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水輪真空ポンプ

ロシアの LLC「インテックGmbH」(ООО「Интех ГмбХ」)エンジニアリング会社は、20年以上ロシア市場におけるロシアの様々な工業企業と協力しながら、莫大なエンジニアリングの経験を積み、市場で高い評価を得て、100以上の大規模なロシア産業プラントにおけるプロジェクトを実施してきました。当社は、ロシア市場を魅力的とし、地域での売り上げを増やし、その活動を拡大し、新しい国際的なレベルに到達したい投資家と新しいビジネスパートナーを常に探しております。

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真空、真空作成、低真空、中真空

特定の化学過程は大気圧または過圧ではなく、低圧の環境(真空)で起こります。真空を作成するには、2つの真空生成原則の一つに基づいた真空ポンプを用います。

真空生成方法の基本には、下記の原則の一つです。

  • 容器から真空システムの外部へガスを排気する
  • 真空システム内にガスを結合

容器からガスを除去する原理はガスを移動させるポンプで実装されます。ガスの移動は、バッチで、継続的にまたは定期的に行われます。ガスの一部を除去するために、作動室で気体の体積を単離し、入口から出口にそれを移動させます。ガスのこの部分は移動の間に出口における圧力より高い圧力までに圧縮されます。次いで、単離されたガスの一部はポンプから吐出されます。

作動室の容積および位置の周期的変化の間のガスの部分を吐出する真空ポンプは、容積真空ポンプと言います。このタイプのポンプは、作動要素の機械的な動きによってガスの変位に基づくため、機械的です。

中性ガス分子の連続的除去は常にガスを同伴させる移動体が行います。移動体としては、連続的に移動する固体表面または流れ(液体、蒸気、気体)を使用することができます。移動体との衝突中の分子は、内部摩擦の結果として、移動優先方向を得ます。このようにガスを取り除く機械式ポンプは(これらは個々の分子に影響を与えるため)分子ポンプと呼ばれます。

真空システム内のガスを結合する原理を実装する真空ポンプは吸着ポンプと呼ばれます。このようなシステムでは、ガスがゲッター材料(真空システムにおけるガス化学吸着のために使用される物質)を介して結合されます。ガスは冷却表面上に吸着し凝縮されることがあります。

低真空を作成するには下記の真空作製機(101 300〜133,3 Pa)が使用されます。

  • コンプレッサー
  • ブロワー
  • これらの装置の変更

この装置は吸入管を介して圧送タンクまたはパイプラインに取り付けられます。

中真空を作成するために(133.3 PAから0.1333 Paまで) 下記の装置が使用されます。

  • スクリュー式真空ポンプ
  • 回転スロット式真空ポンプ
  • 分子ターボポンプ

また、高真空(0.1 Pa 〜10-5 Pa)と超高真空(10-5 Paから)が分類されます。

大寸法のタンクからガスをポンピングするために下記の装置が使用されます。

  • 真空ターボポンプ
  • 真空スクリューポンプ
  • 真空ピストンポンプ
  • 大型回転スロットの真空ポンプ

真空ポンプ、説明、生産性(ポンプ速度)、真空値(最大吐出圧力)

真空の作成は、現在の技術発展を考え、困難な作業ではありません。そのために真空装置は、ますます様々な産業で使用されていきます。産業用真空装置は、真空ポンプ、真空装置、真空ユニットに分類されます。真空ポンプのもう一つの名前は「圧送設備」です。これらの装置はガスと蒸気とその混合物を圧送するために使用されるからです。

真空ポンプの二つの主要なパラメータは以下のとおりです。
  • ポンプ流量(性能/速度)
  • 得られた真空値(最大吐出圧力)

排気速度(S)は、毎秒リットルで測定し、単位時間当たりに圧送媒体量を表示します。真空値は低圧容器内の残留圧力です。この値の単位はPa、kPa、mmHgまたは大気圧の%です。

真空ポンプは次のタイプに分けられます。
  • 1×10 〜3 mmHgの残留圧力を作製する真空ポンプ
  • 5×10〜5×10〜7 mmHgの残留圧力を作成する高真空ポンプ
  • 真空水輪ポンプ

