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Principio di funzionamento della pompa a vuoto a vite a secco

La tecnologia delle pompe per vuoto a secco - in particolare le pompe chimiche a secco a vite a passo variabile - offre vantaggi chiari e misurabili in un'ampia gamma di applicazioni essenziali. Una pompa per vuoto a vite a secco adeguatamente progettata garantisce che le esigenze di lavorazione siano soddisfatte con una soluzione sicura, affidabile ed economica.

Le pompe per vuoto a vite a secco non richiedono acqua o olio per la tenuta o la lubrificazione negli stadi del vuoto. Di conseguenza, questi sistemi di aspirazione a secco eliminano la generazione di effluenti, l'inquinamento e gli elevati costi di trattamento.

Dry Screw Vacuum Pump Technology side view

Funzionamento della pompa per vuoto a vite a secco

Dry Screw Vacuum Pump Operation plan

  • Una pompa per vuoto a vite a secco è costituita da due rotori elicoidali paralleli e senza contatto (1) e (2), Fig. 1, che ruotano in modo sincrono ad alta velocità tramite ingranaggi di precisione (3). Essi ruotano in direzioni opposte e, così facendo, intrappolano una quantità di gas all'ingresso (5) e la trasportano verso la porta di scarico ( 6) e nel canale di scarico (7). Le pareti dello statore (9) e la particolare forma delle viti intermittenti formano le camere di compressione o le tasche (4) che trasportano il gas.
  • Le piccole distanze tra le viti e lo statore, così come le piccole distanze tra le viti intermittenti, assicurano che la quantità di perdite inverse verso l'ingresso sia ridotta rispetto al flusso di gas in avanti generato dalle tasche della vite.
  • L'inversione del flusso dei gas pompati è impedita dalla lunghezza del confine di tenuta (cioè dal numero di spirali e dalle distanze ridotte). Nelle pompe dotate di piastra di compressione si verifica una leggera espansione inversa del gas nelle viti quando la valvola o la porta di uscita viene esposta per la prima volta. Questo viene rapidamente espulso mentre il volume intrappolato viene progressivamente ridotto a zero dall'azione delle viti.
  • Il flusso inverso di gas è controllato principalmente dalla larghezza delle "terre di tenuta" sulle punte del profilo della vite. Queste ampie superfici si trovano in prossimità dello statore e riducono al minimo la perdita di gas inversa. Le pressioni finali nelle pompe a vite possono essere inferiori a 0,01 torr (0,01 mBar). 
  • Nei modelli a passo variabile, il gas viene compresso al variare del passo per ottenere una compressione supplementare prima dello scarico della pompa. In questo modo il carico termico viene distribuito in modo più uniforme sulla lunghezza dei rotori. Nei modelli a passo singolo, si ottiene una maggiore compressione nell'ultimo mezzo giro contro una piastra o una valvola di compressione, orientando la generazione di calore verso lo scarico. Nelle pompe a secco, le temperature devono essere sufficientemente alte per evitare la condensazione e sufficientemente basse per evitare l'autoaccensione e la polimerizzazione. La temperatura progressivamente più elevata del gas verso lo scarico nelle pompe a passo variabile contribuisce notevolmente a prevenire la condensazione dei vapori pompati. Le pompe a vite a passo variabile utilizzano inoltre la potenza in modo più efficiente rispetto a quelle a passo singolo. 
  • Il raffreddamento avviene attraverso la camicia circostante (8). Le pompe possono essere configurate per il raffreddamento diretto o indiretto ad anello chiuso. Quest'ultima soluzione presenta numerosi vantaggi, in quanto significa che l'acqua di raffreddamento dell'impianto non è mai a contatto diretto con il materiale della pompa e che la camicia non può insabbiarsi o corrodersi a causa della scarsa qualità dell'acqua di raffreddamento.
  • È disponibile una porta di zavorramento del gas (10) . Se necessario, una zavorra di gas può contribuire a riscaldare una pompa fredda o ad asciugare più rapidamente una pompa bagnata, a portare un vapore infiammabile fuori dal suo campo di infiammabilità e a pulire i solidi da una pompa, in particolare durante il lavaggio con solventi.

Vantaggi della tecnologia del vuoto a vite a secco

Manutenzione semplice e funzionamento silenzioso

Le pompe per vuoto a vite a secco non richiedono acqua o olio per la tenuta o la lubrificazione negli stadi del vuoto. Di conseguenza, questi sistemi di aspirazione a secco eliminano la generazione di effluenti, l'inquinamento e gli elevati costi di trattamento.

