Схема работы вакуумного насоса

Содержание статьи

Принцип работы вакуумных насосов различных типов, их особенности

Основной принцип вакуумного насоса любого типа – это вытеснение. Он одинаковый у всех вакуумных насосов любого размера и любого способа применения. Другими словами, принцип действия вакуумного насоса сводится к удалению газовой смеси, пара, воздуха из рабочей камеры. В процессе вытеснения изменяется давление, и молекулы газа перетекают в требуемом направлении.

Два важных условия, которые должен выполнить насос – это создать вакуум определенной глубины, откачав газовую среду из необходимого пространства и сделать это в течении заданного времени. Если какое-то из этих условий не выполняется, то приходится подключать дополнительный вакуумный насос. Так, в случае необеспечения требуемого давления, но за нужный промежуток времени, подключается форвакуумный насос. Он дополнительно снижает давление, чтобы выполнились все необходимые условия. Этот принцип работы вакуумного насоса подобен последовательному подключению. И наоборот, если не обеспечивается скорость откачки, но при этом достигается нужная величина вакуума, то потребуется другой насос, который поможет достичь необходимый вакуум быстрее. Такой принцип работы вакуумного насоса схож с параллельным подключением.

Примечание. Глубина вакуума, создаваемого вакуумным насосом зависит от герметичности рабочего пространства, которое создают элементы насоса.

Чтобы создать хорошую герметичность рабочего пространства применяется специальное масло. Оно уплотняет зазоры и полностью их перекрывает. Вакуумный насос, имеющий такое устройство и принцип действия называется масляным. Если принцип вакуумного насоса не предусматривает использование масла, то он называется сухим. Преимуществом в использовании пользуются сухие вакуумные насосы, так как они не требуют обслуживания с заменой масла и так далее.

Кроме вакуумных насосов промышленного назначения, широкое применение получили небольшие насосы, которые можно использовать в домашних условиях. К ним относится ручной вакуумный насос для перекачки воды из скважин, водоемов, бассейнов и прочего. Принцип работы ручного вакуумного насоса разный, все зависит от его типа. Различаются такие виды ручных вакуумных насосов:

  1. Поршневой.
  2. Штанговый.
  3. Крыльчатый.
  4. Мембранный.
  5. Глубинный.
  6. Гидравлический.

Поршневой вакуумный насос работает за счет движения внутри него поршня с клапанами в середину корпуса. В результате давление уменьшается, и вода через нижний клапан поднимается вверх пока ручка поршня опускается вниз.

Штанговый вакуумный насос похож по принципу действия на поршневой, только роль поршня в корпусе выполняет очень вытянутая штанга.

Крыльчатый вакуумный насос имеет совсем другой принцип действия. Давление в рабочей камере насоса создается за счет движения рабочего колеса с лопастями (крыльчатка). При этом вода поднимается по стенке камеры, это повышает давление и, вода выплескивается наружу.

Более сложной конструкции является роторный вакуумный насос. Но эта сложность компенсируется тем, что в возможности насоса входит перекачка не только воды, но и более тяжелых масляных жидкостей. Давление в насосе создает ротор с тонкими пластинами, которые вращаются и с помощью центробежной силы втягивают жидкость в емкость, а потом физической силой выталкивает ее.

Мембранный вакуумный насос не имеет никаких трущихся частей, поэтому может использоваться для перекачки очень грязных смесей. С помощью внутреннего маятника и мембраны создается вакуум, который перемещает жидкость через корпус в необходимое место. Чтобы корпус не заклинивал от задержавшегося случайно мусора, насос оснащен специальными клапанами, которые очищают насос.

Глубинный вакуумный насос способен поднимать воду с очень большой глубины (до 30м). Принцип его работы такой же, как и у поршневого, но с очень длинным штоком.

Гидравлический вакуумный насос хорошо перекачивает вязкие вещества, но широкого применения он не получил. Более подробно принцип работы и устройство вакуумных насосов рассмотрим на отдельных его видах.

Принцип работы водокольцевых вакуумных насосов

Один из типов вакуумных насосов — водокольцевой вакуумный насос, принцип действия его основан на создании герметичности рабочего объема с помощью жидкости, а именно воды.

Рассмотрим подробно водокольцевой вакуумный насос и его принцип работы. Внутри корпуса водокольцевого насоса находится ротор, который смещен относительно центра немного вверх. На роторе размещено рабочее колесо с лопастями, вращающимися во время работы. Внутрь корпуса закачивается вода. При движении колеса лопасти захватывают воду и центробежной силой отбрасывают ее в сторону корпуса. Так как скорость вращения достаточно большая, то в результате образуется водяное кольцо по окружности корпуса. В середине корпуса получается свободное пространство, которое и будет так называемой рабочей камерой.

Примечание. Герметичность рабочей камеры обеспечивает окружающее ее водяное кольцо. Поэтому такие насосы и называются водокольцевыми вакуумными насосами.

