Принцип действия вакуумного насоса

В сталеплавильном производстве вакуум применяют в различных технологических процессах, существенно отличающихся друг от друга газовыделением из металла в единицу времени, предельным допустимым давлением, объемом вакуумных камер, количеством пыли в удаляемых газах. В зависимости от конкретных условий установки комплектуются теми или иными вакуумными насосами, наиболее приспособленными для этих условий.

Важнейшими характеристиками выкуумного насоса, по которым оценивают его пригодность для данных условий, являются:

1. Быстрота действия или скорость откачки. Она определяется объемом газа, проходящим через сечение выпускного патрубка вакуумного насоса при данном давлении р. С изменением давления в системе изменяется и скорость откачки насосов. Характер зависимости скорости откачки от давления определяет целесообразность использования тех или иных насосов в требуемом диапазоне давлений.

2. Максимальное выпускное давление, т е. предельное давление на стороне выпускного патрубка вакуумного насоса, превышение которого приводит к возрастанию давления на стороне впускного патрубка. Насосы некоторых типов не могут выбрасывать откачиваемый газ в атмосферу, и для обеспечения их нормальной работы необходимо со стороны выпуска создавать предварительный вакуум (форвакуум) другими насосами. Предельный вакуум, т. е. минимальное давление, которое может быть достигнуто данным вакуумным насосом.

Принцип работы насосов разных типов в значительной мере определяется характером течения газов в диапазоне рабочих давлений насоса. В зависимости от степени разрежения течение газа может происходить в турбулентном, инерционном, вязкостном, молекулярно-вязкостном или молекулярном режимах.

В начальный момент откачки газовый поток характеризуется большой скоростью течения и наличием завихрений, т. е. его течение происходит в турбулентном режиме. С уменьшением давления и скорости течения завихрения исчезают, а режим течения определяется силами инерции газовой среды, вследствие чего его называют инерционным. При дальнейшем понижении скорости течения инерционный режим переходит в вязкостный.

При этом режиме газ у стенок почти не движется, а по мере удаления от стенок слои газа скользят друг относительно друга. Скорость потока в этом случае достигает максимума в центре трубопровода. Силами, определяющими характер движения такого потока, являются силы вязкости газа. В области низких давлений, когда длина свободного пробега молекул становится соизмеримой с диаметром трубопровода, молекулы перемещаются, почти не взаимодействуя друг с другом. При этом влияние внутреннего трения (вязкости) пропадает и поток движется в молекулярном режиме. В переходном от вязкостного к молекулярному режиме наряду с внутренним трением газа происходит и независимое (друг от друга) движение молекул.

В зависимости от диапазона давлений, в пределах которого достигается максимальная производительность, вакуумные насосы подразделяют на форвакуумные, высоковакуумные и бустерные (промежуточного разрежения).
В металлургии получили распространение вакуумные насосы, которые по принципу действия могут быть объединены в две большие группы:

• Насосы с вращающимся ротором, действие которых основано на механическом вытеснении газа, заполняющего рабочий объем, движущимися частями.
  
• Пароструйные вакуумные насосы, в которых используется эжектирующее действие струи пара рабочей жидкости в результате диффузии молекул газа в струю пара или вязкостного захвата их.

В механических вакуумных насосах возможен прорыв газа через зазоры между трущимися частями со стороны сжатия на сторону впуска. Для уплотнения зазоров и смазки трущихся деталей в насосах многих типов применяют специальное вакуумное масло. Эти насосы образуют группу механических масляных вакуумных насосов. Кроме того, имеются сухие механические насосы, в которых масло для уплотнения не применяют.

Из масляных насосов широкое применение получили пластинчатороторные, пластинчато-статорные и золотниковые насосы.

В корпусе пластинчато-роторного вакуумного насоса (рис. 1) вращается эксцентрично расположенный ротор, в пазах которого находятся две пластины пружиной пластины прижимаются к стенкам корпуса.

Точки касания пластин и ротора стенок камеры делят рабочий объем камеры на несколько частей: увеличивающийся при вращении объем впуска, уменьшающийся объем выпуска и промежуточный. В результате увеличения объема на стороне впуска создается разрежение и откачиваемый газ из камеры засасывается в вакуумный насос. На стороне выпуска газ сжимается и при давлении, превышающем давление пружины выпускного клапана, выбрасывается из насоса.

Корпус насоса погружен в бак с маслом, которое, просачиваясь в насос, уплотняет зазоры и предотвращает обратный прорыв газа.

Рисунок. 1. Устройство пластинчато-роторного вакуумного насоса: 1 — камера, 2 — бак с маслом, 3 — пластина, 4 — рабочий объем, 5 — ротор, 6 — впускной патрубок, 7 — выпускной патрубок, 8 — выпускной клапан

Одновременно масло охлаждает трущиеся части насоса и препятствует поступлению газа в насос из атмосферы.

Рисунок. 2. Устройство пластинчато статорного вакуумного насоса: 1 — камера, 2 — ротор, 3 — кожух, 4 — эксцентрик, 5 — выпускной патрубок, 6 — выхлопной клапан, 7 — пластина, 8 — впускной патрубок, 9 — впускной канал, 10 — роликовый подшипник

В пластинчато-статорных насосах (рис. 2) ротор эксцентрично насажен на ось, совпадающую с геометрической осью камеры. Точка касания ротора стенок камеры описывает при его вращении окружность. Для уменьшения трения ротор делают по типу роликового подшипника. Точка касания ротора стенок камеры и пластина, проходящая через паз в статоре и прижимаемая к ротору пружиной, делит объем рабочей камеры на объем впуска и объем выпуска. Газ засасывается на стороне впуска, сжимается и через выхлопной клапан и выхлопной патрубок выбрасывается из насоса.

