Jak fungují kapalinokružné vývěvy?

Kapalinokružné vývěvy pracují na kapalinokružném principu. Vývěva se skládá z válcovitého pouzdra, ve kterém se otáčí rotor s pevnými lopatkami. Rotace rotoru vytvoří odstředivou silou kapalinový kruh který zajistí těsnost po obvodu pouzdra. Mezi lopatkami dochází ke kompresi plynu díky zužujícímu se prostoru mezi lopatkami a kapalinovým kruhem (rotor je v komoře uložen excentricky). Kapalinokružné vývěvy tak, i přes vizuální podobnost s odstředivými čerpadly, fungují na objemovém principu čerpání.

Je ale nutné počítat s příměsí servisní kapaliny na výstupu z vývěvy. Je tedy vhodné za vývěvu umístit separační nádrž, která zajistí oddělení této složky z výstupního plynu. Toto i případnou zpětnou cirkulaci servisní kapaliny řeší naše vakuové systémy.

JEDNOSTUPŇOVÉ A DVOUSTUPŇOVÉ VÝVĚVY

Kapalinokružné vývěvy se konstrukčně dělí dle počtu stupňů na vývěvy jednostupňové a dvoustupňové. Funkčně se dvoustupňové vývěvy hodí spíše pro větší průtoky a mají odlišný tvar výkonové křivky. V jejich případě totiž existuje úzké nestabilní pásmo, kterému je výhodné se v pracovních bodech vyhnout.

Jednostupňové vývěvy Pompetravaini: TRVX, TRVN, TRVK, TRV, TRSK, TRS, TRMX

Dvoustupňové vývěvy Pompetravaini: TRH

vliv odsávaného plynu a par

Ve většině případů se odsává směs různých par a plynů. Čím přesnější je uvedené složení směsi, tím lépe lze navrhnout správnou vývěvu. Pro korektní výběr vývěvy je na straně odsávaného plynu nutné znát následující:

• požadovaný průtok směsi (v m3/h)
• složení směsi
• teplotu odsávané směsi

Zpravidla v tělese vývěvy dochází k určité kondenzaci par odsávaného plynu. Kondenzace působí ve prospěch odsávaného množství, protože zkapalněním části plynu se uvolní další prostor, který mezi lopatkami může zaplnit plynná složka.

Kondenzace par se zintenzivňuje s rostoucím rozdílem teplot mezi odsávanými parami a servisní kapalinou. Když tedy se studenou servisní kapalinou přijde do kontaktu horká pára, bude kondenzace hrát významně větší roli, než když se potkají podobně teplá média.

vliv servisní kapaliny

Stěžejní je pro správnou funkčnost kapalinokružné vývěvy dostatečný přísun servisní kapaliny o správné teplotě.

Pokud je poddimenzované přívodní potrubí servisní kapaliny, může se stát, že vývěva nedokáže přisát dostatečné množství kapaliny a nezvládne se vytvořit potřebný kapalinový kruh, který je základem funkčnosti stroje.

Při průchodu vývěvou se servisní kapalina ohřívá, protože se do kapaliny přenáší teplo vzniklé prakticky izotermickou kompresí plynu. V systémech s recirkulací servisní kapaliny je tak nutné tuto kapalinu průběžně chladit. Teplota servisní kapaliny ve vývěvě má totiž zásadní vliv na pracovní bod vývěvy (mbar-m3/h). S chladnější servisní kapalinou lze dosáhnout hlubšího vakua.

Pro přepočet pracovního bodu vlivem se používá teplotní faktor, který závisí na teplotě servisní kapaliny a úrovni podtlaku. Z konstrukčních důvodů se liší u jednostupňových vývěv a vývěv dvoustupňových. U jednostupňových vývěv je vliv teploty obecně silnější, jak lze vypozorovat níže na křivkách výrobce Pompetravaini.

TEPLOTNÍ FAKTOR - JEDNOSTUPŇOVÉ VÝVĚVY

TEPLOTNÍ FAKTOR - DVOUSTUPŇOVÉ VÝVĚVY

VLIV PROTITLAKU

Na výkon kapalinokružné vývěvy má vliv také protitlak, tedy všechny tlakové ztráty, které vývěva musí na své výtlačné straně překonat. S rostoucími protitlakem vývěvy přicházejí o část svých parametrů. I stím je tedy při návrhu nutné počítat.

VAKUOVÉ SYStÉMY

Ohřev servisní kapaliny průchodem vývěvou a zároveň závislost výkonu vývěvy na její teplotě většinou nutí vývěvy k dalším souvisejícím zařízením. Dle nakládání se servisní kapalinou se vakuové jednotky (systémy) dělí na tytp typy:

OTEVŘENÝ SYSTÉM (BEZ CIRKULACE)

Nejjednodušším řešením je vývěvě přivést zdroj chladné servisní kapaliny (např. studené vody) a po průchodu ji všechnu odvést pryč. Toto řešení je ale nejnáročnější na provozní náklady a v praxi se objevuje zřídka.

UZAVŘENÝ SYSTÉM (S CIRKULACÍ)

Pokud naopak chceme veškerou servisní kapalinu zachovat a po průchodu vývěvou znovu využít, je nutné ji po odseparování z plynného média ochladit v tepelném výměníku, aby se teplota kapaliny vstupující do vývěvy držela konstantní. Celé řešení takovéto vakuové jednotky potom sestává ze separační/zásobní nádrže na servisní kapalinu a tepelného výměníku.