Диффузионный насос прост по конструкции и при правильной эксплуатации весьма надежен в работе. За­воды-изготовители поставляют насосы залитыми маслом, герметично закрытыми и откачанными.

 При получении насоса его протирают чистой тканью, снимают гермети­зирующие заглушки с впускного и выпускного присоеди­нительных фланцев. Внешним осмотром убеждаются в чистоте вакуумной полости насоса и в наличии масла.

Если обнаружены следы грязи, то насос необходимо ра­зобрать, детали паропровода и внутреннюю поверхность корпуса очистить от загрязнений, последовательно про­мыть бензином и ацетоном, а затем протереть сухой бязью. После сборки в насос заливают необходимое ко­личество масла. Подготовленный таким образом насос устанавливают в вакуумную систему, присоединяют к

системе подачи и слива воды. В последнюю очередь уста­навливают нагреватель насоса и подключают его к цепи электропитания.

Типичная схема вакуумной системы с пароструйным насосом представлена на рис. 3-6. Обязательными эле­ментами системы являются форвакуумный насос 1— механический вакуумный насос с масляным уплотнением, напускной клапан 2У клапан 3, соединяющий форвакуум­ный насос с диффузионным насо­сом 4, затвор 6 и манометриче­ские преобразователи 8, устанав­ливаемые на форвакуумной ли­нии и рабочей камере установ­ки — откачиваемом сосуде 7. В большинстве случаев перед за­твором располагается ловушка 5 и между затвором и ловушкой (чаще всего в грибковом соеди­нении основания затвора) мано­метрические преобразователи. Откачиваемый -сосуд связывается с низковакуумным насосом бай-пасной линией с клапаном 9.

Проверку работоспособности насоса чаще всего производят не­посредственно в установке, для которой он предназначен. В слу­чае сложной установки проверку лучше !Произвести на испытатель­ном стенде, представляющем со­бой вакуумную систему, анало­гичную приведенной, с той лишь разницей, что откачиваемым со­судом является измерительная камера.

Поскольку все вакуумные характеристики диффузи­онного насоса взаимосвязаны и обеспечиваются его кон­струкцией, нет необходимости их все проверять. Доста­точно проверить одну из них. Наиболее показательным является предельное остаточное давление, которое и проверяется. В процессе получения предельного остаточ­ного давления насос окончательно подготавливается к дальнейшей его эксплуатации. После такой проверки работоспособности насоса сразу же можно перейти к

дальнейшим проверкам вакуумной системы установки и к ее эксплуатации.

Первый запуск насоса в работу осуществляется в сле­дующей последовательности. Закрывают затвор над на­сосом, перекрывают клапан, соединяющий насос с фор­вакуумным насосом. Включают механический насос, убеждаются в его работоспособности. Открывают кла­пан, соединяющий его с диффузионным насосом. По из­вестному предельному остаточному давлению механиче­ского насоса и давлению, полученному в испытуемом насосе, оценивают герметичность сборки всей системы. При необходимости отыскивают и устраняют течи.

Производя качественную оценку герметичности по полученному в насосе давлению, следует учитывать, что детали нового насоса и только что залитое вакуумное масло обладают повышенным газовыделением.

После достижения необходимого предварительного разрежения подают воду для охлаждения корпуса насо­са и включают нагреватель насоса. При этом через неко­торое время давление в насосе должно заметно возра­сти. Насос с закрытым затвором оставляют на 4—8 ч для работы „на себя". Это необходимо для более полно­го обезгаживания и самоочистки залитого масла в на­сосе. Иногда эта операция может продолжаться более 24 ч.

Работа насоса в этот период сопровождается повы­шенным обратным потоком углеводородов. Преждевре­менное переключение насоса на откачку сосуда приведет к загрязнению откачиваемого сосуда углеводородами и увеличению времени достижения предельного остаточ­ного давления. Критерием допустимости начала откачки сосуда может служить давление над насосом, близкое по порядку величины к предельному остаточному давлению. Если в насосе не достигается остаточное давление, близ­кое к предельному остаточному, необходимо проверить герметичность фланцевых соединений, включая герме­тичность пары седло — заслонка затвора, с помощью течеискателя.

