Вакуум насос

Вакуум — фаза газа, при которой давление ниже атмосферного. Газ разрежается, когда вещество принудительно откачивают из прибора с ограниченным объемом. Устройство, предназначенное для таких целей, — вакуумный насос.

Область применения вакуумных насосов

Вакуумные насосы тратят мало энергии и имеют небольшие размеры. Благодаря им быстро получается разредить среду. Устройства используют в различных отраслях:

химическая и нефтеперерабатывающая, чтобы поддерживать соответствующие условия для протекания реакции и разделения составов;

фармацевтическая, чтобы быстро сушить продукцию;
текстильная, чтобы сушить изделия без увеличения температуры;
во время дегазации металлов и прочих материалов, когда создают детали с однородной структурой;
пищевая отрасль — во время расфасовки продуктов из рыбы, мяса, а также молочных напитков;
во время вакуумирования холодильной и прочей аппаратуры, у которой повышенные критерии к отсутствию влажности;
для оптимальной работы автоматических конвейерных линий, где захватами выступают специальные присоски;
в лабораториях производственных и научных отделов;
в медицине во время использования дыхательных аппаратов, в кабинетах стоматологов;
в полиграфии, когда требуется закрепить термопленку.

Принцип работы вакуумных насосов

Вакуум формируется, когда механическим способом удаляют соединения из закрытого пространства. Это можно осуществить разными методами.

Функционирование насоса струйного типа базируется на выносе молекул газа с паровой либо водяной струей, которые имеют большую скорость и вылетают из эжектора. Дополнительно подключаются по бокам патрубки, чтобы создавалось разрежение.

Достоинство такого механизма заключается в том, что в нем нет двигающихся элементов. Минусы — низкий коэффициент полезного действия и перемешивание соединений.

Наиболее популярным является механический вариант устройства. В нем основной элемент является вращающимся либо двигается возвратно-поступательно. При этом периодически создается внутри механизма пространство, которое заполняется газовой смесью из патрубка с дальнейшим его выталкиванием через отверстие выхода. Конструкции таких насосов могут быть разными.

Основные разновидности вакуумных насосов

Во время производства устройств для формирования вакуума применяют детали из пластмассы и металлов, которые обладают устойчивостью к химическому влиянию перекачиваемых веществ. Кроме того, элементы конструкции должны обладать достаточной прочностью. Обязательно подгоняют все узлы, проверяют герметичность, чтобы поверхности не пропускали обратно газы.

Выделяют несколько типов насосов, которые используют для дома и других целей.

Водокольцевые

Водокольцевой тип вакуумного насоса представляет собой одну из разновидностей жидкостно-кольцевых устройств, которые используются, чтобы разрежать циркуляцию чистой воды.

Прибор имеет цилиндрическую форму и ротор с лопатками, который вращается с помощью вала, который смещен от центра. Перед тем как включать устройство, его наполняют жидкостью. Когда запускается двигатель, крыльчатка разгоняет ее по стенкам корпуса. Между водой и роторным механизмом формируется серпообразная зона вакуума. В нее направляется газ из патрубка. Лопатки направляют его вдоль вала, и он выходит через отверстие.

Подобные типы устройств используют еще для того, чтобы частично очищать газ, когда он активно контактирует с жидкостью. Дополнительно присутствуют приспособления для откачки воды.

Применение жидкости как рабочей поверхности дает следующие плюсы:

Вода, когда вращается внутри устройства, не дает газу возвращаться.
Все детали устройства, когда постоянно вращаются, омываются водой, так что уменьшается трение, снижается их температура.
Подобный механизм редко нуждается в ремонтных работах и обладает долгим периодом эксплуатации. Кроме того, он потребляет немного электрической энергии.
Контакт с газами, которые содержат капли жидкости и небольшие механические примеси, не влияет на состояние оборудования.