Рабочая камера получается серпообразной формы, и она разделяется лопастями колеса на ячейки. Эти ячейки получаются разного размера. Во время движения газ перемещается поочередно по всем ячейкам, направляясь в сторону уменьшения объема и одновременно сжимаясь. Так происходит большое количество раз, газ сжимается до необходимой величины и выходит через нагнетательное отверстие. Когда газ проходит через рабочую камеру, он очищается и выходит наружу уже чистым. Это свойство оказывается очень полезным для откачивания загрязненных сред или насыщенных паром газовых сред. Вакуумный насос во время работы постоянно теряет небольшое количество рабочей жидкости, поэтому в конструкции вакуумной системы предусмотрен резервуар для воды, которая потом по принципу работы возвращается назад в рабочую камеру. Это необходимо еще и потому, что молекулы газа сжимаясь отдают свою энергию воде, тем самым нагревая ее. И чтобы избежать перегрева насоса, вода охлаждается в таком отдельном резервуаре.

Подробно посмотреть, как устроен водокольцевой вакуумный насос и принцип его работы можно на видео, предложенном ниже.

Работа пластинчато-роторных насосов

Пластинчато-роторный вакуумный насос относится к числу масляных насосов. В середине корпуса находится рабочая камера и ротор с отверстиями, который расположен эксцентрично. На роторе установлены лопатки, которые могут перемещаться по этим щелям под воздействием пружин.

Рассмотрев устройство, теперь рассмотрим, какой имеют роторные вакуумные насосы принцип работы. Газовая смесь попадает в рабочую камеру через входное отверстие, продвигается по камере под воздействием вращающегося ротора и лопаток. Рабочая пластина, отталкиваясь пружиной от центра, прикрывает собой входное отверстие, уменьшается объем рабочей камеры, и газ начинает сжиматься.

Примечание. Во время сжатия газа возможно выпадение конденсата за счет насыщения пара.

Когда сжатый газ выходит наружу, вместе с ним выходит и образовавшийся конденсат. Этот конденсат может плохо повлиять на работу всего насоса, поэтому в конструкции пластинчато-роторных насосов еще необходимо предусматривать газобалластное устройство. Схематично посмотреть, как работает роторно-пластинчатый вакуумный насос, принцип работы его, можно на рисунке ниже на примере насоса Busch R5. Как уже упоминалось, пластинчато-роторный насос – это масляный насос. Масло необходимо, чтобы устранить все зазоры и щели между лопатками и корпусом, и между лопатками и ротором.

Масло в рабочей камере смешивается с воздушной средой, сжимается и выходит в масляную емкость. Воздушная смесь более легкая переходит в верхнюю камеру сепаратора, где она окончательно очищается от масла. А масло, вес которого больше, оседает в масляной емкости. Из сепаратора масло возвращается на впуск.

Примечание. Качественные насосы очищают воздух очень тщательно, потерь масла практически нет, поэтому подливать масло в такие насосы необходимо крайне редко.

Принцип работы насоса ВВН

ВВН — водяной вакуумный насос, принцип работы которого такой же, как у водокольцевого вакуумного насоса.

Рабочей жидкостью насосов ВВН является вода. На схеме можно увидеть простой принцип работы насоса ВВН.

Движение ротора насоса ВВН происходит непосредственно двигателем через муфту. Это обеспечивает большие обороты ротору, и как следствие, возможность получения вакуума. Правда, вакуум насосы ВВН могут создать только низкий, из-за этого их называют насосами низкого давления. Простые насосы ВВН могут откачивать газы, насыщенные парами, загрязненные среды, и при этом очищать их. Но состав должен быть неагрессивным, чтобы чугунные детали насоса не повредились в результате реакции с химическим составов газа. Поэтому существуют модели насосов ВВН, детали которых изготовлены из титанового сплава или сплава на основе никеля. Они могут откачивать смесь любого состава, не боясь возникновения повреждений. Насос ВВН, в силу своего принципа работы, выполняется только в горизонтальном исполнении, а газ поступает в камеру сверху по оси.

Читайте также:  Принцип работы электромагнитного замка

Как работают вакуумные насосы?

На сегодняшний день насчитывают немало видов вакуумных насосов, которые различаются между собой спецификой работы, хотя имеют общий принцип действия. Их используют как для бытовых потребностей, так и на больших предприятиях для весьма серьезных работ.

Существуют устройства для доения коров (насос вакуумный УВД 10), лабораторные агрегаты, электровакуумный аппарат и т.д. Область применения этих видов понятна и простому человеку, а вот принцип работы вакуумного насоса, к сожалению, намного сложнее.

Область применения

Изобретение таких аппаратов дает возможность справиться с разнообразными задачами, что требуют вмешательства человека.

