Вакуумные насосы для авиационной промышленности

Вакуумные насосы по-прежнему применяются во многих самолетах, обеспечивая необходимую мощность для правильного функционирования летных приборов, таких как гироскопы и указатели высоты. В более современных самолетах, оснащенных стеклянными панелями, вакуумный насос используется в качестве источника питания для резервных приборов. В настоящее время вакуумные насосы также используются при производстве углеродных тормозных колодок для самолетов.

Преимущества и недостатки вакуумных систем для производства углеродных тормозных колодок

Вакуумные системы для авиационной промышленности, в частности для производства углеродных тормозных колодок для самолетов, разработаны и изготовлены уникальным образом, которые используются на военных и коммерческих самолетах. Все это приводит к тому, что тормоза требуют поддержания процесса преобразования кинетической энергии самолета в тепло, что, в свою очередь, создает чрезвычайно высокие температуры.

Существует множество преимуществ углеродистых авиационных тормозов по сравнению со стальными, в том числе:

• существенно меньший вес, что в конечном итоге экономит топливо;

• повышенный срок службы, благодаря удвоенному количеству остановок между капитальными ремонтами по сравнению со стальными тормозами;

• в условиях чрезвычайно высоких температур, углерод намного прочнее по сравнению со сталью;

• повышенное поглощение энергии, благодаря тому, что углерод обладает высокой теплопроводностью, стабильностью при высоких температурах и удельной теплоемкостью.

Основным недостатком является повышенная стоимость из-за длительного процесса изготовления.

Процесс производства авиационных тормозов 

Как правило, производство карбоновых тормозных колодок для самолетов начинается с углеродного волокна, получаемого либо из волокон на основе нефтепродуктов, либо из полиакрилонитрила (ПАН). ПАН и волокна обычно подвергаются процессу окисления при относительно низких температурах, после которого следует процедура карбонизации при повышенных температурах в атмосфере инертного газа (например, аргона) для вытеснения не углеродистого материала (например, азота и водорода).

Углеродные волокна обычно формируются из измельченного материала или тканого полотна, а затем применяют пресс-форму для создания заготовки желаемой формы тормозного диска. После этого заготовки выдерживают в вакуумной печи с использованием химического осаждения из паровой фазы (CVD) и химической инфильтрации паром (CVI). Процедура CVD часто применяется для осаждения углерода на поверхности. С другой стороны, CVI применяется для осаждения углерода в углеродной матрице. Это помогает заполнить пустоты и придать продукту плотность. Соединение фенольной смолы иногда также наносят для пропитки углеродной заготовки и в конечном итоге нагревают для получения C/C композита.

Некоторые углеводородные газы (такие как пропан), а также метан (СН4) дозируются через вакуумную печь при повышенных температурах (1000-1500°C) и относительно низких давлениях (666-2666 Па). Газ обычно проникает в заготовки и осаждает углерод в пустотах, повышая плотность тормозных колодок. В результате реакции CH4 C + H2 + HC (газ, богатый метаном) выходящие из печи изделия содержат газ, богатый водородом, состоящий из различных углеводородных соединений, которые образуются во время реакции, таких как смолистые остатки и углеродная пыль.

Вакуумная система для производства авиационных тормозов 

Вся вакуумная система обладает прочной конструкцией и традиционно включает в себя принадлежности, необходимые для работы с различными углеводородами, остатками смолы и угольной пылью. Вакуумные системы в основном используются при производстве карбоновых тормозных колодок с тех пор, как была внедрена процедура осаждения углерода.

Во многих случаях для улавливания смолистых остатков используется специально разработанная улавливающая ловушка. В большинстве случаев при этом могут использоваться как механические, так и тепловые методы улавливания. После этого система очистки устанавливается последовательно с определенным встроенным фильтром твердых частиц. Это делается в первую очередь для сбора угольной пыли, а также любых остатков смолы, которые не могут быть захвачены улавливающей ловушкой.

Как правило, в вакуумных системах используются бустерные вакуумные насосы, которые поддерживаются водокольцевыми насосами или пластинчато-роторными насосами с масляным уплотнением. Однако в некоторых случаях целесообразно использовать несколько больших пластинчато-роторных насосов, потому что они обеспечивают стабильную производительность откачки из атмосферы до рабочего давления.

Различия между вакуумными насосами с масляным уплотнением и сухими вакуумными насосами

Применение насоса с масляным уплотнением является дополнительным преимуществом, когда речь идет о работе с технологическими отложениями, которые могут проходить через входную улавливающую ловушку или фильтр. В первую очередь это связано с тем, что ловушка помогает предотвратить накопление отложений на поверхностях насоса. Насос улавливает и транспортирует их в определенную область, где они могут быть отфильтрованы. Более того, насосы с масляным уплотнением полезны при откачке заполненного водородом газа, который может содержать более низкую среднюю молекулярную массу и может легче проходить через промежутки в сухих вакуумных насосах, что приводит к потере объемной эффективности.

Тем не менее, не каждый насос с масляным уплотнением подходит для удаления масла из технологических отложений и может выйти из строя из-за закупорки масляных каналов или поломки лопаток. Тем не менее, сухие насосы имеют преимущества во многих областях применения. Их конструкции с сухими поверхностями и более узкими зазорами делают их склонными к выходу из строя из-за накопления технологического материала на их роторах при таком применении. Установка для удаления отработавших газов, расположенная выше по потоку, может быть более эффективной, для минимизации переноса процесса, в то время как сухим насосам, возможно, придется использовать периодическую продувку газом, способствующую удалению остаточных отложений. Кроме того, большинство сухих насосов, как правило, сложнее ремонтировать, и их необходимо возвращать производителю. Пластинчато-роторные насосы можно ремонтировать на месте без специальной подготовки.