Производительность всех механических вакуумных насосов определяется объемом рабочей камеры и скоростью вращения ротора. В пластинчатороторных и пластинчато-статорных насосах между подвижными частями возникают большие силы трения, что ограничивает возможную скорость вращения ротора и соответственно производительность насоса. Поэтому производительность насосов этих типов, как правило, не велика и их используют либо как вспомогательные, либо как самостоятельные для создания разрежения до 133,3-10² Па (1 X 10² мм рт. ст ) в системах с малым объемом. Из этой группы насосов наибольшее распространение получили пластинчато-роторный насос ВН-494 и пластинчато-статорные насосы ВН-461 и РВН-20.

Рисунок. 3. Схематическое изображение золотникового вакуумного насоса: 1 — цилиндрическая обойма, 2 — ротор, 3 — отверстие, 4 — золотник 5 — полый параллелепипед, 6 — выпускной клапан

Механические насосы всех типов с масляным уплотнением не приспособлены для откачки парогазовых смесей, в частности влажноговоздуха. У них к моменту открытия выпускного клапана газ сжимается и степень сжатия его может достичь 700. При этом водяной пар, если даже его парциальное давление в камере, из которой он откачивается, невелико, конденсируется, вода смешивается с маслом и вместе с ним попадает на сторону впуска там вода вновь испаряется и совершает новый кругооборот.

Рисунок. 4.Схематическое изображение многопластинчатого вакуумного насоса: 1—3 — предохранительные клапаны

Для удаления влажного воздуха масляные насосы снабжают газобалластными устройствами, с помощью которых в определенный момент в объем сжатия подается некоторое количество сухого атмосферного воздуха. За счет балластного газа открывание выпускного клапана происходит прежде, чем парциальное давление паров достигнет точки росы, и из насоса выбрасываются и газ, и пары.

Применение газобалласта уменьшает быстроту действия насосов и снижает предельный вакуум, но расширяет возможности использования насосов. В маркировку вакуумных насосов с газобалластным устройством добавляется буква Г (например ВН-6Г).

В насосах с масляным уплотнением используют специальное вакуумное масло ВМ-4 или ВМ-6, представляющее собой машинное масло, из которого в результате вакуумной перегонки удалены низкокипящие фракции. В процессе работы в местах трения из-за местных перегревов происходит разложение масла, в результате которого в нем вновь появляются легкие углеводороды. Они увеличивают упругость паров и снижают предельный вакуум, создаваемый насосом. Кроме того, вакуумное масло, способное поглощать влагу и окисляться, в процессе эксплуатации теряет первоначальные свойства. Поэтому масло в вакуумных насосах необходимо периодически заменять.

Наряду с масляными насосами в металлургических установках находят применение и сухие механические насосы.

На рис. 4 показан разрез сухого многопластинчатого вакуумного насоса. Большое число пластин, свободно перемещающихся в пазах ротора, при его вращении центробежными силами прижимается к стенкам камеры. Вследствие эксцентричного расположения ротора объем, заключенный между двумя соседними пластинами, стенками камеры и поверхностью ротора, при его вращении все время изменяется, увеличиваясь на стороне впуска и уменьшаясь на стороне выпуска. В результате этого газ сжимается, и между сторонами впуска и выпуска поддерживается перепад давлений. Для предохранения от чрезмерного сжатия газа при работе в области высоких давлений на стороне впуска в корпус вмонтированы предохранительные клапаны.

На металлургических заводах получили распространение одноступенчатые (РВН-25, РВН-50, РВН-75) и двухступенчатые (ДРВН-25, ДРВН-50, ДРВН-75) вакуумные насосы этого типа. Цифры в маркировке насоса указывают его производительность в м³/мин при вакууме 87 и 98% соответственно. Предельный вакуум, создаваемый одноступенчатыми насосами, достигает 98%, двухступенчатыми 99,5%, что соответствует 2,0—0,533-103 Па (15 и 4 мм рт. ст.).

Многопластинчатые вакуумные насосы применяют в качестве вспомогательных для быстрого удаления основного количества газа из больших объемов, а также в качестве самостоятельных в системах, не требующих большого разрежения, но отличающихся большим газовыделением.

Рисунок. 5 Принцип работы двухроторного вакуумного насоса: 1-3 — предохранительные клапаны; а, б, в — последовательные стадии всасывания и выхлопа

В последнее время все более широкое применение находят двухмоторные сухие механические насосы серии ДВН или, как их часто называют за рубежом, насосы Рута (рис. 5).

В рабочей камере такого насоса навстречу друг другу синхронно вращаются две восьмеркообразные лопасти, приводимые в движение через шестеренную передачу от общего вала. Благодаря точному исполнению и регулировке лопасти при вращении не касаются ни друг щруга, ни стенок камеры, сохраняя зазоры порядка десятых долей миллиметра отсутствий трения между движущимися частями позвляет вращать лопасти со скоростью 2500—3000 об/мин, что обеспечивает высокую производительность насосов.

При сжатии газа через неуплотненные зазоры возможен его обратный прорыв. Поэтому коэффициент сжатия газа в этих насосах, как правило, равен примерно 10—50, и давление на впуске определяется давлением выхлопа. Использование двухступенчатых насосов Рута II Комбинации с механическим масляным, подключенным последовательно со стороны выпуска, позволяет получать предельный вакуум порядка 13,33 мПа (10⁴ мм рт. ст.).

В сталеплавильных вакуумных установках широко используют и пароструйные насосы, важным преимуществом которых является отсутствие в них движущихся частей.

Рисунок. 6 Схема работы пароэжекторного насоса: 1 — впускное отверстие рабочего пара; 2 — впускной патрубок откачиваемого газа; 3 — диффузор; 4 — выпускное отверстие; 5 — воздушная камера, 6 — фланец сопла, 7 — паровое сопло; 8 — паровая камера

В связи с этим пароструйные вакуумные насосы более долговечны, как правило, характеризуются высокой производительностью, менее чувствительны к содержанию в откачиваемых газах металлургической пыли и паров воды.

Пароструйные вакуумные насосы по принципу работы в свою очередь подразделяют на пароэжекторные и диффузионные.

