Лопатки графитовые

Принцип работы лопаток в пластинчато-роторном насосе

В пластинчато-роторных вакуумных насосах и компрессорах лопатки — ключевые рабочие элементы. Они вставляются в продольные пазы ротора, ось которого эксцентрично смещена относительно оси статора. При вращении центробежная сила выдвигает лопатки из пазов и прижимает их к внутренней поверхности статора. Между ротором, лопатками и статором образуются герметичные камеры переменного объёма: при увеличении объёма камеры создаётся разрежение и всасывание газа, при уменьшении — сжатие и нагнетание.

Рабочие условия для лопаток жёсткие: непрерывное скольжение по поверхности статора без масляной смазки, тангенциальные силы трения на рабочей кромке, радиальные нагрузки при возвратно-поступательном движении в пазах ротора, разогрев от трения и сжатия газа. В безмасляных (сухих) насосах применение внешней смазки исключено по конструктивным или санитарным требованиям — именно в таком оборудовании используются лопатки из мелкозернистого плотного графита и углеграфитовых композиционных материалов.

Свойства материала графитовых лопаток

Самосмазывание

При скольжении лопатки по поверхности статора микрочастицы графита переносятся на контактную поверхность, образуя тонкий самовозобновляющийся смазочный слой. Этот слой снижает коэффициент трения, уменьшает интенсивность износа обеих поверхностей и обеспечивает низкий уровень шума при работе. Процесс не требует обслуживания и не загрязняет перекачиваемую среду.

Термостойкость

Мелкозернистый плотный графит сохраняет геометрию и механические характеристики при температурах до 500 °С в нейтральных и восстановительных атмосферах. В отличие от полимерных материалов, он не размягчается и не теряет прочности при тепловом нагружении от трения и сжатия газа. Прочность сохраняется при неравномерном нагреве по сечению пластины.

Химическая стойкость

Графит инертен к большинству кислот, щелочей и органических растворителей, что допускает применение в насосах, перекачивающих химически агрессивные газы и пары.

Механические характеристики при циклических нагрузках

Лопатка испытывает непрерывные комбинированные нагрузки: прижим к статору, удары при пуске, возвратно-поступательное движение в пазах. Мелкозернистый графит с однородной структурой устойчив к таким условиям. Углеграфитовые композиционные материалы сочетают антифрикционные свойства графита с повышенной ударной прочностью — они применяются в оборудовании с частыми или тяжёлыми пусками.

Подробнее о марках антифрикционного графита, применяемого в изделиях для узлов трения.

Геометрия и технические требования к лопаткам

Лопатка представляет собой плоскую прямоугольную пластину. Три основных размера — длина (высота выдвижения из паза), ширина и толщина — строго привязаны к конструкции конкретного насоса или компрессора. Размерный ряд не унифицирован на межотраслевом уровне. Рабочая кромка, контактирующая со статором, обычно имеет скос или скругление для плавного скольжения и исключения задиров.

Точность размеров критична для работоспособности оборудования:

• отклонения по толщине нарушают герметичность рабочих камер и снижают глубину вакуума или давление нагнетания;
• поверхность не должна содержать трещин, расслоений, вздутий и раковин — любой дефект резко сокращает ресурс лопатки и может привести к повреждению статора.

Признаки износа и порядок замены лопаток

По мере эксплуатации высота лопаток (размер в направлении выдвижения из паза) постепенно уменьшается из-за истирания рабочей кромки. Критерий замены — уменьшение высоты примерно до 75% от номинальной, либо достижение минимально допустимого размера, указанного в документации на насос.

Косвенные эксплуатационные признаки предельного износа:

• ухудшение конечной глубины вакуума или снижение давления нагнетания;
• увеличение времени откачки до заданного давления;
• рост уровня шума и вибрации.

Перед установкой новых лопаток необходимо полностью очистить рабочую камеру, пазы ротора и фильтры от накопившейся графитовой пыли: её абразивное действие многократно ускоряет износ новых лопаток. На насосах с несколькими лопатками их заменяют одновременно — разница в высоте нарушает балансировку ротора и ускоряет выход оборудования из строя.

Области применения графитовых лопаток

Графитовые лопатки применяются в пластинчато-роторных вакуумных насосах и безмасляных компрессорах в следующих отраслях и типах оборудования:

• полиграфия — насосы листоподающих устройств, механизмы захвата и транспортировки бумаги в печатном и брошюровочном оборудовании;
• упаковочные линии — вакуумная упаковка пищевых продуктов, герметизация, пневматические системы подачи;
• металлообработка — вакуумный прижим заготовок на станках с ЧПУ;
• молочное животноводство — вакуумные насосы доильных установок;
• медицина и лабораторное оборудование — там, где загрязнение среды маслом недопустимо;
• пищевая и фармацевтическая промышленность — по тем же требованиям к чистоте перекачиваемой среды.

Изготовление и поставка лопаток графитовых

Лопатки изготавливаем под заказ по чертежам или образцам заказчика, в единичных и серийных количествах. Для оформления заявки необходимо предоставить:

• три габаритных размера: длина × ширина × толщина (с допусками);
• геометрию рабочей кромки (скос, радиус скругления);
• количество лопаток в комплекте и общую потребность;
• марку и модель насоса или компрессора (при наличии) — для уточнения применяемого материала.

Наряду с графитовыми лопатками изготавливаем другие фасонные изделия из антифрикционного графита для узлов машиностроения — в частности, графитовые подшипники скольжения.