие шестерни обеспечивают согласованное вращение роторов в противоположных направлениях без их взаимного контакта. Шестерни размещаются в отдельном корпусе со стороны, противоположной приводу.
- Уплотнения валов предотвращают утечки перекачиваемой среды и попадание смазки из подшипников в рабочую полость насоса.
- Зазоры между роторами и между роторами и корпусом составляют десятые доли миллиметра, что обеспечивает высокую эффективность работы насоса без использования смазки в рабочей полости.
Такая конструкция позволяет эффективно перемещать газы и жидкости, обеспечивая высокую производительность при компактных размерах устройства.
Виды насосов Рутса
Насосы Рутса, несмотря на общий принцип работы, имеют несколько разновидностей, различающихся по конструкции и применению.
-
Двухлопастные. Это классическая конструкция с двумя симметричными роторами в форме восьмерки. Обеспечивают высокую производительность и широко применяются в промышленности.
-
Трехлопастные имеют роторы с тремя лопастями, что позволяет снизить пульсации потока и увеличить эффективность насоса при определенных условиях.
-
С переменным шагом: роторы имеют переменный шаг винтовой линии, что улучшает характеристики насоса при работе с разреженными газами.
-
Многоступенчатые насосы Рутса состоят из нескольких последовательно соединенных ступеней, что позволяет достичь более высокой степени сжатия.
-
С жидкостным уплотнением используют жидкость для уплотнения зазоров между роторами и корпусом, что повышает эффективность при работе с определенными средами.
-
С газовой инжекцией оснащены системой впрыска газа для охлаждения и повышения эффективности при высоких степенях сжатия.
-
С магнитной муфтой используют магнитную муфту для передачи крутящего момента, что исключает необходимость в уплотнениях вала и повышает герметичность.
-
С регулируемым зазором позволяют изменять зазор между роторами и корпусом в процессе работы, оптимизируя характеристики насоса под различные условия.
Каждый тип насоса Рутса имеет свои особенности и области применения, что позволяет выбрать оптимальное решение для конкретных задач в различных отраслях промышленности и науки.
Преимущества
Преимущества насосов Рутса заключаются в следующих аспектах:
-
Высокая производительность при компактных размерах. Насосы Рутса способны перекачивать большие объемы газа или жидкости относительно своих габаритов.
-
Отсутствие внутренней смазки. Конструкция насоса позволяет работать без смазки в рабочей камере, что исключает загрязнение перекачиваемой среды.
-
Способность работать с загрязненными средами. Насосы эффективно перекачивают газы с твердыми включениями и примесями.
-
Широкий диапазон рабочих скоростей. Насосы могут функционировать как на низких, так и на высоких оборотах без потери эффективности.
-
Простота конструкции и надежность. Минимальное количество движущихся частей обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы.
-
Низкие эксплуатационные расходы. Простота обслуживания и отсутствие необходимости в частой замене деталей снижают затраты на эксплуатацию.
-
Возможность реверсивной работы. Направление потока может быть изменено простым реверсом вращения роторов.
-
Устойчивость к кавитации. Насосы менее подвержены кавитации по сравнению с некоторыми другими типами насосов.
Благодаря этим особенностям насосы Рутса востребованны в различных отраслях промышленности и технологических процессах.
Недостатки
-
Ограниченная степень сжатия. Насосы Рутса обеспечивают относительно низкую степень сжатия газа за один проход, что может потребовать использования многоступенчатых конструкций для достижения высоких давлений.
-
Пульсации потока. Принцип работы насоса приводит к неравномерности подачи, что может вызывать вибрации и шум, особенно при высоких скоростях вращения.
-
Чувствительность к перепаду давлений. Эффективность насоса снижается при больших перепадах давления между входом и выходом.
-
Утечки. Из-за наличия зазоров между роторами и корпусом возможны небольшие утечки перекачиваемой среды, что снижает объемный КПД насоса.