Принцип действия пароэжекторного вакуумного насоса основан на турбулентном захвате газа струей рабочего пара. Пар, подводимый под давлением 0,— 3,0 МПа в паровую камеру, через специальное сопло истекает в воздушную камеру. Потенциальная энергия давления пара при этом превращается в кинетическую, и струя пара в воздушной камере движется со сверхзвуковой скоростью. В результате турбулентных завихрений в движение увлекаются близлежащие слои газа. Струя пара и газ попадают в сужающуюся часть диффузора, где скорость движения еще возрастает и происходит более полное перемешивание пара и газа.

В плавно расширяющейся части диффузора движение пара и газа постепенно замедляется, и кинетическая энергия струи вновь превращается в потенциальную энергию давления. Вследствие этого между входом в диффузор и выходом из него поддерживается 4—10-кратный перепад давления. Таким образом, одноступенчатый пароэжекторный вакуумный насос с выхлопом в атмосферу позволяет создавать в воздушной камере разрежение 10,65 — 20кПа (80—150ммрт. ст.). Для получения более низких давлений вакуумный насос должен быть многоступенчатым. Широкое распространение на металлургических заводах пароструйных насосов объясняется дешевизной водяного пара, его однородностью, возможностью практически неограниченного его потребления, позволяющими проектировать пароводяные эжекторные насосы на любую требуемую скорость откачки газа — вплоть до сотен тысяч литров в секунду.

Их можно изготавливать из любых материалов и откачивать любые газы, в том числе агрессивные и загрязненные пылью, причем установка фильтров перед ними необязательна, и поэтому представляется возможность полностью использовать их производительность. Они очень дешевы и просты в эксплуатации, могут работать на бросовом отработавшем паре ТЭЦ и котельных. Для их установки в цехе не требуется дополнительных площадей, так как отдельные элементы насоса могут быть размещены по стенам, колоннам, потолкам как внутри цеха, так и снаружи его.

Рисунок. 7 Схематическое изображени пятиступенчатого пароэжекторного вакуумного насоса 1 — 5 — соответствующие ступени откачки; I — III — промежуточные конденсаторы

В многоступенчатых насосах с целью увеличения их производительности целесообразно устанавливать за эжекторной ступенью промежуточный конденсатор, в котором пар охлаждается водой и конденсируется, а газ откачивается следующей ступенью. Однако в этом случае давление, создаваемое первой ступенью, зависит от температуры воды в конденсаторе, так как давление на выхлопе не может быть меньше давления насыщенного пара охлаждающей воды в конденсаторе. При температуре воды 25—30° С это давление составляет примерно 4 кПа (30 мм рт. ст.). Следовательно, при коэффициенте сжатия 4—10 давление на входе не может быть получено менее 0,4—1,07 кПа (3—8 мм рт. ст.).

Для получения более низкого давления за первой ступенью конденсатор не устанавливают, а давление за ней обусловливается производительностью следующей ступени. Такая установка позволяет получать давление 66,6—133,3 Па (0,5—1 мм-рт. ст.). Устанавливая два, три и более ступеней без конденсации с помощью пяти-шестиступенчатых насосов, можно получать разрежение до 13,33 мПа. Но отсутствие конденсаторов существенно увеличивает расход пара.

В пароэжекторных насосных установках наибольшее распространение получили самые простые так называемые барометрические конденсаторы смешения.

Недостатком конденсаторов этого типа является необходимость отвода воды по барометрическим трубкам высотой более 10 м, обеспечивающим водяной затвор во избежание прорыва в насос атмосферного.

Рисунок. 8 Диффузионный паромасляный вакуумный насос: 1 — система водяного охлаждения корпуса; 4 — ступени сжатия, 5 — кольцевой канал для возврата масла в кипятильник; 6 — впускной патрубок; 7 — выхлопной патрубок; 8 — концентрические паропроводы, 9 — кипятильник; 10 — электроподогреватель; I — зона эжектирования газа; II — зона конденсирования паров масла; III — зона промежуточных давлений, О — газовые молекулы, — пары маславоздуха.

Поэтому эти конденсаторы необходимо размещать на высоте не менее 11 м от уровня воды в дренажном колодце.

При включении пароэжекторных насосов пар подают вначале в последнюю ступень, а затем последовательно включают остальные, заканчивая первой.

Многоступенчатые пароэжекторные насосы широко применяют в установках для внепечной дегазации стали. За рубежом пяти-шестиступенчатые вакуумные насосы, работающие при давлениях 13,33—1,33 Па, применяют и в установках дуговых и индукционных плавильных печей, а также в качестве выхлопных ступеней диффузионных насосов.

Паромасляный вакуумный насос имеет водоохлаждаемый металлический корпус в виде цилиндра с глухим днищем, в которое вставлены паропроводы с соплами. Рабочую жидкость заливают в кипятильник и она подогревается электроподогревателем. Пары жидкости поднимаются по паропроводам к соплам, выходят через них в объем насоса, конденсируются на стенках, и образующийся конденсат по стенкам стекает вниз и вновь попадает в кипятильник.

В результате постоянного испарения и конденсации рабочей жидкости между паропроводами и объемом насоса поддерживается значительный перепад давлений. Вследствие этого, а также вследствие специальной конструкции сопел пар истекает в объем корпуса насоса со сверхзвуковой скоростью. Молекулы откачиваемого газа диффундируют в струю пара, при соударении с более тяжелыми частицами пара получают направленное движение вниз и к стенкам корпуса и скапливаются в зоне конденсации пара. Там они увлекаются в движение следующей ступенью откачки, последовательно сжимаются каждой ступенью, пока не попадут в зону действия механического насоса и удалятся из диффузионного вакуумного насоса.

Предельный вакуум, создаваемый диффузионными насосами, определяется числом ступеней насоса, конструкцией сопел, типом рабочей жидкости и температурой ее нагрева. В зависимости от глубины создаваемого разрежения диффузионные насосы могут использоваться как бустерные или как высоковакуумные.

