Maisto ar farmacijos pramonės, chemijos ir procesų inžinerijos, metalo perdirbimo arba automobilių pramonės daugelyje šakų įvairiausiems gamybos procesams reikalinga tokia dujų būsena, kai dujų slėgis daug mažesnis už atmosferos slėgį. Kai slėgis yra nuo –700 mbar (300 mbar abipus), kalbama apie neigiamą slėgį. Jei slėgis nesiekia 300 mbar, prasideda vakuumo sritis, ji skirstoma į mažą, vidutinį, didelį ir itin didelį vakuumą (žr. lentelę).
Taikant vakuumines technologijas nurodomos absoliučiosios slėgio vertės milibarais (mbar). Žodis „absoliučiosios“ reiškia, kad slėgio duomenys susiję su absoliučiu idealiuoju vakuumu. Idealiojo vakuumo slėgis absoliučiai siekia 0,0000 mbar. Kalbant apie vakuumines technologijas nuolat nurodomas absoliutusis slėgis, taigi, žodį „absoliutusis“ galima apskritai praleisti.Įrenginiuose ekonomiškai pasiekti mažą, vidutinį ir didelį vakuumą galima tik tais atvejais, kai naudojamos vadinamosios siurblių sistemos. Šios vakuuminės siurblių sistemos darbą atlieka mažiausiai dviem etapais. Kartu veikia priešvakuumio siurbliai ir rotacinės stūmoklinės orpūtės. „Aerzener Maschinenfabrik GmbH“ nuo 1868. gamina rotacines stūmoklines orpūtes, o nuo 1940. – ir specialias vakuumą generuojančias rotacines stūmoklines orpūtes. AERZEN laikoma ne tik šios technologijos pradininke. Šiuo metu įmonė pirmauja visame pasaulyje kaip įvairiausių neigiamo slėgio ir vakuumo orpūčių gamintoja. Mūsų sėkmės pagrindas yra techninė kompetencija, itin tiksli gamyba, nuolatinis tobulinimas, patyrę darbuotojai ir nenutrūkstantis, intensyvus dialogas su klientais. Neigiamam slėgiui iki 500 mbar absoliučiai generuoti AERZEN siūlo „Delta Blower G5“ rotacines stūmoklines orpūtes. Naujai sukurti „Delta Hybrid“ serijos rotoriniai kompresoriai generuoja neigiamąjį slėgį net iki 300 mbar absoliučiai. Neigiamasis slėgis iki 500 mbar abs. arba iki 300 mbar abs. atitinkamai pasiekiamas per vieną etapą.
Tačiau neigiamas slėgis, nesiekiantis 300 mbar abs., iš esmės pasiekiamas tik dviem etapais vadinamojoje siurblių sistemoje (derinant priešvakuumio siurblio ir vakuuminės rotacinės stūmoklinės orpūtės naudojimą). Taip saugiai pasiekiamas naudotojui reikiamas tūrinis srautas, vadinamasis veikimo taškas. Pirmame etape priešvakuumio siurblys sumažina rezervuare arba patalpoje esančios terpės slėgį iki priešvakuumio, pvz., 200 mbar abs. Antrame etape įsijungia vakuuminė rotacinė stūmoklinė orpūtė ir, toliau veikdama su priešvakuumio siurbliu, pasiekia reikiamą tikslinį vakuumą arba reikiamą srauto tūrį. Būsimasis vakuuminio įrenginio naudotojas (pvz., plieno gamykla Kinijoje) siurblių sistemos gamintojui (pvz., įrenginių gamintojui iš Vokietijos) išvardija visus esminius reikiamo įrenginio parametrus:
Atsižvelgdamas į tai, siurblių sistemos gamintojas su AERZEN parenka tinkamą priešvakuumio siurblį ir vakuuminę orpūtę.
Kaip galimos priešvakuumio siurblių sistemos naudojami, atsižvelgiant į pritaikymą, žiediniai ir vandeniniai siurbliai, alyva sutepti rotaciniai mentiniai siurbliai arba reguliuojami neutralių dujų krumpliniai siurbliai. Jei naudojama chemijos pramonės srityje, kuriai itin svarbi aukšta kokybė, procesui reikalingoms dujoms išsiurbti taip pat gali prireikti brangių sraigtinių vakuuminių siurblių. AERZEN įmonė, ilgus metus kaupusi patirtį, turi visų įmanomų priešvakuumio siurblių sistemų specifikacijų dokumentus ir pataria siurblių sistemos gamintojui renkantis tinkamiausią priešvakuumio siurblio sistemą. Ji glaudžiai bendradarbiaudama parenka tinkamiausią AERZEN vakuuminę rotacinę stūmoklinę orpūtę. Priešvakuumio siurblio ir AERZEN vakuuminės orpūtės energijos ir terminiai parametrai optimaliai suderinami, kad atitiktų naudotojui reikalingus siurblių sistemos parametrus.