Вакуумным насосом и контейнером пользуются в промышленной области и с их помощью решают множество задач:

  • защита природы (контейнеры для очистки);
  • полиграфия (подготовка и копирование рисунков, где используют аппарат 2НВР);
  • пищевое производство (обрабатывание мяса, молока, дойка коров УВД 10 000 насосом вакуумным, аппарат 461М, набор вакуумных контейнеров с насосом для упаковки, крышки с насосом для банок и т.п.,);
  • медицина (медицинский вакуумный прибор для дыхательных аппаратов, мини-трубки в стоматологии, что используют устройство НВМ 5);
  • производство стекла и керамических изделий, где чаще всего используют контейнеры 2НВР и 5ДМ;
  • деревообрабатывающая промышленность, где пользуются популярностью 2НВР и вакуумные контейнеры, а для сушки дерева отличной будет установка насоса вакуумного ВВН 1 075.

Особенности аппаратов

Каждая вакуумная система имеет свои преимущества благодаря принципу действия и некоторым особенностям.

Вакуумные насосы DeLaval серии DVP-F

К примеру, вакуумный насос для воды отличается прочностью и может применяться при максимально высоких температурах. В основном его используют для откачки пара, газа и воздуха. Водокольцевой агрегат весьма востребован в промышленных работах. Водяной агрегат для создания вакуума бывает трех видов:

  • одноступенчатый с одной камерой;
  • одноступенчатый с двумя камерами;
  • двухступенчатый с двумя камерами.

Спиральные вакуумные насосы рекомендуют применять в агрессивной рабочей среде. В отличие от водокольцевого, на детали спирального устройства наносят специальный защитный слой.

Схема работы пластинчато-роторного вакуумного насоса

Винтовой вакуумный насос имеет свои плюсы: в работе он не потребляет масла и может обойтись без установки конденсатора. Этот безмасляный аппарат значительно экономит расход энергии.

Принцип работы вакуумного насоса

Принцип действия данного устройства основан на выполнении следующих задач: он должен создавать понижение давления в рабочем закрытом пространстве и сделать это за определенное время.

Чтобы предотвратить газовые утечки через зазоры деталей, используют масло для вакуумных насосов. С помощью такого масла уплотняют зазоры, что позволяет полностью их перекрыть. Из этого выходит, что насосные системы, в которых используют вакуумное масло, называются масляными. А устройства, где такое масло не применяют, называют сухими. Если приходится выбирать между этими аппаратами, то самым оптимальным вариантом будет выбор сухого аппарата, ведь его не надо обслуживать.

Как работает вакуумный насос? (видео)

Виды и отличия

Зависимо от диапазона давления, в пределах которого можно добиться, чтобы производительность вакуумного насоса была максимальной, устройства делятся на три типа:

  • форвакуумный насос;
  • высоковакуумный;
  • бустерный (промежуточное разрежение).

Форвакуумный аппарат

Форвакуумные насосы – устройства для предварительного разрежения. Их используют для того, чтобы обеспечить работу в условиях высокого вакуума. Форвакуумные насосы отлично экономят энергию, что является отличным преимуществом перед собратьями. В качестве такого агрегата используют роторно-пластинчатые устройства (один из самых дешевых 2НВР 5ДМ), а еще паромасляный аппарат, вакуумные насосы турбомолекулярные и т.д.

Высоковакуумные насосы

Данные аппараты присоединяются не напрямую к системе, а через коммуникации. Между устройством и самой системой рекомендуют установить заслонки, так как они позволяют отключить аппарат от системы. Вместе с заслонками устанавливают ловушки для охлаждения и улавливания пара рабочей среды, который поступает из аппарата в систему.

Сухой пластинчато-роторный вакуумный насос Becker VT

Ручной вакуумный насос

Такое устройство можно сделать самостоятельно с помощью обычного медицинского шприца. Шприц – отличная помпа, что стоит довольно дешево и можно приобрести в любой аптеке.

Чтобы сделать бытовой вакуумник из шприца, необходимо выполнить следующие пункты:

  1. Подготовьте 2 обратных клапана из пластика и маленькую силиконовую трубку с таким диаметром, чтоб в нее входили клапаны.
  2. Посредине этой трубки острым предметом сделайте дырочку для носика шприца.
  3. В готовую дырочку плотно вставьте шприц.
  4. В силиконовую трубочку с обеих сторон вставьте обратные клапаны. Первый клапан будет всасывающим, и к нему присоедините жесткую трубку, что будет проведена в нужную емкость.

Распространенные модели

Becker

Вакуумные устройства Becker (Беккер) отлично зарекомендовали себя в откачивании газов, воздуха, производственных выбросов, а также в промышленных отраслях. К примеру, безмасляный пластинчато-роторный аппарат изготовлен для того, чтобы создавать чистый сухой вакуум и нагнетать воздух, в котором не будет посторонних частиц.