В качестве рабочих жидкостей для диффузионных вакуумных насосов, применяемых на металлургических заводах, получило распространение специальное вакуумное масло типа Г, а также марок ВМ-1, ВМ-2, ВМ-3, ВМ-5, ВМ-7, представляющее собой продукты перегонки нефти, и кремнийорганические жидкости — силиконы. Серьезными недостатками нефтяных масел является их чувствительность к перегреву и окисляемость при контакте в разогретом состоянии с воздухом. При перегреве происходит разложение масла с образованием гаммы легких углеводородов, в результате чего изменяются упругость паров и характеристики насоса. Окисление масла может вызвать осмоление насоса и резко изменить его характеристики.

Силиконовые масла более однородны по составу и выдерживают длительное нагревание на воздухе до температур 150—200° С, по­этому они более удобны для использования в диффузионных насосах. Однако использование силиконовых масел сдерживается сложностью их получения и более высокой стоимостью.
Читайте также:

• Измерение вакуума
  
• Использование вакуума в металлургии
  
• Способы вакуумирования стали
  
• Обработка стали вакуумом
  
• Удаение газов и летучих примесей

Вернуться в начало раздела: Сталь и ее внепечная обработка
Вернуться на главную: Черная металлургия

emchezgia.ru

Главная / Статьи / Промышленные насосы /

Вакуум-насосами называются машины, которые откачивают воздух или газ из производственной емкости с давлением ниже атмосферного и, сжимая его, выталкивают в атмосферу. По принципу действия все вакуум-насосы можно разделить на следующие основные типы:
1. Объемные насосы, действие которых основано на увеличении объема.
2. Молекулярные насосы, принцип действия которых основан на захватывании молекул газа движущейся поверхностью.
3. Эжекторные и диффузионные насосы. Действие их основано на захвате частиц газа струей пара.
4. Водоструйные насосы, действие которых основано на захватывании молекул газа струей воды.
5. Ионные насосы, принцип действия которых основан на увеличении заряженных частиц газа силами электрического поля.
В нижеприведенной таблице приведены основные параметры вакуум-насосов, выпускаемых промышленностью.

Поршневые вакуум-насосы находят широкое применение в химической промышленности в тех процессах, где требуется давление порядка 5 — 100 мм рт. ст. Эти насосы надежны в работе и просты в обслуживании и могут откачивать газы, содержащие капельную жидкость.

Вращательные масляные насосы также довольно широко распространены в химической промышленности. Они применяются в тех случаях, когда необходимо создать давление порядка 0,5 — 0,001 мм. рт. ст. Эти насосы могут использоваться и в качестве форвакуумных и для откачки больших объемов воздуха от атмосферного давления. Эти насосы могут применяться и в таких химических процессах, как сушка, дистилляция и др. В этом случае насос имеет специальное газобалластное устройство. Вращательные масляные насосы требуют более тщательного ухода и не допускают попадания воды, водорастворимых кислот и щелочей в рабочую камеру насоса.

Вращательные вакуум-насосы со скользящими пластинами применяются в основном для удаления основной массы воздуха или газа из производственных емкостей больших объемов, а также для создания централизованных систем предварительного разрежения на предприятиях химической промышленности. Вращательные вакуум-насосы с жидкостным поршнем широко распространены в химической промышленности. Эти насосы отличаются простотой устройства и обслуживания, долговечностью, могут применяться во всех процессах химической технологии, где требуется давление порядка 25-600 мм рт. ст. Они незаменимы в случае сжатия газов, не допускающих соприкосновения со смазкой, воспламеняющихся при низкой температуре или легком искрообразовании и для других специальных условий.

Пароэжекторные вакуум-насосы в основном используются в тех химических производствах, где необходимо давление порядка 1-100 мм рт. ст. Насосы этого типа находят все большее применение в химической промышленности. Отличительной особенностью этих насосов является то, что в них нет движущихся частей и основным рабочим механизмом является струя пара.

Диффузионные вакуум-насосы, в которых рабочим механизмом является струя паров ртути или масла, применяются в основном в лабораторной практике для получения давления порядка 2×10^-6 — 3×10^-7 мм. рт. ст. Эти насосы могут работать при давлении предварительного вакуума порядка 1 мм. рт. ст.

www.agrovodcom.ru

Принцип работы водокольцевого вакуумного насоса

Суть работы сводится к тому, что насос втягивает в себя различные газы и пары, прогоняет их через собственную систему очистки и отправляет в нужную емкость.

Принцип внутренней работы ВВН

Непрерывное вращение ротора обеспечивает непрерывный процесс очистки, что позволяет экономить время и энергоресурсы.

Виды ВВН

Аппараты могут различаться по конструкции. Существуют

Также существуют

Плюсы использования ВВН на производстве:

ВВН может работать не только с водой, но и газами. В таком случае некоторые детали потребуют замены, так как в газах может быть очень много различных жестких примесей, которые повлияют на состояние различных частей механизма.

Недостатки ВВН:

Еще одним недостатком ВВН можно считать необходимость частой замены уплотнительных колец, так как они повреждаются различными частицами, которые присутствуют в воде, газах и парах. Уплотнительные кольца и сальники всегда должны находиться в рабочем состоянии. Их повреждение или несвоевременная замена может привести к поломке всего насоса.

Ремонт насосов ВВН может заключаться либо в сухой продувке всего насоса, либо в его разборке и чистке или замене всех деталей.

ВВН 1

Существуют разные модификации насосов ВВН -1. Они отличаются друг от друга технически.

ВВН 2

Данные насосы предназначены для откачки химически неактивных газов и парогазовых смесей. В насосах данного типа рабочей жидкостью является вода. Он состоит из

Отличие данного насоса от других типов ВВН заключается в том, что уплотнение вала насоса происходи с помощью манжет, а не сальников. Этот насос также имеет двусторонний подвод и отвод газа от камеры.

Работы по загрузке и разгрузке такого насоса должны соответствовать ГОСТ 12.3.020 – 80. Он в обязательном порядке должен быть установлен на фундамент .

Пуск насоса осуществляется следующим образом:

Ресурс работы данного насоса составляет более 20000 часов.