Только после достижения необходимого остаточного давления и нескольких часов работы ,,на себя" начинают откачку сосуда диффузионным насосом, для чего в откачиваемом сосуде создают необходимое предварительное разрежение и открывают затвор. Обыч­но на достижение предельного остаточного давления в вакуумной системе при первом ее включении в работу тратится от 1 до 3 сут.

Иногда, в особенности когда имеют дело с насосом, который после изготовления еще не включался в работу, не удается сразу получить предельное остаточное давле­ние в полностью герметичной системе. Чаще всего при­чиной является загрязнение корпуса насоса в механиче­ском производстве в процессе его изготовления. Чтобы очистить насос, его разбирают, тщательно промывают, собирают и устанавливают в систему, не заливая масла.

Механическим насосом производят откачку диффузион­ного насоса, не подавая воду для охлаждения корпуса, наоборот, предварительно продув систему охлаждения сжатым воздухом. Через регулятор напряжения включа­ют нагреватель насоса, контролируя температуру на фланце для присоединения насоса к откачиваемому со­суду, которая не должна превышать 60—80°С. Десяти-, двадцатичасовой обработки таким образом бывает достаточно для очистки насоса.

Если в процессе нагрева в насосе будет получено давление, близкое к предельно­му остаточному давлению механического насоса, можно быть уверенным, что насос полностью очищен. После этого насос охлаждают до комнатной температуры, зали­вают в него масло и проверяют предельное остаточное давление.

Достигаемое предельное остаточное давление опреде­ляется не только конструкцией насоса, но и используе­мым в нем маслом. Так, например, с помощью насоса ЦВЛ-100, оснащенного охлаждаемой ловушкой, в отка­чиваемом сосуде может быть получено предельное оста-ючноь давление 10-5 Па с маслом ВМ-5, (4—5) • 10-5 Па с маслом ВМ-1, (8—10)-10-5 Па с маслом ПФМС-2 и 2,5- 10-4 Па с маслом ВКЖ-94. В техническом описании указываются режим эксплуатации насоса и марка реко­мендуемой рабочей жидкости, обеспечивающие наилуч­шие характеристики.

Однако в процессе эксплуатации насоса иногда возникает необходимость изменить какие-либо его свойства, например, повысить термоокислитель­ную способность рабочей жидкости.^Переходя на другую рабочую жидкость, необходимо экспериментально подо­брать оптимальные мощность нагревателя, количество заливаемой в насос рабочей жидкости и количество во­ды, подаваемой для охлаждения насоса. Обычно опти­мальное количество рабочей жидкости незначительно от­личается от рекомендуемого техническим описанием для данного насоса. Оптимальное соотношение потребляемой мощности и расхода воды находится одновременным из­менением этих параметров. Критерием установления оптимума обычно служит достигаемое предельное оста­точное давление. Завершается эта работа измерением основных вакуумных характеристик — предельного оста­точного давления, быстроты действия и наибольшего вы­пускного давления — в оптимальном режиме.

Использо­вать в диффузионных насосах какие-либо новые рабочие жидкости без такой всесторонней проверки не рекомен­дуется, так как может оказаться, что применение лучшей по физико-химическим свойствам жидкости приведет к ухудшению вакуумных характеристик насоса.

Масло в диффузионном насосе обращается по замкнутому кру­гу — кипятильник, паропровод, сопло, корпус, кипятильник. Вакуум­ные характеристики насоса зависят от плотности и скорости струи и качества пара, которое определяется конструкцией сопла и состоя­нием паропровода, в частности его температурой. Как показывает опыт, температура стенок паропровода и сопла поддерживается на уровне, близком к температуре пара Главным источником тепла, за счет которого поддерживается эта температура, является теплота конденсации inapa.