Вакуумный насос Becker VT 4.8

Винтовой промышленный агрегат фирмы Becker идеально подойдет для пользования в разных направлениях хозяйственно-промышленной области. Becker имеет отличную производительность и обладает немалой мощностью и низким уровнем шума. В аппарате для очистки воздуха от пыли устанавливают воздушный фильтр. Замену фильтра для вакуумного насоса осуществляют в зависимости от используемого масла, а это, примерно, 2000-8000 часов работы.

Bosch

Вакуумный насос Bosch устанавливают в легковые дизельные и легкие коммерческие машины. Он создает разрежение в тормозной системе и в системе турбокомпресоров.

Rietschle

Немецкий завод Elmo Rietschle предлагает широкий ассортимент вакуумных насосов Rietschle:

  • производство центробежного насоса;
  • вихревые;
  • водокольцевые;
  • пластинчато-роторные;
  • кулачковые;
  • винтовые.

Продукция немецкой компании отличается высоким качеством производства, что проверено десятками лет безупречной работы.

Вакуумный насос Rietschle

АВЗ 180

Производитель вакуумного насоса АВЗ 180 – Украина. Он работает с негорючим газом без влаги и абразива. Использую такой аппарат для медицинских целей, сельского хозяйства, в производстве металлов и т.д. Иногда это устройство устанавливают как форвакуумный для насоса Рутса.

АВЗ 20Д

Золотниковый аппарат АВЗ 20Д используют для откачивания воздуха, парогазовой смеси, перед этим очищенной от мелких частиц. Температура рабочей среды АВЗ 20Д – 10-35˚С. Аппарат не используют для перекачки рабочей среды из одной емкости в другую. Устройство АВЗ 20Д непригодно для работы с агрессивной средой, которая вступает в реакцию с черным металлом и смазочным маслом. Аппарат АВЗ 20Д нельзя перегревать, обязательно работа данного устройства должна быть с охлаждением.

Устройства для ассенизаторской машины

Для ассенизаторской машины ГАЗ 53, ГАЗ 3370, ГАЗ 3390 используют вакуумный аппарат КО 503. Характеристики устройства КО 503 обеспечивают разрежение, с помощью которого наполняются и опустошаются цистерны. КО 503 используют при температуре в пределах -20 – +40˚С. Сам корпус аппарата КО 503 сделан из чугуна, и закрыть его можно при помощи двух крышек с подшипниками. На корпусе КО 503 закреплен бак с маслом, который обеспечивает смазку устройства.

Вакуумным насосом КО 505 (или насосом вакуумным КО 505 А) комплектуют автомобили на базе шасси УРАЛ, ЗИЛ и КАМАЗ. Его используют на протяжении всего года, независимо от температуры. При этом стоит учитывать, что греется данный агрегат весьма быстро, поэтому не рекомендуют доводить корпус до температуры выше 80˚С.

Вакуумные насосы для илососной машины

В автомобили УРАЛ, МАЗ и КАМАЗ делают установку устройства КО 510. Для нормальной работы данного аппарата необходима чистота, промывка системы смазки и стоит следить за нагревом корпуса.

Лопатки графитовые

Лопатки графитовые применяют как комплектующие для роторно-пластинчатого и сухого вакуумного насоса. Лопасти из графита пользуются популярностью, так как обладают рядом преимуществ:

  • устойчивость к неблагоприятным условиям, к примеру, повышается температура при трении лопасти внутри устройства;
  • лопасти инертны и не поддаются химическим реакциям;
  • графитовые лопасти обладают самосмазыванием, что возможно благодаря частицам, которые делают смазку между камерой устройства и лопастью.

Из-за структуры графитовые лопасти не шумные в работе, что является главным плюсом.

Ресивер для вакуумного устройства

Ресивером для вакуумного насоса называют уравнительный баллон, который применяют с вакуумными насосами и установками. Для химического и пищевого производства ресиверы объемом 500 и 900 л изготавливают из нержавейки. Экономичные модели ресиверов изготовляют на основе компрессорных устройств.

Устройство и принцип работы вакуумного насоса

Приборы, рассчитанные на откачку газов или паров из замкнутых резервуаров для создания там вакуума, называются вакуумными насосами. Их классифицируют исходя из особенностей действия. В данной статье мы поговорим об устройстве этих агрегатов и раскроем принцип работы установок.

Как работают вакуумные насосы?

Вакуумный насос элиминирует пар, газ или воздух из рабочей камеры. С их постепенным откачиванием наступает изменение плоскостей, что стимулирует перераспределение молекул удаляемого вещества в необходимых направлениях. Особенности функционирования конкретных вакуумных механизмов зависят непосредственно от типа агрегата.

Читайте также:  Импульсный трансформатор принцип работы

Общий принцип действия

Принцип работы вакуумных насосов подразумевает манипуляции с давлением и объёмами рабочей камеры. С изменением данных характеристик давление в насосе понижается. В итоге пространство заполняется частичным либо полноценным вакуумом.