Кольцевые насосы

Siemens-Schuckert получила первый патент на водокольцевой насос в 1903 году. Конструкция этого насоса была проста, хотя принцип действия крайне нетривиален.
Насос состоит из

Когда колесо начинает вращаться, то вода под действием центробежной силы прижимается к стенкам барабана, образуя кольцо. Вся хитрость насоса в том, что ротор установлен не по центру, он сдвинут в сторону. В результате под колесом образуется серповидное пространство, которое разделено лопастями рабочего колеса на ячейки разного объема. Когда ячейка с краю серповидного пространства, то объем ее мал, но при движении растет — в этот момент она может засасывать воздух. Когда она внизу — объем максимален, но колесо проворачивается, объем ячейки опять уменьшается и воздух в ней сдавливается.

Схема работы жидкосно-кольцевого вакуумного насоса

А – рабочее колесо; В – кругообразный корпус; С-разгон воды в рабочем объеме; D – жидкосный сепаратор; Е – приток чистой жидкости.

Такой насос может одновременно отсасывать газы и подавать сжатый газ в емкость, где давление выше атмосферного.

Детали такого насоса друг с другом не соприкасаются. Именно поэтому износа у такого устройства практически нет и в качестве рабочей жидкости можно использовать только воду. А это в свою очередь гарантирует чистоту сжимаемых газов. Газ в таких насосах также никогда не нагревается, но греется вода, поэтому жидкость должна циркулировать. Вода также способствует очищению очень загрязненных газов, так как все лишние твердые частицы под воздействием центробежной силы приживаются к стенкам и «выходят» из насоса вместе с жидкостью.
Данные насосы применяются для

Кольцевые насосы могут работать как компрессоры. В данном случае мощность насоса и расход воды несколько возрастают.

cialis20.ru

1 Основные особенности

В современном мире создать устройство для откачки воды или газа, а также других веществ и их продуктов распада (даже на молекулярном уровне!) достаточно просто. Тому пример огромное количество подобных аппаратов.

Наиболее технологичным и развитым из таких аппаратов можно с уверенностью назвать вакуумный насос. Промышленные виды вакуумных насосов подразделяются на такие типы, как:

• Вакуумный насос;
• Вакуумный агрегат;
• Вакуумная установка.

Другим наименованием вакуумных моделей является «устройство для откачки», так как данное устройство используется преимущественно для откачки воздуха, различных газов, воды, парогазовых смесей и подобных веществ. Основные характеристики вакуумных насосов таковы:

• Быстрая скорость откачки смесей или воды;
• Величина произведенного вакуума.

Скорость откачки, имеющая символ «S», всегда измеряется в литрах за секунду, и показывает объем откачиваемой среды в одну единицу времени. Объем вакуума измеряется величиной, так называемого остаточного давления, в полости с разреженной атмосферой.

При этом единицами измерения описываемой величины являются: проценты от общего атмосферного давления, кПа, Па и миллиметры ртутного столба (мм.рт.ст).

У вакуумных насосов имеются и подвиды. Такие, как:

• Вакуумный аппарат для создания предельного остаточного давления (характеристики от 1*10-3 миллиметров ртутного столба);
• Высоковакуумные аппараты производящие предельное остаточное давление (характеристики от 5*10- до 5*10-7 миллиметров ртутного столба);
• Вакуумные водокольцевые аппараты.

При этом, как бы сильно на первый взгляд не отличались данные подвиды друг от друга, каждая насосная система работает на одном и том же механизме, общем для всех подвидов. И, как уже писалось выше, существуют более узкие и специфичные версии вакуумных насосов. Такие, как:

• Электрический вакуумный насос (обычно марки «Value»);
• Водяной вакуумный аппарат (как и описанный выше насос, тоже чаще всего марки «Value»);
• Мини-вакуумный насос (как правило, для бытовых нужд);
• Насос доильного предназначения;
• Вакуумные контейнеры «Value», «GE» и т.д.

к меню ↑

1.1 Области применения

Изобретение этих насосов дало человеку возможность решить множество различных ситуаций, которые требовали его вмешательства. Вакуумные насосы и контейнеры применяются в очень многих промышленных областях и решают поистине огромный список задач:

• Защита окружающей среды (очистные контейнеры, фильтры продуктов распада веществ с заводов и т.д., где применяют насосы «Value»);
• Полиграфическое дело (подготовка изображений, их копирование и сканирование, где применяют аппараты «Value» и «2НВР»);
• Пищевая промышленность (обработка продуктов вроде птицы/молока/фруктов, вакуумные контейнеры для упаковки и т.д.);
• Медицинская отрасль (мини-вакуумные приборы для дыхательных аппаратов, мини-вакуумные трубки в стоматологии для откачки крови и слюны);
• Химическая промышленность (перегонка веществ и продуктов их распада, сжатие газов и т.д.);
• Производство керамики и стеклянных изделий, где наиболее часто применяют вакуумные контейнеры «2НВР» и «5ДМ»;
• Деревообрабатывающая отрасль, где применяют аппараты «2НВР» и вакуумные контейнеры.

При этом наиболее популярны бытовые вакуумные насосы «Value» и мини версии вакуумных насосов. Аппараты «Value» весьма распространены в сельскохозяйственном ремесле, тогда как мини-вакуумные устройства применяют преимущественно в медицине. Так, например, без мини-вакуумных устройств не обходится ни один прибор для искусственной вентиляции легких.
к меню ↑

1.2 Преимущества использования вакуумных насосов

Что очевидно, каждая отдельно взятая группа вакуумных насосов, будь то контейнеры или мини аппараты, имеет свои определенные преимущества благодаря конструктивным особенностям, принципа работы и других, менее значимых факторов.

Водокольцевые аппараты, например, отличаются особой прочностью и способны выполнять свою работу при предельно высоких температурах или других подобных тяжелейших условиях. Обычно их применяют для откачивания загрязненных паров, воздуха и газов. Они особенно востребованы при проведении промышленных работ.

Пластинчато-роторные устройства весьма стойки к парам воды, очень компактные и предельно надежны. Они показывают высокую производительность откачки и, при этом, потребляют предельно маленькое количество энергии.

Так называемые «насосы Рутса» показывают мощную производительность, скорость работы и, что очень важно для насосных систем, равномерность откачки носителя. При их работе в сжимаемом газе полностью отсутствуют примеси масла.