Последний факт особенно важен при применении подобных устройств для откачивания воздуха из емкостей, которые содержат влагу. Используют их в кондиционерах, холодильных установках перед тем, как заполнять их фреоном.

Пластинчато-роторные

Насос пластинчато-роторного типа имеет корпус в виде цилиндра. Он отшлифован внутри. Сам ротор располагается в нем, при этом оси у них не совпадают. В роторе есть специальные двигающиеся пластины. Они прижаты к корпусу пружинами, так что внутри имеется сектор с пустым пространством.

Когда включается двигатель, то газы начинают двигаться.В патрубке-приемнике всегда формируется разрежение, а в напорном механизме — избыток давления.

Чтобы трение у пластин уменьшалось, их делают из материалов антифрикционного типа, а также применяют специальные масла с малой вязкостью. У таких насосов повышенная восприимчивость к чистоте газа или жидкости, которые перекачиваются, так что требуется периодически осуществлять очистку конструкции.

Мембранно-поршневые

У мембранно-поршневых вакуумных насосов главной деталью служит гибкая мембрана, которая связана с механизмом рычагов. Его делают из материалов композитного типа, которые обладают стойкостью к нагрузкам. Края мембраны фиксируются к корпусу, а центр будет выгибаться.

К достоинствам такого механизма относится возможность использовать пневматический привод для контакта со взрывоопасными веществами, долгий срок применения, легкость регулирования расходов, экономичность, высокая герметизация, отсутствие остатков смазки и пр.

Винтовые

Функционирование винтовых вакуумных насосов основывается на том, что газ либо жидкость вытесняются вдоль вращающегося винта. Конструкция включает 1-2 ротора винтовидного типа, привод и статор. Из-за высокого качества устройство является недешевым. К преимуществам относится то, что уровень шума невысокий и есть способность перекачивать среды, которые содержат механические включения.

Вихревые

Вакуумные устройства вихревого типа похожи на центробежные насосы и подобное оборудование. Конструкция включает колесо и лопасти, которые вращаются на валу. Отличие заключается в патрубке-приемнике. Он располагается снаружи корпуса, а не возле центральной оси.

Такие насосы просто использовать и легко ремонтировать. Но при этом специалисты указывают на то, что у них низкий коэффициент полезного действия. Кроме того, они восприимчивы к попаданию примесей механического типа.

Ремонт вакуумного насоса

Ремонт вакуумного насоса – сложный технологический процесс, требующий от специалиста необходимой квалификации и опыта. Следует заметить, что устройства данного типа отличаются высоким ресурсом и надёжностью. Однако, во избежание непредвиденных сбоев и поломок, требуется проведение плановых профилактических осмотров агрегата и замены изношенных деталей.

Существует множество причин, по которым агрегат может выйти из строя, например, агрессивность среды, износ деталей, интенсивность использования, но, благодаря несложной конструкции агрегата, зачастую возможно произвести ремонт вакуумного насоса своими руками.

Распространённые виды неисправностей

Несмотря на надёжность и высокий ресурс вакуумного агрегата, как и любой другой технике, такому насосу требуется уделять внимание, а именно проводить профилактические осмотры, своевременно заменять изношенные детали. Самыми уязвимыми компонентами конструкции являются сальники, шланги и мембраны, поэтому этим деталям следует уделить особое внимание. Корпус же насоса может прослужить многие годы без появления дефектов.

Наиболее часто встречающимися неисправностями вакуумного насоса являются:

механический износ эластичных деталей, таких как сальники и мембраны;
устройство не выключается;
неравномерная интенсивность потока жидкости;
самопроизвольное включение насоса;
агрегат выходит из строя вследствие нехватки масла.

Механический износ деталей

Интенсивная эксплуатация насоса на предельных режимах, старение полимеров, естественное истирание расходных элементов приводит к механическому износу деталей, что приводит к выходу вакуумного насоса из строя.