Важно! Молекулы в газообразном либо жидком состоянии неизменно направляются к областям низкого давления. Это главный фактор, гарантирующий нормальную работу вакуумного устройства. Давление снижается при заборе газа из замкнутого пространства в установленные временные интервалы.

Работа основного количества вакуумных насосов зависит от действия принципа вытеснения. Объём вакуума, полученного таким образом, напрямую зависит от уровня герметичности рабочего пространства. Её обеспечением занимаются рабочие элементы самого насоса (колёса, золотники, пластины).

Иногда вакуумный агрегат способен осуществить забор газовой среды, но его усилий не достаточно для понижения давления до необходимого уровня. Тогда используют форвакуумный механизм. Он гарантирует достижение нужных показателей. В таком случае схема работы такая же, как и при последовательном соединении насосов. Если вакуумный механизм может понизить давление, но не способен задать необходимую скорость забора, нужно подключить ещё один агрегат. За пример берут схему параллельного соединения.

Особенности замены

Замену вакуумного устройства производят на основании таких принципов:

  1. Механизм для замены либо их комбинация должны иметь производительность с показателями соответствующими характеристикам заменяемого агрегата при равнозначных условиях всасывания.
  2. Заменяющий механизм либо комбинация должны гарантировать обеспечение необходимого объёма вакуума.

К замене устройства нередко выдвигают ряд дополнительных требований, среди которых особое место занимают:

  • Стойкость материалов к воздействию агрессивной среды;
  • Отсутствие рисков смешивания неблагоприятной среды с газом или жидкостью.

Вакуумные водокольцевые насосы лучше всего функционируют в паре с гидравлическими. Они используются в качестве вспомогательного оборудования для обеспечения работоспособности больших центробежных насосов. С их помощью на насосных станциях устанавливается «самовсасывающий режим». Экономия затрат достигается за счёт относительно небольшой заглублённости механизмов. Когда время запуска не критично, используют агрегат более медлительный, чем заменяемое устройство.

Важно! Серийный водокольцевой насос, применяемый по стандартной схеме, совершенно не подходит для откачки токсичного газа, поскольку последний может соединиться с балластной жидкостью.

Как функционирует водокольцевой механизм?

Водокольцевые насосы относятся к самым популярным видам группы. В качестве их рабочей жидкости чаще всего выступает вода, значительно реже используют тосол, масло, кислоты, щелочи и другие вещества. Отбрасывание жидкости происходит при содействии ротора, оснащённого лопатками.

Принцип работы достаточно прост, его можно изложить в нескольких абзацах. Ротор, расположенный эксцентрично, находится в цилиндрическом корпусе, частично заполненном жидкостью. Вещество перемещается по корпусу с помощью лопаток. В итоге внутри корпуса формируется кольцо жидкости.

Важно! Рабочей полостью данного агрегата считают серпообразное пространство, которое возникает за пределами жидкостного кольца. Лопатки рабочего колеса разделяют пространство на ячейки.

При сжатии газа, тепло отводится к жидкости. Её необходимо периодически менять в связи с постоянным нагревом. Жидкость поступает сквозь гидравлическое уплотнение в районе вала или всасывающий патрубок. Удаляется она вместе с газом через нагнетательные окна.

Важно! Водокольцевые насосы чрезвычайно просты в эксплуатации, состоят из малого количества элементов.

Особенности функционирования дизельного насоса

Вакуумный насос нужен для создания разряжения в дизельных двигателях. Агрегат оснащён ротором, который содержит движущуюся пространственную лопасть, что разделяет рабочую полость на две части.

Ротор установлен эксцентрично. При его вращении и одновременном перемещении лопастей, одна часть рабочей полости увеличивается, в то время как другая – уменьшается. На стороне всасывания воздух забирается из системы, постепенно вытесняясь в специальный проход.

Важно! Его часто используют для охлаждения отдельных элементов двигателя.

Через специальный канал от головки цилиндров к насосу двигателя подаётся масло. Оно смазывает и уплотняет лопасти, расположенные в рабочей части. В качестве привода выступает коленчатый либо распределительный вал. Как видите, принципы работы водокольцевого и дизельного насоса имеет не много отличий.

Выбираем насос

Устройство и принцип действия вакуумного насоса напрямую зависит от поставленных перед ним задач. За последние десятилетия было придумано множество схем и создано немало разновидностей подобных агрегатов, которые ныне активно используются в промышленности и быту. Естественно, бытовые модели отличаются более слабыми характеристиками, имеют относительно небольшие габариты. Чаще всего их используют для откачки воды.

Манипуляции с рабочей камерой позволяют аппарату перекачивать огромные количества жидкости за минимальное время. Впрочем, это далеко не всё, на что способно вакуумное оборудование. Взять, к примеру, контейнеры с насосом, предназначенные для длительного хранения продуктов после герметизации.