Мембранные и спиральные аппараты вакуумного принципа работы используют для проведения работ в агрессивной среде. Однако, в отличие от водокольцевых устойчивых аппаратов, мембранные и спиральные требуют предварительного нанесения специального защитного покрытия на все детали насосной системы.

Винтовые насосные системы отличаются тем, что вообще не потребляют масла и не требуют установки конденсаторов. Кроме того, они прекрасно экономят расход потребляемой энергии.

Вакуумные контейнеры отличаются широтой применения, и некоторые их виды отличаются повышенной мобильностью и возможность легкой транспортировки. Впрочем, такие контейнеры хотя и достаточно защищены, но все же не способны на работу в агрессивной среде как в случае с водокольцевыми аппаратами.

Однако вакуумные контейнеры для таких условий не применяются вовсе. Они используются в быту, на кухне, для сохранения остатков пищи, откладывания запасов, скоропортящихся или нуждающихся в защите вещей.
к меню ↑

2 Принцип работы вакуумной насосной установки

На самом деле принцип работы вакуумных насосных агрегатов не так легок, как может показаться. Нужно начать с того, что тщательный анализ внутреннего устройства насосов создающих вакуум (в том числе мини версий) показывает, что практически все аппараты данного типа работают по методу «вытеснения», что очень похоже на принцип работы объемных насосов.

Объемные насосы, между тем, тоже применяют для водяной откачки и откачки продуктов распада различных смесей.

Производимый вакуум, то есть, если быть точнее, его величина, напрямую зависит от герметичности производственного пространства, что создается рабочими механизмами насоса (золотниками, специальными пластинами и так называемыми «колесами»).

В общем-то, принцип работы такого аппарата сводится к тому, что он должен выполнить два определенных условиях. Первое, это понижение давления в рабочем замкнутом пространстве. Второе, это выполнить предыдущее условие за определенное заданное время. Такие условия одинаково необходимы как для водяной откачки, так и для доильного дела.

При этом последовательность условий должна быть сохранена, как и выполнение каждого из них. Ведь, например, если объем забора определенной газовой среды аппарат выполнит, но при этом не понизит давление до необходимой величины, то необходимо будет использование для корректировки применение форвакуумного аппарата.

А это уже дополнительно снижает давление определенной газовой среды. Собственно, данный принцип работы вакуумного аппарата полностью повторяет технику последовательного присоединения насосов. В последнем случае при обеспечении заданной величины снижения давления устройством, без последующего обеспечения скорости забора, присоединяют другой насос.

Для предотвращения возможных газовых утечек, через имеющиеся зазоры постоянно трущихся деталей вакуумных устройств, применяют так называемое вакуумное масло. Благодаря вакуумному маслу можно уплотнить зазоры, полностью перекрыв их. Кроме того, данное масло является еще и отличным смазочным средством.

Выходит, что механические насосные системы вакуумного принципа работы, в которых применяют данное вакуумное масло и как уплотнитель для зазоров, и как смазку, по факту являются масляными. А вот насосы, где вакуумное масло не применяется, именуют сухими. Наиболее оптимальным вариантом выбора является всегда второй вид насосов, так как они не нуждаются в обслуживании.

Если описать все более кратко, то вакуумные насосы попросту элиминируют газы, в том числе продуктов распада различных веществ, пары воды, воздух и другие вещества из объемов так называемой рабочей камеры устройства. При этом камеры устройства обладают замкнутостью и полной герметичностью.

По мере того, как газы, пары воды и других веществ удаляются, объем полостей устройства изменяется, из-за чего молекулы вещества, которое перекачивает насос, распределяются в необходимом направлении. Более того, принцип работы вакуумных насосов еще и напрямую зависит от типа используемого агрегата.

И, как уже было сказано, такой принцип действия применим для вакуумных насосов, как доильного применения, так и для промышленных насосов по перекачке воды или продуктов распада различных веществ.
к меню ↑

byreniepro.ru

Устройство вакуумного насоса

В отличие от насосного оборудования других видов, вакуумный насос обладает более сложной конструкцией. Он состоит из таких элементов:

• Масляный сепаратор;
• Резервуар для масла;
• Газобалластный клапан;
• Рабочая камера.

В большинстве случаев материалом для изготовления элементов вакуумных насосов служит металл – нержавеющая сталь или алюминий. Некоторые модели, используемые на производстве, выполнены из чугуна, что придает оборудованию прочности и значительно утяжеляет его.

Главным требованием, которое предъявляют к устройству вакуумного насоса, является его герметичность. Поэтому в конструкции прибора находится большое количество прокладок и втулок. Каждая резиновая прокладка защищает конструкцию от протечек масла и попадания внутрь прибора жидкости.

Принцип работы вакуумного насоса

Принцип работы вакуумного оборудования не так прост, как может показаться на первый взгляд. Большинство агрегатов функционируют по принципу вытеснения, чем сильно напоминают эксплуатацию объемных приборов.

Суть работы вакуумного насоса сводится к тому, чтобы понизить давление внутри замкнутого пространства. При чем, сделать это насос должен за определенное время. Последовательность этих условий должна быть сохранена в четко заданном порядке. К примеру, агрегат выполнит забор определенного количества газа, но, если он не понизит давление, то какого-либо результата от эксплуатации прибора не будет. С удалением газов воды и паров, внутренние полости насоса меняются в объеме. В результате этого молекулы перекачиваемого вещества выталкиваются в нужном направлении.

Такой принцип действия вакуумных насосов наиболее эффективен, что позволяет получать высокую производительность агрегата при минимальном потреблении энергии.