В паропроводах современных насосов существуют условия не только для конденсации пара на стенках, но и для обра­зования тумана в потоке В результате проходящий через сопло пар в действительности является влажным паром, содержащим взвешен­ные частички вакуумного масла. Чем больше разница между темпе­ратурой сопла и температурой пара в кипятильнике, тем лучше условия для конденсации пара и образования тумана, тем хуже вакуумные характеристики насоса — быстрота действия, предельное остаточное давление и наибольшее рабочее давление. В этой связи становится очевидным, какое отрицательное действие должно оказы­вать осмоление паропровода и сопла, увеличивающее их теплоотдачу и теплоемкость.

Уровень и соотношение температур различных частей насоса зависят не только от состояния поверхностей, но и от мощности, потребляемой нагревателем, температу­ры и количества воды, подаваемой на охлаждение кор­пуса насоса. Так, например, при температуре корпуса более 400C нарушается нормальная работа большинства диффузионных насосов, так как изменяются условия кон­денсации пара на внутренней поверхности корпуса насо­са. Для справки можно отметить, что температура внут­ренней поверхности корпуса насоса выше температуры воды в данном месте системы охлаждения на 0,3—0,50C в случае системы охлаждения „рубашкой" и на 0,7— 1,00C в случае охлаждения змеевиком.

Номинальные характеристики большинства диффузионных насосов могут сохраняться лишь при температуре корпуса насоса в месте конденсации пара масла 30—35°С. Это наклады­ дает ограничения на температуру воды на входе в систе­му охлаждения и на расход воды. При номинальном рас­ходе и температуре воды на вход$ в систему охлаждения около 2O0C температура воды на выходе из системы охлаждения на 2—3°С выше температуры на входе. Эта разница температур практически линейно увеличивается с понижением расхода воды. При температуре воды на входе, равной 2O0C, насос сохраняет работоспособность при снижении расхода воды в 2-—з раза. Однако при этом уже заметно изменяются его вакуумные характери­стики. На рис. 3-7 и 3-8 показано влияние температуры

и расхода воды на быстроту действия и предельное оста­точное давление, получаемое с помощью диффузионного насоса. Здесь и дальше, кроме случаев, оговоренных в подрисуночной надписи, графики, приведенные на рисун­ках, результат некоторого усредценИя по различным на­сосам.

Поэтому они изображены в относительных едини­цах, где за единицу принято номинальное значение па­раметра. В дополнение к рисункам следует заметить, что температура (до 35—400C) и расход охлаждающей воды практически не влияют на наибольшее выпускное дав­ление диффузионного насоса.

В процессе эксплуатации диффузионных насосов с системой охлаждения „рубашкой" могут возникать так называемые воздушные пробки. Воздушная пробка такое явление, когда какая-то часть „рубашки" заполняется воздухом, а вода перетекает по соседним участкам. В этом месте происходит перегрев корпуса насоса. В ре­зультате нарушается его нормальная работа. Чтобы ликвидировать пробку, нет необходимости выключать насос, прекращать откачку. В большинстве случаев бы­вает достаточно дать заведомо много больший напор во­ды. Если это не помогает, то производят продувку ,,ру­башки" сжатым воздухом до полного удаления воды. При последующем заполнении системы охлаждения во­дой обычно пробка вновь не возникает.

Частое возник­новение воздушных пробок свидетельствует о скором выходе системы охлаждения из строя.

Восстановление вышедших из строя ,,рубашек" про­мывкой кислотами или другими способами экономически нецелесообразно. Обычно их срезают и приваривают но­вые.

Чтобы избежать этого, в процессе эксплуатации необходимо соблюдать меры предосторожности, обеспе­чивающие сохранность систем охлаждения. Не следует допускать подачу воды в систе­му охлаждения, нагретую до 80—100°С; нельзя оставлять на длительное время (недели, ме­сяцы) стоячую воду в системе охлаждения; систему охлажде­ния необходимо периодически промывать большим напором воды с последующей продув­кой сжатым воздухом; содер­жание взвесей в воде для ох­лаждения не должно быть бо­лее 5 мг/л.

Большое влияние на ра­боту диффузионного насоса оказывает изменение мощно­сти нагревателя. Типичные за­висимости быстроты действия и наибольшего выпуск­ного давления от мощности, потребляемой нагревателем, представлены на рис. 3-9. При мощности ниже номиналь­ной в результате уменьшения плотности струи усилива­ется обратная диффузия газа через струю, что вызывает снижение быстроты действия.