Оцениваемые параметры

Механизм выбирают на основании главных технических характеристик:

  • Предельный вакуум;
  • Скорость откачки;
  • Начальное давление (предварительный вакуум);
  • Максимальное выпускное давление;
  • Уровень производительности.

Начальным считают тот уровень давления, при котором механизм начинает нормальную работу, создаётся у выхода насоса. Предельные показатели давления входного сечения, с которыми аппарат поддерживает номинальную быстроту действия, считают максимальным рабочим давлением.

Максимальное выпускное давление – это наибольшая величина давления со стороны выпускного патрубка. Некоторые механизмы не способны выводить в атмосферу откачанный газ. Для их успешного функционирования со стороны выпуска создают форвакуум. Если речь идёт о предельном или конечном давлении, имеется в виду показатель, измеренный в плотно закрытой ёмкости, которая не выделяет паров или газов. Перечисленные типы давления принято измерять в Па.

Скорость откачки определяют при помощи измерения объёмов газа, проходящих через выпускной патрубок при стандартном уровне давления. Принцип повышения/снижения – скорость откачки меняется в соответствии со сменой давления. Производительность вычисляют путём умножения давления на быстроту откачки.

При выборе насоса обращают внимание не только на основные параметры, но и на дополнительные:

  • Число оборотов;
  • Показатели расхода охлаждающей воды;
  • Количество ступеней откачки;
  • Потребляемая мощность двигателя;
  • Объём рабочей жидкости;
  • Размеры насоса.

Вакуумные насосы

Вакуумные насосы получили широкое распространение в самых различных отраслях промышленности и науки. Основное применение вакуумных насосов это удаление воздуха или газа из герметично замкнутого объема и создания в нем разряжения . Мы рассмотрим наиболее распространенные типы, характеристики вакуумных насосов их принцип работы и основные применения.

Классификация насосов по диапазону давления

Вакуумные насосы классифицируются по диапазону рабочих давлений на :

  • первичные (форвакуумные ) насосы,
  • дожимные насосы
  • вторичные насосы.

В каждом диапазоне давлений применяются различные типы вакуумных насосов, отличающихся друг от друга по конструкции. Каждый из этих типов имеет свое преимущество по одному из следующих пунтков: возможный диапазон давления, производительность, цена и периодичность и простота технического обслуживания.

Независимо от конструкции вакуумных насосов, основной принцип работы один и тот же. Вакуумный насос удаляет молекулы воздуха и других газов из вакуумной камеры (или из выходного патрубка вакуумного насоса более высокого давления , при подключении последовательно).

При уменьшении давления в камере, последующее удаление дополнительных молекул становится экспоненциально сложнее . Поэтому промышленные вакуумные системы должный охватывать большой диапазон давлений от 1 до Торр. В научной сфере данный показатель достигает торр или ниже.

Выделяют следующие диапазоны давления:

  • Низкий вакуум:> от атмосферного давления до 1 торр
  • Средний вакуум: от 1 торр до 10-3 торр
  • Высокий вакуум: 10-3 торр до 10-7 торр
  • Сверхглубокий вакуум: от 10-7 торр до 10-11 торр
  • Экстремальный высокий вакуум: Классификация вакуумных насосов по принципу работы с газом

Выделяют две основные технологии работы с газом в вакуумных насосов:

  • Перекачка газа
  • Улавливание газа

Насосы работающие по технологии перекачки газа подразделяются на кинетические насосы и насосы объемного вытеснения.

Кинетические насосы работают по принципу передачи импульса молекулам газа от высокоскоростных лопастей для обеспечения постоянного перемещения газа от входного патрубка насоса к выходному. Кинетические насосы обычно не имеют герметичных вакуумных камер, но могут достигать высоких коэффициентов сжатия при низких давлениях.

Насосы объемного вытеснения работают путем механического улавливания объема газа и перемещения его через насос. В герметичной камере газ сжимается до меньшего объема при более высоком давлении и после этого, сжатый газ вытесняется в атмосферу (или в следующий насос).

Обычно кинетические и объемные работают последовательно для обеспечения более высокого вакуума и расхода. Например, очень часто турбомолекулярный (кинетический) насос поставляется собранным последовательно с винтовым (объемным) насосом в единую установку.

Насосы работающие по технологии улавливания газа, захватывают молекулы газа на поверхностях в вакуумной системе. Данные насосы работают при меньших расходах, чем перекачивающие насосы, но при этом могут создавать сверхвысокий до торр, и безмасляный вакуум. Улавливающие насосы работают с использованием криогенной конденсации, ионной реакции или химической реакции и не имеют движущихся частей.

Типы вакуумных насосов в зависимости от конструкции

В зависимости от конструкции вакуумные насосы можно разделить на масляные(мокрые) и сухие (безмасляные), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе перекачки.