Ampia gamma di funzionamento

I modelli VSB a vite secca funzionano a qualsiasi pressione compresa tra il vuoto e la pressione atmosferica. Le capacità di pompaggio sono virtualmente illimitate se abbinate a una pompa di rilancio del vuoto .

Prestazioni affidabili

La bassa velocità di rotazione della serie VSB assicura un funzionamento regolare e robusto. Progettato per offrire capacità di gestione della pressione di scarico più elevate rispetto ai modelli verticali, consentendo un maggior tempo di processo. Con tolleranze di vapore e liquido più elevate, le pompe per vuoto a vite a secco hanno una lunga durata. 

Pompe per vuoto a vite a secco - Come funziona

Gestione termica nelle pompe per vuoto a vite a secco

La gestione termica è essenziale per il funzionamento affidabile delle pompe per vuoto chimiche a vite.

In una pompa troppo fredda per un determinato processo, i vapori aggressivi possono condensare, causando corrosione, diluizione dei lubrificanti e rigonfiamento delle guarnizioni. Questo danno è grave, ma può verificarsi solo se si permette al vapore di condensare nella fase liquida.

Al contrario, se le temperature di esercizio della pompa sono troppo elevate per un determinato processo, sono possibili reazioni indesiderate come la polimerizzazione o l'autoaccensione, con l'aggiunta di elevate temperature dei cuscinetti o di grippaggio termico. 

Gli effetti sopra menzionati possono essere leggermente attenuati dai rivestimenti interni, ma non bisogna mai fare affidamento su di essi. I rivestimenti funzionano bene per proteggere la pompa durante lo stoccaggio iniziale e la messa in funzione del sistema, ma possono sopravvivere solo per un periodo di tempo limitato alle temperature e ai livelli di vuoto in cui le pompe trascorrono la maggior parte del tempo.

La chiave è garantire che i vapori di processo rimangano nella fase vapore [area verde] nella figura sottostante. Alcune strategie per garantire che ciò avvenga includono il controllo della temperatura/flusso del refrigerante della pompa, l'uso di spurghi di azoto per modificare il punto di rugiada del processo e l'uso di condensatori in ingresso per rimuovere il vapore a monte della pompa.  

Per migliorare ulteriormente l'affidabilità laddove le sfide del sistema sono sempre presenti, è possibile aggiungere ulteriori caratteristiche al sistema di pompaggio per garantire l'affidabilità. Un esempio è il sistema di lavaggio con solvente per mantenere libero e pulito il meccanismo di pompaggio. Un'altra è rappresentata dai vasi KOP (knock-out pots) e dai filtri per catturare le lumache liquide o in polvere quando non si riesce a prevenirle. 

Dry screw vacuum pump technology temperature flow

Vuoto senza olio per applicazioni industriali

Le pompe per vuoto a vite a secco NASH sono straordinariamente semplici, ma sofisticate, affidabili e altamente efficienti. Il funzionamento a secco e senza contatto non richiede la lubrificazione della camera di pompaggio. Ciò si traduce in significativi vantaggi: nessuna contaminazione del processo e nessun inquinamento provocato dal funzionamento della pompa. Le pompe per vuoto a secco NASH sono in grado di gestire in modo sicuro e affidabile corrosivi, sostanze organiche, inorganiche e solventi grazie al loro design a vite senza olio e senza contatto. Le applicazioni principali includono:

  • Distillazione (normale, a percorso breve e molecolare)
  • Essiccazione (essiccazione di filtri, congelamento e trasformatori)
  • Evaporazione
  • filtrazione
  • Vuoto domestico (servizio di vuoto centrale o generale/di laboratorio, impianti pilota)
  • Servizio reattore
  • Recupero del solvente (vapori di carburante)
  • Sterilizzazione (ossido di etilene)
  • Gas problematici (infiammabili, a bassa temperatura di autoaccensione, gas corrosivi e idrogeno)
  • Trasporto

Ulteriori applicazioni includono

  • Cristallizzazione
  • Deodorazione
  • Degassificazione
  • Desorbimento
  • Gestione dei fluidi
  • Impregnazione
  • Pervaporazione
  • Polimerizzazione
Dry screw vacuum pump technology applications