1 paveikslėlyje pavaizduotas teorinis priešvakuumio siurblio (oranžinė linija) ir AERZEN „GMa“ serijos vakuuminės orpūtės (žalia linija) sąveikos (dviejų etapų sprendimo) apskaičiavimas. Tačiau norint sumažinti siurbimo trukmę galima naudoti kelių etapų sprendimus (priešvakuumio siurblys ir kelios viena paskui kitą veikiančios vakuuminės orpūtės). X ašyje pavaizduoti priešvakuumio siurblio ir vakuuminės orpūtės slėgio diapazonai, Y ašyje – srauto tūris. Šiame pavyzdyje pirmiausiai veikia vien priešvakuumio siurblys. Pasiekus 200 mbar abs. vakuumą įsijungia AERZEN vakuuminė orpūtė. Žalioji siurbimo greičio kreivė dabar stipriai pakyla iki 1 mbar veikimo taško. Veikimo taške derinio veikimo greitis yra apie 1750 m³/h. Atliekant šį teorinį skaičiavimą, pirmiausiai iškylančius du termiškai svarbius slėgio diapazonus galima koreguoti, keičiant parametrus skaičiavimo programoje taip, kad šiame pavyzdyje pasirinktis priešvakuumio siurblio ir AERZEN vakuuminės orpūtės derinys užtikrintų reikiamą veikimo tašką (šiame pavyzdyje 1 mbar) ir derinį būtų galima sėkmingai eksploatuoti. Atliekant šia procedūrą, siurblių sistemos gamintojas ir AERZEN užtikrina, kad bus taikomi naudotojo pateikti parametrai, tam atsižvelgiama į termines ribas ir naudojama geriausias galimas priešvakuumio siurblio ir vakuuminės orpūtės derinys. AERZEN siūlo…
Tinkamiausio priešvakuumio siurblio ir vakuuminės orpūtės derinio pasirinkimas užtikrina siurblių sistemos taupumą, patvarumą bei mažiausias energijos sąnaudas.
AERZEN „mHV“ serijos vakuuminės orpūtės su įeinančio oro aušinimo funkcija gali būti 11 dydžių, jų teorinis nominalusis įsiurbiamo srauto tūris siekia nuo 250 iki 61'000 m³/h. Maksimalus leistinas slėgių skirtumas priklauso nuo esamos terminės apkrovos. Orpūtės su įeinančio oro aušinimo funkcija dažniausiai naudojamos taikant mažo vakuumo ir neigiamo slėgio technologijas kaip priešvakuumio siurbliai arba neigiamo slėgio etapas prieš atmosferos slėgį, kad vienu etapu būtų pasiektas didelis slėgio skirtumas ir didelis suspaudimo laipsnis mažo vakuumo srityje iki p2/p1 = 5. „mHV“ serijos orpūtes su įeinančio oro aušinimo funkcija geriausia naudoti tais atvejais, kai agregatas turi veikti ilgą laiką, taip išvengiama perkaitimo problemų. Tuo tikslu į agregatą per trečiąjį įsiurbimo kanalą iš slėgio tiekimo pusės įsiurbiamas atmosferos oras arba jau atvėsintos dujos, bet nenaudojami papildomi vožtuvai, reguliatoriai ir t. t. Dujos pirmiausia atvėsinamos tarp priešvakuumio siurblio ir orpūtes su įeinančio oro aušinimo funkcija įrengtame dujų ir oro arba dujų ir vandens aušintuve. Orpūtės su įeinančio oro aušinimo funkcija korpuso jungė turi žiedinį tarpiklį, sutepimas panardinant aprūpina vakuuminę orpūtę su įeinančio oro aušinimo funkcija sutepimo alyva. Kaip varomasis mechanizmas naudojamas tiesiogiai sujungtas variklis arba cilindrinė krumplinė pavara (skirtuminis slėgis ribotas) bei V formos diržine pavara. Transportavimo erdvė sandarinama naudojant žiedinių, stačiakampių, labirintinių sandariklių rinkinį, pavaros velenas – naudojant dvigubą radialinį sandarinimo žiedą, padengtą alyva.