真空ポンプの主な特徴

真空ポンプの動作条件の適用性のは、以下のパラメータによって評価されます。

  • • 動作と圧送の速度。パラメータは(特定の圧力で)排気管を通って移動するガスの体積を測定することによって決定されます。このパラメータは圧力変更によって変化します。様々な条件におけるポンプの使用は、圧送速度が圧力レベルにどのように依存するかによって選定されます。
  • • 圧力制限値(更なる増加は入口圧力レベルの増加をもたらす排気圧の最大速度)。ポンプの特定のタイプは圧送するガスを放出しないので、その円滑な運用のために他のポンプによって作成されるフォアラインが必要とされるます。

ポンプの動作原理は、ガスの性質、すなわち圧力に依存します。

初期ガスポンピング時に、流れは高速で移動し(ガスが乱流に流れるため)渦を有します。圧力減少によって渦が中和され、ガスは(気体媒体の慣性によって)慣性で流れ始めます。後のガス流速の減少がある場合には、動作モードが粘性になります。

ガス流の流れは粘性になるとき、ほとんど移動しないポンプ壁に位置する層と違い、内部流層が積極的に移動します。ガス流の中心に粒子が最大迅速に移動します。流れの移動タイプは、ガスの粘性の程度によります。低圧では分子が自由に動きほとんど相互作用しません。摩擦が消えるとともに、流れは分子移動を開始します。

このポンプは(ポンプが最大効率で動作する圧力範囲に応じて)高真空ポンプ、ブースターおよびフォアラインという3種類の装置からなります。このポンプは冶金で広く使用されています。動作原理によって2つのグループを形成します。

  • 回転するロータを備えたポンプシステム(ガスを機械的に即ち可動部分で変位する)
  • 蒸気ジェットポンプ(作動流体の蒸気ジェットが拡散または粘性捕捉によってガス分子を吸収する)

真空ポンプ設備の部分をこすり隙間からのガス漏れを除外するには真空油が使用されます。この材料の間隙をシールし潤滑剤として作用します。したがって、油がシール材と潤滑剤として使用される機械的なポンプはオイル式です。油が使用されないポンプはドライ式と呼ばれます。

真空ポンプの動作原理

真空ポンプは、単離および気密性などの特性を有するポンプ作動室の容積から気体、蒸気および空気を排除します。ガス、蒸気および空気が徐々に除去されるとともに、キャビティの容積が変化し、圧送物質の粒子は必要な方向に再分配します。真空ポンプの動作原理の特徴は機械の種類によります。

真空ポンプシステムの大部分(蒸気油および蒸気噴射装置以外)は容積ポンプと同様に変位の原理によって機能します。真空の容積は、プレート、スライド、インペラと液体という作業要素によって作成される作業空間の気密性の品質に依存します。真空ポンプの動作は、2つの基本的な条件を確保しなければなりません。閉空間内の気体媒体(体積)を除去することによってPvmin値までに閉空間内の圧力を減少させることと、この動作を一定時間に行うことです。ポンプは気体の容積を吸収するが、必要なレベルまで減圧に達しない場合には、さらに気体の圧力を減少させるバッキング・ポンプが使用されます。

真空ポンプの利点

真空ポンプシステムのそれぞれのグループには、設計上の特徴、動作原理、作動流体およびその他の要因の結果としての利点を有します。例えば、水輪ポンプは高強度であり、高温および過酷な条件で動作し汚染された蒸気をポンピングすることができます。回転翼ポンプは、水蒸気に高い抵抗、コンパクト、信頼性、高い圧送速度と低消費電力という利点を有します。ルーツポンプは、高性能、高速、ポンプの均一性、圧縮ガスに油が無いことという利点を有します。膜および螺旋ポンプは腐食的媒体で動作するために、(膜ポンプは追加のゴム膜が必要)すべての部分に特別なコーティングした場合に使用できます。スクリューポンプの利点は、オイル消費とコンデンサがないこと、ならびにエネルギー効率です。

産業適用

真空ポンプは室内に配置される固定ユニットの作動気密容器からの機械的な不純物および水分を含まない空気、蒸気およびその混合物、ならびに非腐食性ガスを除去するために使用されます。この装置は、高真空装置のフォアラインとして低圧を達成するためにも広く用いられています。