В зависимости от конструкции вакуумные насосы можно разделить на масляные(мокрые) и сухие (безмасляные), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе перекачки.

В конструкции мокрого насоса используется масло или вода для смазки и / или герметизации. Данная жидкость может загрязнять перекачиваемый газ. Сухие же насосы не имеют жидкости в проточной части и зависят от уплотненных зазоров между вращающимися и статическими частями насоса. В качестве уплотнения чаще всего используют полимер (PTFE) или диафрагму для отделения механизма насоса от перекачиваемого газа. Сухие насосы снижают риск загрязнения системы масла по сравнению с мокрыми насосами.

В качестве первичных (форвакуумных ) насосов чаще всего используются следующие конструкции, описанные ниже.

Первичный форвакуумный насос. Принцип работы. Варианты конструкций

Маслозаполненный ротационный лопастной насос

В ротационном лопастном насосе газ поступает во входное отверстие и захватывается эксцентрично установленным ротором, который сжимает газ и передает его в выпускной клапан Подпружиненный клапан позволяет выпускать газ при превышении атмосферного давления. Масло используется для герметизации и охлаждения лопастей. Давление, достигаемое с помощью роторного насоса, определяется количеством ступений. Двухступенчатая конструкция может обеспечивать давление 1 ×10-3 мбар. Производительность составляет от 0,7 до 275 м3/ч.

Водокольцевой вакуумный насос. Конструкция и принцип работы

Водокольцевой насос сжимает газ с помощью вращающегося рабочего колеса, расположенного эксцентрично внутри корпуса насоса. Жидкость подается в насос и посредством центробежного ускорения образует движущееся цилиндрическое кольцо. Это кольцо создает серию уплотнений в промежутках между лопастями рабочего колеса, которые и являются камерами сжатия . Эксцентриситет между осью вращения рабочего колеса и корпусом насоса приводит к уменьшению объема между лопатками рабочего колеса и тем самым к сжатию газа и выпуска его его через выходной патрубок. Этот насос имеет простую, прочную конструкцию, так как вал и рабочее колесо являются единственными движущимися частями. Водокольцевой насос имеет большой диапазон мощности и может обеспечивать давление 30 мбар при использовании воды температурой 15 ° С. При использовании других жидкостях возможны и более низкие давления. Диапазон доступных производительностей от 25 до 30 000 м3/ч.

Диафрагменный вакуумный насос

На диафрагменных насосах используется гибкая диафрагма, которая соединена с штоком и попеременно перемещается в противоположных направлениях, так что газ попадает в пространство над диафрагмой и полностью заполняет его. Затем впускной клапан закрывается , а выпускной клапан открывается, чтобы выпустить газ.

Диафрагменный вакуумный насос компактный и очень легко обслуживается. Срок службы диафрагм и клапанов обычно составляет более 10 000 часов работы. Диафрагменный насос используется для поддержки небольших турбомолекулярных насосов в чистом, высоком вакууме. Это насос малой мощности, широко используемый в научно-исследовательских лабораториях для подготовки проб. Типичное предельное давление 5 ×10-3 мбар. Производительность от 0,6 до 10 м3 / ч (от 0,35 до 5,9 фут3 / мин).

Спиральный вакуумный насос

Основными элементами насоса являются спиральные ротор и статор. Расширенный газ попадает в большие круглые пространства, которые сужаются, при достижении центра спирального вращающегося ротора. Уплотнение из полимера PTFE обеспечивает герметичность между спиральными элементами насоса без использования масла в перекачиваемом газе. Достигаемое давление 1 × мбар. Производительность от 5 до 46 м3/ч.

Дожимные (бустерные) насосы

Двухроторный вакуумный насос

Двухроторные насосы в основном используется в качестве дожимных (бустерных) насосов и предназначены для удаления больших объемов газа. Два ротора, не касаясь друг друга, вращаются, чтобы непрерывно передавать газ в одном направлении через насос. Это повышает производительность первичного / форвакуума насоса, увеличивая скорость откачки примерно 7: 1 и улучшает окончательное давление, примерно 10: 1. Бустерные насосы могут иметь два или более роторов. Типичное предельное давление Кулачково-зубчатый насос

Кулачково-зубчатый насос имеет два кулачка , которые вращаются в противоположные друг другу стороны. Схема работы вакуумного насоса аналогична роторному насосу, за исключением того, что газ передается в осевом направлении, а не сверху вниз. Очень часто кулачковый и двухроторный насосы применяются в комбинации. На одном общем валу устанавливаются ступени роторов и ступени кулачков. Данный тип насосов предназначен для суровых промышленных условий и обеспечивает высокую производительность. Типичное предельное давление 1 × 10-3 мбар. Производительность же составляет от 100 до 800 м3/ч.