HV serijos ataušinto oro orpūtės vakuumui nuo 200 iki 10-3 mbar gali būti 12 dydžių, jų teorinis nominalusis įsiurbiamo srauto tūris yra nuo 180 iki 97'000 m³/h (sukimosi greitis nuo 3000 iki 3600 min-1). „GMa“ konstrukcijos orpūčių transportavimo kryptis vertikali, „GLa“ konstrukcijos – horizontali, todėl galima įrengti labai kompaktiškai. Abu konstrukcijų variantai naudojami, be kita ko, dangų gamybos, chemijos ir procesų inžinerijos, metalurgijos, pakavimo pramonės, lempų, vamzdinių lempų ir helio lempų gamybos, automobilių pramonės, helinio sandarinimo srityse ir centriniuose vakuuminiuose įrenginiuose bei heliniuose nuotėkių ieškikliuose. Specifiniais atvejais atvėsinto oro, orpūtėse be alyvos gali būti panaudoti specialūs sandariklių ir specialių medžiagų variantai, pvz., lietos dalys ir rotaciniai stūmokliai. Taupiausiai energiją vartojančiose orpūtėse įrengti IE 3 serijos standartiniai pavarų varikliai, šios orpūtės naudojamos daugelyje rinkų – be kita ko, JAV, Kanadoje ir Rusijoje. Be to, jos pritaikytos naudoti su dažnių keitikliu. Varikliai tiesiogiai prijungti prie orpūčių. Specialus žiedinis, stačiakampis, labirintinis sandariklis apsaugo nuo alyvos patekimo iš guolių į transportavimo erdvę. Papildomai numatyta pakankamo dydžio neutralioji erdvė su kondensato kanalais. Užtvarinį veikimą sustiprina neutralioji erdvė su sandarinimo dujomis. HV serijos vakuuminės orpūtės specialiai gali būti pritaikomos pagal ATEX 94/9/EB direktyvą. Jos atsparios iki 13 bar slėgiui, veikia be apylankinio valdymo ir yra vienintelės vakuuminės orpūtės, sertifikuotos kaip tinkamos 0 zonai viduje ir T4 temperatūros klasei išorėje. Dėl didesnės proceso saugos stebėjimo įrenginį galima išjungti esant mažesniam nei 50 mbar slėgiui.
Pritaikytos ilgai veikti CM serijos (skirtos agresyvioms dujoms) ir HM serijos (skirtos neutralioms dujoms) AERZEN atskyrimo vamzdžio orpūtės pasižymi ypač trumpa išsiurbimo trukme, jos naudojamos pramonėje taikant didelio slėgio technologijas ir naudojant vakuumą nuo 200 bis 10-5. Šios orpūtės suderinamos su hermetiška pavara, nes pavaros velenas užsandarintas integruotu atskyrimo vamzdžio varikliu be išorės įvado. Beveik padvigubėjus sukimosi greičiui nuo 6000 iki 7200 min-1, to paties dydžio įrenginyje susidaro labai trumpi išsiurbimo ciklai (trunkantys sekundes), o tai labai pagreitina naudotojo gamybos procesus. Net jei, siekiant didinti galią, į siurblių sistemą integruojami du priešvakuumio siurbliai ir atskyrimo vamzdžio orpūtė, visas agregatas vis tiek bus itin kompaktiškas – tai ypatingas sudėtinio įrenginio su keliomis siurblių sistemomis privalumas. Tiekiamos AERZEN atskyrimo vamzdžio orpūtės
Naudojamos vakuumui generuoti pramonės įmonėse Chemijos ir procesų inžinerijos, plėvelių ir stiklo dangų gamybos srityse, heliniuose nuotėkių ieškikliuose, vandeniliui išsiurbti ir visur, kur būtina vengti nuotėkių. Be to, šios orpūtės pritaikomos puslaidininkių pramonės, mikroelektronikos, plokščiųjų ekranų gamybos, lazerių ir saulės energijos technologijų srityse. Orpūčių veikimo kryptis gali būti vertikali arba horizontali. Su standartiniu vandens aušintuvu jos gali būti naudojamos švariosiose patalpose. Didelis mechaninis atsparumas (iki 230 mbar) sumažina išpumpavimo trukmę. Naudojant dažnių keitiklį užtikrinamas didelis reguliavimo diapazonas (1:5), be to, jei reikia, galima naudoti mažesnes dydžių orpūtes. Galima pritaikyti konkrečiai situacijai parenkant skirtingus variklių variantus, skirtus tinklo, ciklinei ir ilgalaikei eksploatacijai.
Išvada.Nėra iš anksto paruošto sprendimo, kaip turi būti sukonstruota siurblių sistema, skirta vakuumui generuoti, nes priešvakuumio siurblio ir vakuuminės rotacinės stūmoklinės orpūtės galios parametrai turi būti optimaliai suderinti vienas su kitu. Tik tada siurblių sistema palaikys naudotojui reikiamus parametrus ir pasieks nurodytą veikimo tašką. Todėl optimalų sprendimą galima priimti tik intensyviai konsultuojantis su AERZEN, reikiamos vakuuminės orpūtės tiekėju, ir su siurblių sistemos gamintoju, kuris pirks tiek priešvakuumio siurblį, tiek vakuuminę orpūtę. Naudodama įvairią programinę įrangą AERZEN tikrina siurblių sistemos gamintojo suplanuotą arba nurodytą siurblių sistemą, kurią sudaro priešvakuumio siurblys ir AERZEN vakuuminė orpūtė. „Ypač svarbu išvengti terminių kritinių slėgio sričių kritimo ir palaikyti etapų proporcijas. AERZEN dirba laikydamasi tokio principo – siurblių sistemos gamintoją konsultuoti ne tik proceso ir vakuumo naudojimo klausimais, bet ir patarti dėl visos siurblių sistemos konstrukcijos.
Autorius: Norbertas Barlmeyeris, apie suspausto oro technologijas rašantis žurnalistas, Bylefeldas