真空ポンプは、産業の多様な分野、過程、および技術分野で使用されています。

  • 環境保護(各種処理施設、ろ過など)
  • 印刷(スキャン、コピー、画像の作成、オフセット印刷機)
  • 食品工業(家禽肉/牛乳/フルーツ処理、真空包装、野菜や魚の洗浄など)
  • 医療(歯科、呼吸装置など)
  • 科学生産(物質圧送、乾燥、ガス圧縮など)
  • セラミック製品の生産(レンガ、タイル、磁器)
  • ガラスとガラス製品の生産
  • 木材産業(木材製品の生産)

真空ポンプの主な種類

真空ポンプは、次の主な種類に分類されます。

水輪(または液体リング)ポンプ。作業流体は多くの場合に水、技術の特徴に合わせてオイル、特定の酸、アルカリや不凍液を使用することができます。ブレードを備えたロータは流体をステータ壁に流し、流体がその輪の形を取ります。

(オイルシールを装備した)ロータリーベーンポンプ。この種のポンプは、内部にロータが回転運動を行う円筒状の本体を有します。ロータは往復運動をするプレートの溝を備えます。ロータが回転すると、ブレードがチャンバ壁に隣接してオイルフィルムで密封され体積をセクタに分けます。ロータは回転されると、ロータが吸引管に接続される時にセクタの体積が増加し、ガス吸引が起こります。その後、セクタの体積が減少し、ロータは吸入管から切断され、ガスが圧縮されます。特定の移動の時にセクタが排出管に隣接することによってその体積が減少し、ガスが排出管に流れます。

摩擦部を潤滑するには、油がキャビティ内に供給されます。

ロータリーベーンオイルフリーポンプ。オイルシールを装備した類似機械と同様に動作し、潤滑剤を使用しません。

ツインローターポンプ。このポンプは、(2つの同一の回転子が回転運動を行う)ハウジング、2つのエンドキャップ、ベアリング、シールおよび同期伝送を有します。ガスは圧縮されないまま吸入部から吐出部に移動する作動室の充填により圧縮され除去されます。作動室は排出部と伝達し、内部排出口から流れるガスによって圧力レベルが増加させます。 ダイヤフラムポンプ。このポンプは膜の形状を変化させることにより(それが曲がる)、ガスのオイルフリー除去を行います。小型(マイクロポンプ)のポンプにはクランク機構のロッドによってダイヤフラムの駆動が開始され、大型のポンプは往復ポンプによって油圧方法で動作します。

スパイラルポンプ。このポンプは特定の吸引圧力までに蒸気をポンピングするためのガスバラスト装置を有します。凝縮物の形成問題はポンプの垂直取付によって解決されます。 スクリューポンプ。このようなポンプは潤滑なしで動作します。駆動回転数は、エネルギー効率を向上させる周波数変換器を介して調整されます。スクリューポンプは脈動なしで動作します。

ターボ分子ポンプ。ポンプの動作は、ロータが圧送物質の分子の移動方向に余分な速度を伝達するということに基づいています。ロータは正確なバランスを必要とするディスクのシステムです。シャフトは、垂直または水平に配置されてもよいです。支持装置(ベアリングとホルダ)は、長期的かつ信頼性の高い動作するために正確かつ高速で維持します。

プランジャ(ピストン)真空ポンプ、オーバーフロー装置、クリアランススペース

ピストン真空ポンプは、大気圧にガスを圧縮することができる機械式真空ポンプです。この装置は同様な複動ピストン式圧縮機の構造を有します。主な違いは、ピストン真空ポンプがより高い圧縮比を有することです。

図1プランジャポンプ





左は初段、中は中間2段、右は最終段

プランジャは、ヒンジのスロット内で自由に動く偏心と中空矩形部分を覆う円筒状の部分を含みます。プランジャの平坦部分が回転すると、ヒンジもポンプハウジングのソケット内で自由に回転します。このプランジャは、ガスが排気キャビティからポンプ室へ流れる流路を備えます。ポンプの入口へのガスの対向流入力は、入口閉鎖とスライダー運動によって防ぎます。クリアランススペースを削減することも可能です。ポンプ内のシリンダとロータの接触は、ロータとシリンダとの間のくさびに濃厚な油層が形成することによって密封されます。