-
Нагрев при работе. При высоких скоростях вращения и больших перепадах давления происходит значительное нагревание насоса, что может потребовать дополнительного охлаждения.
-
Ограничения по вязкости среды. Насосы Рутса менее эффективны при работе с высоковязкими жидкостями.
-
Чувствительность к твердым частицам. Несмотря на способность работать с загрязненными средами, крупные твердые частицы могут повредить роторы или увеличить износ.
Применение в форвакуумных системах
Насосы Рутса – один из типов форвакуумных насосов: они относятся к категории двухроторных насосов и часто используются в форвакуумных системах.
Они эффективно работают в диапазоне давлений, характерном для форвакуумных насосов (от атмосферного до 10^-2 - 10^-3 Торр). Как компонент форвакуумной системы насосы Рутса обеспечивают высокую производительность. В сочетании с другими типами форвакуумных насосов, например, пластинчато-роторными, насос Рутса работает как бустерный насос, повышая общую эффективность откачки.
Насосы Рутса могут использоваться для создания предварительного разрежения перед включением высоковакуумных насосов.
В отличие от некоторых других форвакуумных насосов, насосы Рутса не требуют смазки в рабочей камере, что важно для чистых вакуумных систем.
Вакуумные насосы Рутса дополняют и расширяют возможности вакуумных систем благодаря своим уникальным характеристикам и принципу работы.
Вакуум-компрессоры Рутса
ООО «Комета» предлагает следующие серии вакуум-компрессоров Рутса:
- С воздушным охлаждением, двухлопастными роторами DL;
- С воздушным охлаждением, трехлопастными роторами PVT;
- С воздушным охлаждением, трехлопастными геликоидальными роторами HELIX.
Лопастные вакуумные насосы
Лопастные декомпрессоры - вакуумные устройства объемного типа. Это значит, что среда перемещается за счет изменения объемов в рабочей камере. Когда ротор вращается, лопасти смещаются к внешним стенкам под действием центробежной силы.
Образовавшаяся серпообразная зона между ротором и стенкой корпуса делится на отдельные полости.
При прохождении ротором сегмента от 0° до 180° объемы полостей увеличиваются, соединяются со всасывающим портом, и в них поступает откачиваемая среда. При достижении рабочей ячейкой максимального объема лопасть перекрывает порт. В дальнейшем ввиду уменьшения объема рабочей ячейки среда частично сжимается, чтобы впоследствии выйти через выходной порт под давлением.
Если брать во внимание лопастные "вакуумники", в продаже следующие линейки оборудования:
- С принудительной смазкой, прямым валомPN;
- Для работ в тяжелом режиме PNR;
- С обратным клапаном PNE для нормальной работы;
- С принудительным воздушным охлаждением через одну крыльчатку RVC ;
- С принудительным воздушным охлаждением через две крыльчатки RV ;
- С принудительным жидкостным охлаждением корпуса LC;
- С принудительным жидкостным охлаждением корпуса PR для работы в тяжелых условиях.
Компрессоры
В отличие от декомпрессоров воздуходувки предназначены для подачи среды (в большинстве случаев – воздуха) под давлением. Благодаря уменьшению зазоров между движущимися частями со стенками рабочей камеры удается добиться выходного давления до 6 бар.
Компания Комета предлагает Вам следующие серии воздуходувок Jurop:
- Лопастные компрессоры C ;
- Роторные компрессоры Рутса с прямыми трехлепестковыми валами CT ;
- Роторные компрессоры Рутса с геликоидальными трехлепестковыми валами CTH;
Помимо всего вышеперечисленного, Вы можете приобрести у нас насосные агрегаты JULIA и ITALA состоящие из декомпрессора с бустером среднего или высокого давления, соединенные с коробкой отбора мощности.
А измельчитель AZ, который может работать в паре с перекачивающими насосами серий VL и VLE, в разы увеличивает эффективность насосных установок, которые мы можем собрать для вас под заказ.
ООО "Комета" является официальным эксклюзивным представителем Jurop S.p.a. на территории РФ и СНГ.