Наоборот, при мощности выше номинальной плотность струи такова, что вообще затруднена диффузия газа в струю, что также вызывает снижение быстроты действия (кривая 1 на рис. 3-9). Уплотнение струи последнего сопла по мере увеличения потребляемой насосом мощности ведет к непрерывному

росту наибольшего выпускного давления (кривая 2). Следует также отметить, что при мощности в 1,5—2 раза выше номинальной начинает быстро расти остаточное давление.

С изменением мощности, потребляемой нагревателем, вакуумные характеристики насоса меняются неодинаково для разных газов. Это свойство диффузионных насосов, в частности, используется в масс-спектрометрическом течеискателе для регулирования быстроты откачки гелия.

Правила эксплуатации и влияние различных факторов на характеристики диффузионных и бустерных насосов в основном одинаковы. Однако то, что бустерные насосы в отличие от диффузионных используются для откачки больших количеств газа при высоких впускных давлени­ях, ^орядка 10-2—10-1 Па (10~4—1(H мм рт. ст.), и ра­ботают при повышенных температуре и плотности пара, усиливает интенсивность термоокислительных процессов в них и повышает убыль масла. Поэтому при эксплуата­ции этих насосов рекомендуются более частые пополне­ние и смена масла.

Струя пара в бустерном насосе передает корпусу большее количество тепла, чем в диффузионном насосе. Поэтому на охлаждение бустерных насосов расходуется больше воды и у них наблюдается более сильная зависи­мость вакуумных характеристик от расхода и темпера­туры охлаждающей воды.

Для сохранения в процессе эксплуатации вакуумных характеристик пароструйных насосов важное значение имеет строгое соблюдение правил эксплуатации. К основ­ным правилам эксплуатации пароструйных насосов отно­сятся соблюдение последовательности включения и вы­ключения насоса; поддержание в заданных пределах мощности нагревателя, температуры и расхода охлаж­дающей воды, а также правильный выбор производитель­ности форвакуумного насоса.

В процессе эксплуатации пароструйных насосов мо­гут возникнуть различные аварийные ситуации. Если при этом своевременно принять необходимые меры, то это в значительной степени избавит от неизбежности восста­новительных работ на установке. Например, при нару­шении герметичности откачиваемого объекта необходи­мо закрыть затвор и после этого устранить течь. Когда течь будет устранена, после предварительной байпасной откачки рабочей камеры вновь открывают затвор и про­должают работу на установке. Быстрое закрытие затвора часто избавляет от внеочередной промывки насоса и ра­бочей камеры установки и в том случае, если в систему атмосферный воздух попал в больших количествах.

При этом клапан, соединяющий пароструйный насос с фор­вакуумом, оставляют открытым и не прекращают подачу охлаждающей воды и электропитание нагревателя. После восстановления нормального режима работы и получасо­вой — часовой работы пароструйного насоса „на себя" продолжают работу на установке.

При прекращении подачи охлаждающей воды закры­вают затвор и обесточивают нагреватель. Если над насо­сом установлена охлаждаемая ловушка, необходимо ее разморозить. До полного размораживания ловушки и охлаждения насоса нельзя прекращать форвакуумную откачку.

При перегорании нагревателя закрывают затвор и заменяют нагреватель. Для этого целесообразно иметь запасные нагреватели. Смена нагревателя занимает не более 10—15 мин. Многие диффузионные насосы про­должают откачку в течение 20—40 мин после выключе­ния нагревателя. Это дает возможность произвести сме­ну нагревателя, не прекращая работу на установке. По­лезно на это время установить минимальную допусти­мую (около 25% от номинальной величины) подачу во­ды для охлаждения диффузионного насоса.

При остановке форвакуумного насоса закрывают клапан, соединяющий пароструйный насос с механиче­ским, и затвор, затем выключают нагреватель пароструй­ного насоса. При этом рекомендуется увеличить подачу воды для охлаждения пароструйного насоса.