機械的真空ポンプは、大気圧レベルからガスの排気を行います。排気ガスが大気中に放出されるために、機械的真空ポンプには、最大作動圧力と最大吸出圧力という特性が適用しません。オイルシール機械的真空ポンプの主要な特徴は以下のとおりです。

  • 最大残留圧力
  • 動作速度

機械式真空ポンプ

機械式真空ポンプは、ガス流の特定の組成および流量で一定の間隔で作動流体から汲み出されるタンク内の大気圧より低い気圧を作製または維持するために使用されるガスを除去する手段です。

このようなポンププの動作は、ガスがポンプの作動部分の機械的運動によって移動されることによって圧送するという原理に基づいています。ガスの容積は、入口で切り離され出口に移動します。ガスは、系統的にガス分子を伝送されるパルスの移動の結果として、ポンプの出力に移動させます。

ポンプは構造特徴と動作方法に応じて、7種類に分類されます。(スクリュー、ダイヤフラム、ピストン、回転翼、スプール、ルーツ、スパイラル) 作動流体の種類に応じて、機械式ポンプは分子(物質分子の流動によって機能する)と体積(物質の層流によって機能する)に分けます。機械式真空ポンプは、真空濃度(高、低、中)に応じて部類されます。さらに、このポンプは潤滑剤ありでと潤滑剤なしで機能する機械に分けられます。

この種類のポンプは化学、冶金、電気製品、食品産業、医療、宇宙飛行などの様々な業界で使用されます。機械式真空ポンプは、産業用途の多種多様の機械の一部、ならびに技術過程の一部(例えば、金属の溶融、薄膜蒸着、空間条件モデリングなど)として使用されます。 ポンプ装置の需要増大とともに、機械的真空ポンプは継続的に改善、開発され、高性能を有するポンプシステムが設計されます。

ポンプの動作速度は圧送ガスには左右されません。残留圧力は、ポンプユの構造および作動流体の性質に依存します。通常の作動流体は油で、その必要な機能が下記の通りです。

  • 低酸性度
  • 粘度
  • 優れた潤滑特性
  • ポンプの動作温度の範囲内の低蒸気圧
  • ガスと蒸気の低吸収
  • 温度の変化に粘度の安定性
  • 大気圧に等しい圧力降下に耐えることができる薄い油膜の高強度(0.05〜0.10 mm)

機械式真空ポンプの特性の安定性は、表面間の隙間の大きさと数、摩擦面を潤滑する油の品質に依存します。

ピストン真空ポンプは、効率を増大させるためのオーバーフロー装置を装備することがあります。オーバーフローは構造的に異なる場合があります。それらの機能はストロークの終了部でのピストンの両側に圧力等化です。

図2 オーバーフロー通路を備えた真空ポンプのシリンダ





オーバーフロー流路がない場合、ピストンが左から右に移動するにつれてクリアランススペースの圧縮ガスの残りが膨張します。残りの圧縮ガスはp2圧力レベルを有します。ea1曲線は吸入圧力p1、p1、λ0=V1/Vです。真空ポンプはピストンの最も左の位置で、ガス残りがp1圧力の右側のシリンダキャビティに移動します。クリアランススペースの圧力はp2からp vに落ち、ガスの残りはfa曲線に沿って膨張します。吸引はピストン行程の最初の時点(λ0=(V'1/V)>λ0)に始まります。同様のプロセスはピストンが反対方向(右から左)に動くときに生じます。その結果、体積効率は0.8から0.9λ0に増加します。

クリアランススペースの存在は、ピストン真空ポンプが絶対真空を作り出すことができない理由です。この値の理論上限を有し、特定のppr残留圧力に対応します。オーバーフローがない場合のpprの値は、ある場合より高いです。

真空ポンプが連続的に稼働している場合、大気中に放出されるプロセスガスの体積と、非稠密部分を通って外部から吸入される体積とは等しくて時間で変化しません。真空ポンプのシャフトの能力も変更されません。このパラメータは、オーバーフローを備えた機械では数倍高いです。圧縮ガスのオーバーフロー体積を拡張する作業がなくなるからです。