Области применения вакуумного оборудования

Изобретение агрегатов для вакуумирования позволило человеку решить массу проблем. Сегодня вакуумные насосы успешно используются во многих сферах, среди которых можно выделить:

• Защита окружающей среды – для этого применяются приборы с очистным фильтром и контейнерами. Они отличаются компактностью и низким уровнем шума;
• Полиграфия – в этой сфере применяется водоструйный насос, помогающий при копировании, сканировании и подготовке изображений;
• Пищевая промышленность – в этой области промышленные насосы эксплуатируются для подготовки фруктов, овощей и мясных изделий, а также для их дальнейшей расфасовки по вакуумным контейнерам;
• Медицина – в этой отрасли применяются мини-вакуумные приборы и трубки для дыхательных путей и откачивания крови;
• Химическая промышленность – здесь форвакуумный насос используется для сжатия газов, а также перегонки веществ и продуктов их распада;
• В хозяйстве – в этой отрасли используется фекальный вакуумный насос, который быстро справиться с очисткой выгребных ям и других резервуаров с нечистотами.
• В спасательных службах – в этой области используется шиберный насос, обладающий высокой мощностью и сравнительно крупными габаритами. Он позволяет выкачивать воду для обслуживания автомобилей, применяемых для пожаротушения.

Вакуумные насосы также нередко используются в строительстве, фармакологии и на нефтедобывающем производстве. Они выкачивают газообразные вещества, очищая основной продукт от посторонних примесей.

Виды вакуумных насосов – классификация оборудования

В связи с большим распространением вакуумных насосов, они могут отличаться между собой конструкцией и некоторыми другими особенностями. Среди наиболее часто используемых агрегатов следует выделить:

• Пластинчато-роторные насосы – эти приборы делятся на масляные и безмасляные устройства. В первом случае рабочая поверхность пластинчато-роторного насоса смазывается специальным вакуумным составом. Во втором случае смазка не требуется. Рабочая камера пластинчато-роторного насоса состоит из двух секций с разным объемом. Движение лопастей и ротора регулирует циркуляцию газа по принципу замещения по очереди внутри каждого отсека. Перемещение газа из одной камеры воздушно-вакуумного насоса в другую способствует открыванию обратного клапана, сквозь который газ попадает внутрь камеры всасывания. Вакуумный насос для воды такого рода может быть одно- и двухроторным. Второй вариант отличается более высокой производительностью, однако потребляет больше электроэнергии;
• Водокольцевые насосы – эти механические устройства очень напоминают приборы первого типа. В их конструкции давление понижается за счет ротора, вращающегося в жидкости. При этом жидкая среда должна регулярно попадать в прибор. Водокольцевой насос обладает массой преимуществ: простотой конструкции, высокой эффективностью и хорошими техническими характеристиками. Такой вакуумный водяной насос требует регулярного обслуживания, что считается его главным минусом;
• Мембранно-поршневые насосы – в этих приборах поршень приводится в действия посредством вала электрического мотора, соединенного с шатуном при помощи эксцентрика. Поршневой насос чаще всего используется для дома. Он отличается бесшумностью и низким потреблением электроэнергии. При этом каждый бытовой насос мембранного типа показывает высокую производительность и обладает скромными габаритами, что позволяет использовать его для откачки воды из узких резервуаров.
• Винтовые насосы – эти агрегаты отличаются тем, что не требуют монтажа компрессора и для их работы не нужно использовать масло. Винтовой насос отличается небольшими габаритами и достаточно высокой производительностью. Нередко в продаже можно найти ручной агрегат, который может использоваться исключительно для выкачивания небольших объемов чистой воды. Винтовой агрегат может быть одноступенчатым и двухступенчатым – второй вариант отличается большими размерами и более высокой мощностью;
• Вихревые насосы – эти приборы могут быть эжекторными или пароэжекторными. Вихревой агрегат используется для поднятия воды из глубоких скважин. Эжекторный прибор отличается длительными сроками эксплуатации, однако потребляет значительное количество электроэнергии, что делает невыгодным его использование в быту. Пароэжекторный насос применяется исключительно в химической промышленности.

Как сделать вакуумный насос – подготовка и план работ

Изготовить агрегат для использования в быту своими руками достаточно просто. Хорошим вариантом самодельного прибора станет вакуумный насос из компрессора от холодильника. Для изготовления потребуется подготовить:

• Компрессор от холодильника;
• Фольга из латуни;
• Стальной уголок, размером 2,5×2,5 см;
• Устойчивые к воздействию масел трубки;
• Кусок линолеума;
• Сварочный аппарат и плоскогубцы;
• Паяльник и ножовка для работы с металлом.

Процесс изготовления насоса своими руками выглядит следующим образом:

1. Вначале потребуется спилить верхнюю часть компрессора ножовкой;
2. Далее нужно извлечь мотор, подвешенный на пружинах внутри корпуса;
3. После этого необходимо соединить медные трубки из корпуса с подготовленными трубками, имеющими устойчивость к маслу. При этом трубки должны состыковаться с плюсом и минусом на моторе. Лишние части потребуется срезать;
4. Разрезанный корпус нужно оборудовать крышкой. В закрытом положении между крышкой и корпусом должны оставаться открытые стыки, чтобы масло могло стекать вниз. Крышку лучше всего изготовить из фольги, применив паяльник. Внешнюю часть элемента нужно обить линолеумом, а к внутренней поверхности прикрепить ребра жесткости.

Какое масло заливать в вакуумный насос – советы специалистов

Как ручной, так и промышленный вакуумный насос, требует замены масла. Оно играет роль смазки агрегата, не давая стираться ротору и поршням устройства. Несмотря на столь важную функцию прибора, далеко не все владельцы вакуумного оборудования знают, какой именно состав заливать в насос. Чтобы выбрать подходящую смазку, требуется соблюдать ряд важных правил:

• Необходимо покупать только то масло, которое не вступает в реакцию с химическими веществами;
• Масло должно обладать повышенной термической стойкостью;
• Окисляемость масла должна быть на минимальном уровне;
• Смазка должна обладать сопротивлением к высыханию.

Далеко не все современные масла обладают всеми этими свойствами. Поэтому покупателю, скорее всего, придется изучить сразу несколько вариантов, прежде, чем он подберет оптимальное средство. В противном случае несоблюдение этих правил приведет к скорой замене вакуумного насоса.

Как проверить вакуумный насос?