Винтовой насос

Основными рабочими органам агрегата являются два вращающихся винта, которые не касаются друг друга. Вращение переносит газ с одного конца на другой. Винты сконструированы таким образом, что по мере прохождения газа через них пространство между ними становится меньше и газ сжимается, тем самым вызывая пониженное давление на входе. Этот насос обладает высокой производительностью. Винтовой насос может работать со средами, содержащими жидкость и включения , а также хорошо работает при суровых условия. Типичное предельное давление составляет около 1 × 10-2 Торр. Производительность может достигать 750 м3/ч.

Вторичные (высоковакуумные) насосы

Турбомолекулярный насос

Турбомолекулярные насосы работают путем переноса кинетической энергии в молекулы газа с использованием высокоскоростных вращающихся угловых лопастей, которые продвигают газ на высоких скоростях. Скорость вращения наконечника лопастей обычно составляет 250-300 м/ с. Получая импульс от вращающихся лопастей, молекулы газа, перемещаются к выпускному отверстию. Турбомолекулярные насосы обеспечивают низкое давление и имеют невысокие параметры производительности. Типичное предельное давление составляет 7,5 х 10-11 Торр. Диапазон производительности от 50 до 5000 л/с. Ступени накачки часто сочетаются со ступенями торможения, что позводяет турбомолекулярным достигать более высоких давлений (> 1 торр).

Диффузионные паромаслянные насосы

Паровые диффузионные насосы передают кинетическую энергию молекулам газа с использованием высокоскоростного нагретого масляного потока, который перемещает газ из входа в выпускное отверстие. Тем самым обеспечивает пониженное давление на входе. Данная конструкция является довольно устаревшей. В значительной степени они вытесняются на рынке более удобными сухими турбомолекулярными насосами. Диффузионные паромаслянные насосы не имеют движущихся частей и обеспечивают высокую надежность. Данный вакуумный насос обладает низкой ценой. Предельное давление менее 7,5 х 10-11 Торр. Диапазон производительности 10 — 50 000 л/с.

Криогенный насос

(сухой, технология улавливания газа)

Криогенные насосы работают путем захвата и хранения газов и паров, а не перекачки их через себя. Данный тип насосов используетт криогенную технологию для замораживания или улавливания газа на очень холодной поверхности (криоконденсация или абсорбция) при температуре 10 ° К до 20 ° К (минус 260 ° С). Эти насосы очень эффективны, но имеют ограниченную емкость для хранения газа. Собираемые газы / пары должны периодически удаляться из насоса, нагревая поверхность. Откачиваются они с помощью другого вакуумного насоса. Этот процесс также известен как регенерация. Криогенные насосы требуют установки дополнительной компрессорной системы охлаждения для создания холодных поверхностей. Эти насосы могут достигать давления 7,5 х 10-10 Торр и имеют диапазон производительности от 1200 до 4200 л/с.

Основные производители вакуумных насосов

Вакуумный насос купить можно производства следующих изготовителей

Схема вакуумного насоса. Работа и принцип действия вакуумных насосов

Принцип работы вакуумного насоса заключается в следующем: он работает по принципу вытеснения, который касается и объемных насосов тоже. Объем создаваемого вакуума полностью зависим от общей герметичности всего рабочего пространства. Именно поэтому эти устройства так востребованы на самых разных производствах и в быту тоже.

Если вас интересует водокольцевой вакуумный насос принцип работы которого заключается в том же, то важно отметить следующее, что этот агрегат можно отнести к насосам чрезвычайно низкого вакуума. Если вы хотите немедленно приобрести данное устройство, то вам, в первую очередь необходимо обратиться в наиболее популярные точки продаж этих аппаратов.

Водяной вакуумный насос принцип работы также очень востребован в силу своей особой конструкции, которая позволяет использовать его на разных видах промышленности, а также в бытовых целях тоже.

Роторные вакуумные насосы принцип работы заключается в том, что с его помощью легко получать даже довольно большой и внушительный вакуум. Существует несколько разновидностей этих устройств, которые бывают как одноступенчатые, так и двухступенчатые. Приобрести такие можно только у официальных представителей, которые отличаются необычайно высоким качеством.

Схема работы вакуумного насоса

Схема работы вакуумного насоса довольно понятна, поэтому они также применяются в разных сферах промышленности. Без этого оборудования на сегодняшний день очень сложно представить современное налаженное производство. Устройство и принцип работы вакуумного насоса дают возможность использовать его на разных производствах, включая полиграфию, медицину и прочее.

Пластинчато-роторный вакуумный насос принцип работы: двухступенчатые модели создают гораздо более низкое давление, в отличие от одноступенчатых. Помимо всего прочего, влияние балластного газа на конечное давление существенно ниже, поскольку он задействуется исключительно в случае возникновения очень высокого уровня давления. Паромасляный вакуумный насос принцип работы ничем не отличается от предыдущих, поэтому он также задействуется в разных отраслях.

Оцените статью
Добавить комментарий