ロータリー真空ポンプ、ブレード真空ポンプ、水輪真空ポンプ

ロータリーコンプレッサーは、真空ロータリーポンプとしてガスの圧縮および拡張の両方に使用されます。フォアラインポンプにはいくつかの設計上の違いがあり、拡散ポンプと分子ポンプで動作するために使用されます。

ロータリーブレードポンプは、入口管と出口を備えた管円筒体と偏心して配置されるロータを有します。ブレードはロータの溝に配置されます。このタイプの真空ポンプは、2つ、4つまたはそれ以上のブレードを装備することがあります。

回転子は小直径を有するため、遠心力の作用はブレードをハウジングの内面にしっかりと押し付けるには不十分である。この理由によってブレードはバネによってさらに押し付けられます。このタイプのポンプは、2段動作で1.3Paまで、3段動作で0.13Paの圧力で7〜13Paの残留圧力を生成します。

低速作用(1 l/sまで)の回転式ブレードポンプは、ポンプ装置の接続の密閉を確実にし、摩擦損失を低減する油浴中で機能する構造を有します。高速(103 l/sまで)の回転式ブレードポンプの構造は図4のbに対応します。これらのポンプはオイルバスを備えていません。摩擦損失を低減するために、ブレードによって回転されるリングが使用されます。圧送されるガスはリングの穴を通過します。減摩材のブレードを装備した装置はリングを使用しません。

ブレード真空ポンプの主な欠点はブレードの低い磨耗による体積効率の低下です。このポンプ要素のわずかな摩耗さえによっても、排出側から吸入側へ隙間を通ってガス漏れが生じます。高い圧縮比はガス温度の有意な増加させます。残留圧力が低下すると容積効率が低下します。

ロータ内のブレードを多数にすると、機械がブレードの摩耗および体積効率の指標の低下の依存をなくします。同時に、ポンプは建設的により複雑になり、クリアランススペースの容積が増加します。クリアランススペースの影響を減らすために、このタイプの真空ポンプにはオーバーフロー装置が装備されます。シャフトの力率は、ηmec= 0,8-0,9式によって計算されます。

真空を作成するには、水輪真空ポンプ(液体リング付きコンプレッサー)が積極的に使用されます。これらの装置は、最大98%の真空を生成することができます。その欠点には低い効率(0.40〜0.45)が含まれます。

図5水輪真空ポンプ





これらの機械は、偏心して配置されたインペラを備えます。インペラ上にはブレードが配置されます。体内には回転時に遠心力によって壁に押し付けられ輪を形成しる液体があります。ポンプブレードと液体リングとの間に異なるサイズのセルが形成されます。最初にセルの大きさが拡張し、ガスが吸引穴を通してポンプに入ります。次の段階で、セルの容積が減少し、圧縮ガスがポンプから取り出されます。この機械の限界圧力は(2-3)×103Paです。このタイプのポンプは大気圧から作動し、コンプレッサーモードでは2×105 Paまでの圧力を提供します。作用速度は25〜500 l/sです。このポンプの主な欠点は、大きな比電力消費(約200W /(l/s))です。この値はポンプ内の液体を移動させる必要があるために高いです。

水輪真空ポンプの動作原理





LLC「インテックGmbH」社(ООО「Интех ГмбХ」)はロシアにおける貴社の水輪真空ポンプの公式代理店となって、貴社の機器を買う顧客を提案し、技術的および商業的な交渉を行い、供給の契約を結びます。入札の場合、参加するために必要な資料をすべて収集し、機器の輸送のために必要な契約を締結し、税関登録および商品のその後のクリアランスを行い、通貨の支払いができるようにロシアの銀行に通貨管理の契約パスポートを登録します 。必要に応じて、当社は既存または新規に構築される生産プロジェクトにおいて貴社の機器を指定します。 LLC「インテックGmbH」社(ООО「Интех ГмбХ」)は、ロシアにおける高い信頼性と効率的なパートナーおよび代理店になることができると確信しています。

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ポンプ設置