Большая часть производителей насосного оборудования поставляют с агрегатом специальные ремкомплекты, которые позволяют устранить поломку в кратчайшие сроки, а также отличаются универсальностью. К примеру, в автомобилестроении широко применяется ремкомплект вакуумного насоса Т4 модели, ставший популярным среди автомобилистов благодаря хорошему соотношению цена-качество и надёжности. В состав комплекта входят клапаны насоса, мембрана и различные элементы крепления. Это те детали, которые наиболее подвержены износу при работе устройства, однако также в некоторые ремкомплекты входит помпа.

Проблемы с включением и выключением агрегата

Если насос самопроизвольно включается, можно сделать следующие выводы:

Неисправен датчик давления – в таком случае требуется его замена, данный элемент не подлежит ремонту;
при работе оборудования происходит захват воздушной массы – требуется тщательный осмотр системы на предмет нарушения герметичности, а также проверить уровень жидкости там, где происходит её забор;
нехватка давления в баке – информация о текущем давлении отображается на манометре, который входит в состав изделия;
требуется замена резиновой мембраны. Определить неисправность можно, нажав на ниппель в заднем отсеке бака – если выходит жидкость, мембрана неисправна.

Эти неисправности в работе оборудования также являются причиной неравномерной подачи жидкости.

Плохое качество перекачиваемой жидкости или неотрегулированное реле может вызвать проблему с отключением насоса: неисправное изделие может производить перекачку жидкости, даже не уменьшая производительность, однако не выключаться, когда это требуется.

Если речь идёт о системе водоснабжения дома, то причина может быть в перенасыщении воды кальценированными солями, а при работе автомобильного вакуумного насоса – в наличии инородных фракций, которые забивают отверстие регулирующего реле. Если же даже прочистка отверстия реле и его регулировка не решает проблему, то следует обратиться к профессионалам для проведения тщательной диагностики и ремонта насоса.

Также распространённой является проблема с включением насосного оборудования из-за некорректной подачи электропитания, либо загрязнения контакта датчика. В первом случае, при проблемах с электропитанием насоса, следует передать решение проблемы профильным специалистам, а во втором случае можно самостоятельно почистить контакт. Неисправность электродвигателя также является причиной проблемы с включением изделия, данная неисправность легко определяется характерным запахом гари. К сожалению, двигатель не подлежит ремонту в большинстве случаев, а значит, потребуется его замена.

Повреждение вакуумного насоса из-за нехватки смазочного масла

На скорость износа насоса в значительной степени влияет качество масла и маслоснабжение. Поэтому недостаток маслоснабжения и плохое качество смазочного масла является одной из самых распространённых причин выхода агрегата из строя. Объясняется это тем, что при нехватке масла в системе может возникнуть негерметичность, вследствие чего не достигается необходимое разрежение. Старое и уже отработанное масло содержит много загрязнений, приводящих к преждевременному износу вакуумного насоса. Для более подробного ознакомления с темой ниже представлено видео о важности масла в системе насоса.

Ремонт пластинчато-роторных вакуумных насосов

Работу с герметичным пространством обеспечивают агрегаты пластинчато-роторной схемы, они классифицируются на модели с применением масляного уплотнителя и устройства сухого типа. Масляные вакуумные насосы требуют частого технического обслуживания, предусматривающего регулярную замену смазочного масла, фильтра масляного тумана, а также подшипников, уплотнителя и роторных лопаток.

Устройства сухого типа работают без смазочного масла, поскольку рабочие пластины насоса выполнены из антифрикционных материалов, что сокращает частоту замены деталей до двух лет эксплуатации.

Типичной проблемой для пластинчато-роторных насосов является загрязнённое или окисленное масло, выработавшее свой ресурс, что вызывает ухудшение его смазывающих свойств. На мощности установки негативно сказывается наличие воды в масле, поскольку это приводит к образованию пара при откачке. Уменьшить процессы окисления при эксплуатации позволяет применение силиконовых масел.

