LABORATÓRIUMI GYAKORLATOK Bohátka Sándor és Langer Gábor VákuumTECHNIKAi LABORATÓRIUMI GYAKORLATOK Bohátka Sándor és Langer Gábor 4.FORGÓLAPÁTOS SZIVATTYÚ VÍZZEL SZENNYEZETT OLAJÁNAK MEGTISZTÍTÁSA GÁZBALLASZT ÜZEMMÓDBAN, ELLENŐRZÉSE NYOMÁSMÉRÉSSEL TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

4. FORGÓLAPÁTOS SZIVATTYÚ VÍZZEL SZENNYEZETT OLAJÁNAK MEGTISZTÍ-TÁSA GÁZBALLASZT ÜZEMMÓDBAN, ELLENŐRZÉSE NYOMÁSMÉRÉSSEL 4.1. FORGÓLAPÁTOS SZIVATTYÚ FELÉPÍTÉSE 4.1.1. ábra. A forgólapátos szivattyú elvi felépítése és működési elve. 1. szivattyúház, 2. forgórész, 3. olajszint jelző, 4. szívójárat, 5. biztonsági lezáró-szelep olaj-visszaáramlás ellen, 6 porszűrő, 7. szívónyílás, 8. gázballaszt szelep, 9. kipufogó nyílás, 10. zajcsökkentő, 11. olajszűrő, 12. kipufogó szelep, 13. kipufogó vezeték, 14. gázballaszt vezeték, 15. olajbeömlő nyílás, 16. forgólapát [ L2, KL1 ].

A forgólapátos szivattyú a gázeltávolító szivattyúknak az a típusa, amely a gázt magába beszívja, összenyomja és kiüríti. A szívási – ürítési folyamat a szivattyú munkakamra térfogatának forgó mozgással történő, folyamatos változtatásával jön létre. A forgólapátos szivattyúk működéséhez kenőanyag (olaj) szükséges. Az olaj szerepe a szivattyúban kenés, tömítés és hűtés. Az olajt az egyenletes kenés és hűtés végett keringtetni kell az egész szivattyút behálózó járatokban. Az olaj legfontosabb paraméterei: kenőképesség, viszkozitás, gőznyomás és hőstabilitás. A kompresszió fokozására két szivattyúkamrát sorosan kapcsolnak össze, így a szivattyú végvákuuma legalább 1 nagyságrenddel javul. A szivattyúmotor fordulatszáma: 1400 – 2800 fordulat/perc. Üzemi hőmérséklete 70 - 90º C – hűtés szükséges. Az elszívott gázokat közvetlenül az atmoszférikus nyomásra távolítja el. Működési nyomástartomány: 1013 – 10-3 (10-4) mbar. Gyártott méretek: 0,5 – 500 m3/h szívósebesség. A szivattyú működése során az olajból el kell távolítani az esetlegesen kondenzálódott gőzöket a gázballaszt használatával. A kondenzálódott anyagok rontják a szivattyú végvákuumát és korróziót okozhatnak. Leggyakoribb kondenzátum a víz.

4.2. KONDENZÁLÓDÓ GŐZÖK SZIVATTYÚZÁSA – GÁZBALLASZT Ha kondenzálódó gőz van az elszívandó gázban, pl. vízgőz, akkor a gőznyomásától függően a kompresszió során hamarabb kondenzálódhat, mint ahogy a gáz össznyomása meghaladná a légköri nyomást, ami a kipufogás feltétele. Ez különösen akkor fordul elő, amikor a szívott gáz már alacsonyabb nyomáson van, és a maradékgázban nagyobb a vízgőz aránya. Pl.: Ha 1 mbar össznyomásból 80% a vízgőz részesedése (0,8 mbar), akkor az 1 mbar nyomású gáz eltávolításához szükséges legalább 1000-szeres kompressziónál 800 mbar lenne a vízgőz parciális nyomása. A szivattyútest hőmérsékletét 90°C-nak feltételezve, ezen a hőmérsékleten 701 mbar a víz telített gőznyomása. Így amikor az összesűrített vízgőz eléri a 701 mbar-t, a vízgőz attól kezdve kondenzálódik (a víz 12,7%-a kondenzálódik). Ez a víz ott marad a szivattyúban, emulziót alkot az olajjal, és gőznyomása korlátot szab az elérhető végvákuumnak. Megoldás: mielőtt a víz kondenzálódna, pótlólagos levegőt (nem kondenzálódó gázt) engedünk a szivattyúkamrába a gázballaszt szelepen keresztül ( 4.1.1. ábra 8,14). A szívott gáz a kompressziós folyamatban hamarabb eléri a kipufogáshoz szükséges nyomást. Csökken a végvákuum, de megszűnik a kondenzáció, a szívóteljesítmény pedig alig romlik ( 4.2.2. ábra). Ez a gázballaszt.

4.2.1. ábra. Egy ürítéses szivattyú által gázballaszt használatával elszívható vízgőz parciális nyomása (pW) a hőmérséklet függvényében. Paraméter a levegő parciális nyomása a szivattyúban (pL). pW,0 a szivattyú vízgőz-tűrése, azaz a gázballaszt nélkül elszívható vízgőz maximális nyomása.

A gázballaszt használata során csökken a szivattyú végvákuuma, a szívósebesség viszont alig változik. 2 1 3 4.2.2. ábra. Egy azonos teljesítményű forgólapátos egyfokozatú (1) és kétfokozatú (2) szivattyú szívósebessége gázballaszt nélkül és gázballaszttal (3).

Ha a forgólapátos szivattyú bekapcsolása után nem éri el a végvákuumát (és nem lyukas a rendszer) olaja nagy valószínűséggel kondenzátumokat tartalmaz. A kondenzátum leggyakrabban víz. A szivattyú olaját úgy szabadíthatjuk meg a víztől, esetleges oldószerektől vagy más kondenzátumoktól hogy a szivattyút üzem-meleg állapotban nyitott gázballaszt szeleppel járatjuk 5-10 percig. Ilyenkor a szivattyút ajánlatos a vákuumrendszer többi részétől elzárni. Indokolt a nyitott gázballaszttal járatás: olajcsere után, ha tudjuk, hogy az olaj elszennyeződött. 4.3. A GYAKORLAT MENETE Szívjunk le egy vákuumrendszert atmoszférikus nyomásról elővákuumra forgólapátos szivattyúval! Ellenőrizzük a végvákuumot Pirani vákuummérővel! Válasszuk le a forgólapátos szivattyút a vákuumrendszerről! Nyissuk ki a szivattyú gázballaszt szelepét és járassuk 5 percig! Zárjuk el a gázballaszt szelepet! Kapcsoljuk újra a szivattyút a vákuumrendszerre és ellenőrizzük a Pirani vákuummérő által mutatott értéket!