Единственной проблемой, которая может возникнуть с вакуумным насосом, является его частичная или полная разгерметизация. Нередко это случается в связи с износом основных элементов прибора. Проверку насоса можно осуществить, как с работающим, так и с заглушенным мотором. Действовать следует по такому принципу:

• Отключите прибор. После этого прислушайтесь, нет ли шипения, которое может создавать выходящий наружу воздух. Если никаких звуков нет, значит, все в порядке;
• Запустите насос. Так как шипящего звука слышно не будет из-за звуков от работающего прибора, то потребуется приложить тонкую ткань. С ее помощью удастся понять, не выходит ли воздух из устройства.

Выполнив эти нехитрые процедуры, владелец насоса сможет определить неисправности прибора и необходимость в его дальнейшем ремонте.

sadovij-pomoshnik.ru

Принцип вакуумного насоса

Вакуумные насосы забирают газы, пары и воздух из объема рабочей камеры, которая обладает таким свойствами как замкнутость и герметичность. По мере того, как газы, пары и воздух постепенно удаляются, объем полостей изменяется в следствии чего, молекулы откачиваемого вещества перераспределяются в нужном направлении.

Вакуумные насосы для воды очень прочные и могут применяться в области максимально высоких температурах. В основном такие насосы используются для откачки пара, газа и воздуха.

Принцип насоса вакуумного типа зависят от типа конкретного агрегата.

Основной принцип работы вакуумного насоса — это работа по вытеснению среды. Величина полученного вакуума напрямую зависит от качества герметичности рабочего пространства, которое создается рабочими органами насоса: пластинами, золотниками и колесами совместно с жидкостью.

Для предотвращения утечек через зазоры деталей при эксплуатации, используют масло для вакуумных насосов. С помощью масла уплотняются зазоры, что позволяет полностью их перекрыть утечки. Исходя из этого следует, что насосные агрегаты, в которых используют вакуумное масло, называются масляными. А насосы, в которых такое масло не применяют, называют сухими.

Принцип вакуумного насоса должен обеспечить два основных условия:
     Снизить давление в замкнутом пространстве до минимального требуемого значения
     Осуществить данную операцию за определенный промежуток времени

Принцип центробежного насоса

Принцип насоса динамического действия основан на передаче кинетической энергии вращения рабочего колеса перекачиваемой жидкости. Это, прежде всего, центробежные насосы и вихревые насосы.

Принцип центробежного насоса заключается в том, что при вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным колесом.

Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая её давление и скорость, т.е. механическую энергию. Приращение энергии в лопастном колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, т.е. от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи насоса. При постоянном числе оборотов каждому значению подачи лопастного насоса соответствует определенный напор. Зависимость напора от подачи графически выражается плавной кривой.

Принцип действия теплового насоса

Принцип теплового насоса основан на работе в замкнутой системе отопления. Работа теплового насоса опирается на эксплуатацию естественных источников тепла из окружающей среды.

Такими источниками тепла могут быть:
     наружный воздух
     тепло водоема (например, озера)
     тепло грунта или грунтовых вод.

Принцип теплового насоса заключен в следующем. Тепловой насос монтируется в систему отопления, которая состоит из нескольких контуров.

1 внешний контур – по этому контуру циркулирует незамерзающий теплоноситель, который берет тепло из окружающего пространства

2 контур с тепловым насосом – теплоноситель отдает свое тепло, а это примерно 4 -7 градусов хладагенту теплового насоса. Температура кипения хладагента составляет минус 10 градусов. Получая тепло хладагент закипает и переходит в газообразное состояние. Закипевший газообразный хладагент поступает в компрессов. Компрессор сжимает хладагент до высокого давления, тем самым повышается его температура. Горячий газ попадает в конденсатор, где отдает свое тепло внутреннему контуру отопления. Отдав тепло сконденсировавшийся хладагент идет дальше по контуру повторяя цикл.

3 контур – внутренний контур отопления получает тепло от горячего хладагента в конденсаторе и использует его для обогрева помещения. Обогрев помещения в этом случае может осуществляться как естественной циркуляцией, т.е. движение жидкости за счет разности давления горячей и холодной воды. Так и принудительно – за счет установки насоса для отопления.

Принцип вихревого насоса

Вихревые насосы обладают значительным преимуществом перед остальными насосами центробежного типа – это принцип самовсасывания жидкости. Для работы насоса в момент пуска он не обязательно должен быть заполнен жидкостью.

Принцип вихревого насоса основан на передаче энергии от лопасти к потоку жидкости. Жидкость подается с боков корпуса к основаниям радиальных лопастей колеса. Вокруг периферии колеса в корпусе выполнен кольцевой канал, заканчивающийся напорным патрубком, по которому жидкость отводится из насоса. Область входных каналов отделяется от напорного патрубка участком, плотно прилегающим к колесу и служащим уплотнением. Жидкость, вошедшая через входное отверстие в насос, попадает в межлопастные пространства, в которых ей сообщается механическая энергия. Центробежные силы выбрасывают её из колеса.

В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через некоторое расстояние вновь попадает в межлопастное пространство, где снова получает приращение механической энергии.

Таким образом в корпуса работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, от которого насос и получил название вихревого.

Принцип роторного насоса

Роторные насосы включают в себя большое количество разновидностей насосов: шестеренные, винтовые, роликовые, пластинчатые, коловратные. Их преимуществом являются компактные размеры, возможность обеспечивать высокий напор и без труда перекачивать вязкие и густые жидкости. Принцип насосов роторного типа – попеременное изменение объемов жидкости то со стороны подводящего, то со стороны напорного трубопровода.

Принцип работы насоса винтового типа основан на возможности создания специального профиля винтов, линия зацепления между которыми обеспечивает полную герметизацию области нагнетания от области всасывания.

При вращении винтов эта линия перемещается вдоль оси. Длина винтов для обеспечения герметичности при всех их положениях должна быть несколько больше шага винтов. Жидкость, расположенная во впадинах винта и ограниченная корпусом и линией зацепления винтов, при вращении винтов вытесняется в область нагнетания.

www.nektonnasos.ru