Как правило, сервисный ремонт пластинчато-роторного вакуумного насоса следует проводить каждые 3000 часов, включая замену смазочного масла. Рабочие лопатки необходимо проверять на наличие дефектов, например, трещин, и, в случае значительного износа, производить их замену.

Типичные неисправности устройства данного класса во многом совпадают с общими для вакуумных насосов, описанными выше, однако есть и свои особенности:

Присутствие сильного шума при эксплуатации;
Заклинивание деталей механизма;
Чрезмерный нагрев в процессе работы

Заклинивание деталей устройства возможно при проникновении внутрь инородных частиц, а также коррозионных процессов от оседания конденсата.

К причинам увеличения шума работы можно отнести пониженную мощность двигателя, дефектами пластин, подшипников, а также в случае применения неподходящего вида масла.

Перегрев агрегата происходит вследствие нарушения вентиляции, появления засора в воздухозаборном устройстве, а также клапанах или фильтрах, низкий уровень смазочного масла. Помимо этого, высокая температура окружающей среды приводит к ускорению перегрева насоса.

Следует отметить, что, во избежание полного выхода устройства из строя, лучше доверить ремонт сложного технического устройства профессионалам.

Ремонт водокольцевых вакуумных насосов

Отличительной чертой водокольцевых вакуумных насосов является простота и надёжность конструкции, в основе которой лежит принцип разряжения воздушной и газовой среды при помощи водного кольца. В конструкции отсутствуют трущиеся детали, что в свою очередь обеспечивает хорошие шумовые и вибрационные характеристики, а также значительно снижает общий износ деталей. В насосах данного типа основные рабочие детали не соприкасаются с корпусом. Также данные устройства маловосприимчивы к попаданию абразивных частиц и обеспечивают высокую долговечность компонентов.

Несмотря на все достоинства данного типа агрегатов, они тоже подвержены различным нарушениям работы и неисправностям:

Протечка рабочей жидкости;
Нарушения в формировании вакуума;
Повышение шумовых и вибрационных воздействий при работе вакуумного насоса.

Нарушение работы изделия может быть связано с недостаточным количеством воды в камере насоса. Решением этой проблемы может быть восстановление необходимого уровня воды, необходимого для нормальной эксплуатации. Также препятствием в работе вакуумного насоса может быть загрязнение рабочих механизмов. Устранить данную проблему можно либо продувкой системы сжатым воздухом или разборкой и непосредственной чисткой каждого агрегата.

Недостаточность в формировании вакуума может быть вызвана износом уплотнительных колец, вследствие чего воздушная смесь попадает в рабочую камеру насоса. Для решения этой проблемы нужно проверить крепление сальников или заменить уплотнители.

Более серьёзный ремонт подобного типа агрегатов должен производиться высококвалифицированными специалистами.

Самостоятельное изготовление вакуумного насоса

Насос можно соорудить собственноручно. Для того чтобы откачивать воздух из емкости с небольшими размерами, можно воспользоваться медицинским шприцом либо ручным насосом для велосипедов (его придется немного модернизировать). Если применяют большие емкости, то лучше всего подойдут приборы с электрическим приводом.

Для создания вакуумной конструкции рекомендуется использовать компресс от холодильника (можно воспользоваться старым). Он перекачивает газы и при небольшом изменении сможет формировать разрежение.

Алгоритм действий:

Обрезать ножовкой для металла 2 медные трубки, которые подходят к компрессору.
Демонтировать устройство вместе со схемой электропитания.
На патрубок из меди, который выходил из конденсатора, поместить дюритовый шланг соответствующего диаметра. Его другой край зафиксировать на вакуумируемой таре.
Чтобы соединение было герметичным, рекомендуется воспользоваться хомутом либо скруткой из проволоки.
Подключить насос к электросети.

Остается только проверить работу оборудования.

Источник: VodaSovet.ru

Область применения вакуумных насосов

Вакуум широко применяется в различных технических устройствах. Он позволяет снизить температуру кипения для воды или химических жидкостей, произвести удаление газов из материалов, требующих повышенной однородности состава, создать стерильные условия обработки и хранения. При небольших габаритах и экономичном расходе энергии современные вакуумные насосы позволяют быстро достигать глубокой степени разрежения. Они применяются в самых разных процессах и сферах деятельности:

в нефтеперерабатывающей и химической промышленности для поддержания необходимых условий протекания реакций и разделения получаемых смесей;
при дегазации металлов и иных материалов для создания деталей с однородной структурой и отсутствием пор;
в фармацевтике и текстильной промышленности для быстрой осушки изделий без повышения температуры;
в пищевой промышленности при расфасовке молока, соков, мясных и рыбных продуктов;
в процессе вакуумирования холодильного и иного оборудования с повышенными требованиями к отсутствию влаги;
для нормального функционирования автоматических конвейерных линий, использующих в качестве захватов вакуумные присоски;
при оборудовании производственных и научно-исследовательских лабораторий;
в медицине при эксплуатации дыхательных аппаратов и стоматологических кабинетов;
в полиграфии для фиксации термопленок.

Принцип работы вакуумных насосов

Вакуум создается при механическом удалении вещества из замкнутого пространства. Технически это реализуется различными способами. Принцип работы вакуумного насоса струйного типа основан на уносе молекул газа потоком воды или пара, вылетающим с высокой скоростью из сопла эжектора. Его схема предусматривает подключение бокового патрубка, в котором создается разрежение.

Преимуществом такой конструкции является отсутствие движущихся деталей, а недостатком – перемешивание веществ и низкий КПД.

В технике наибольшее распространение получили механические агрегаты. Работа вакуумного насоса с вращающейся или движущейся возвратно-поступательно основной деталью заключается в периодическом создании внутри корпуса расширяющегося пространства, заполнении его газом из приемного патрубка с последующим выталкиванием через выходное отверстие. Конструктивное устройство вакуумного насоса при этом может быть самым разнообразным.

Основные разновидности вакуумных насосов

При изготовлении устройств для создания вакуума используются металлические и пластмассовые материалы, устойчивые к химическому воздействию перекачиваемой среды и обладающие достаточной механической прочностью. Большое внимание уделяется точности подгонки узлов и герметичности контакта поверхностей, исключающей обратный проскок газов. Здесь приводится перечень основных видов вакуумных насосов, различающихся между собой конструкцией и принципом действия.

Водокольцевые

Водокольцевой вакуумный насос является одним из вариантов жидкостно-кольцевых агрегатов, используя для создания разрежения циркуляцию чистой воды. Он имеет вид цилиндра с оснащенным лопатками ротором, вращающимся на смещенном от центра валу. Перед началом работы его заполняют жидкостью.

При пуске двигателя крыльчатка разгоняет воду по внутренним стенкам корпуса. Между ней и ротором образуется серповидная область вакуума. В нее устремляется газ из приемного патрубка насоса. Движущиеся лопатки перемещают его вдоль вала и выбрасывают через выходное отверстие. Агрегаты этого типа часто применяются еще и для частичной очистки газа за счет его интенсивного контакта с водой.

Использование жидкости в качестве рабочего органа дает множество преимуществ.

Вода, вращающаяся в пространстве между ротором и корпусом насоса, исключает вероятность обратного проскока газов, заменяя собой уплотнения и снижая требования к точности изготовления деталей.
Все вращающиеся части насоса постоянно омываются жидкостью, что уменьшает трение и улучшает теплосъем.
Такие устройства редко требуют ремонта, имеют длительный срок службы и потребляют минимум электроэнергии.
Работа с газами, содержащими капли воды и мелкие механические примеси, не оказывает негативного влияния на техническое состояние оборудования.

Последнее обстоятельство важно при использовании таких насосов для откачки воздуха из емкостей, содержащих влагу. Их применяют для кондиционеров и иных холодильных установок при вакуумировании системы перед заполнением их фреоном.

Пластинчато-роторные

Такие насосы имеют цилиндрический корпус с тщательно отшлифованной внутренней поверхностью и расположенный внутри него ротор. Их оси не совпадают, поэтому боковой зазор имеет разную величину. В состав ротора входят специальные подвижные пластины, которые прижимаются пружинами к корпусу и делят свободное пространство на сектора переменного объема. При включении двигателя газы приходят в движение так, что в приемном патрубке всегда создается разрежение, а в напорном – избыточное давление.

Для уменьшения трения пластины изготавливаются из антифрикционных материалов или применяются специальные маловязкие масла. Насосы этого типа способны создавать достаточно сильный вакуум, но они чувствительны к чистоте перекачиваемой жидкости или газа, требуют регулярной чистки и загрязняют продукт следами смазки.

Мембранно-поршневые

Рабочим органом насосов данного принципа действия служит гибкая мембрана, связанная с рычажным механизмом. Она изготавливается из современных композитных материалов, устойчивых к механическим нагрузкам. Ее края прочно крепятся в корпусе, а центральная часть под действием электрического или пневматического привода изгибается, попеременно уменьшая и увеличивая пространство внутренней камеры.

Изменение объема сопровождается всасыванием и выталкиванием поступающих газов или жидкостей. При совместной работе в противофазе двух мембран обеспечивается непрерывный режим перекачки. Система клапанов регулирует правильное распределение и направление потоков. Механизм не имеет вращающихся или трущихся деталей, контактирующих с перекачиваемым продуктом.

К преимуществам таких насосов следует отнести:

отсутствие загрязнения продукта смазкой или механическими загрязнениями;
полную герметичность, исключающую утечки;
высокую экономичность;
легкость регулирования расхода;
длительную эксплуатацию в сухом режиме, которая не вредит конструкции;
возможность использовать пневматический привод для работы во взрывоопасной среде.

Винтовые

Принцип работы винтовых насосов основан на вытеснении жидкости или газа вдоль вращающегося винта. Они состоят из привода, одного или двух роторов винтообразной конфигурации и статора соответствующей формы. Высокая точность изготовления деталей не позволяет перекачиваемой среде проскакивать назад. В результате на выходе насоса образуется избыточное давление, а на приеме – вакуум.

Подобное оборудование из-за высоких требований к качеству изготовления стоит недешево. Его нельзя долго держать на «сухом» режиме.

Основные достоинства таких насосов:

равномерность расхода;
низкий уровень шума;
способность перекачки жидкости с механическими включениями.

Вихревые

Вихревые вакуумные насосы своей конструкцией напоминают центробежное оборудование. Они также имеют рабочее колесо с лопастями, вращающееся на центральном валу. Принципиальное отличие заключается в расположении приемного патрубка на внешней окружности корпуса, а не в районе центральной оси.

Минимальный зазор между крыльчаткой и корпусом обеспечивает устойчивое движение перекачиваемой жидкости в необходимом направлении. Агрегаты этого типа способны создавать достаточно высокое давление нагнетания и обладают самовсасывающим эффектом. Эти насосы просты в эксплуатации, легко ремонтируются и отлично зарекомендовали себя при перекачке газожидкостных смесей, но у них низкий КПД. Они чувствительны к попаданию механических примесей, способных привести к быстрому износу крыльчатки.

Самостоятельное изготовление вакуумного насоса

Если вы не готовы нести затраты на приобретение заводского оборудования, попробуйте сделать вакуумный насос своими руками. Для откачки воздуха из емкости небольшого объема может сгодиться медицинский шприц или слегка модернизированный ручной велосипедный насос.

Рассмотрим вариант изготовления вакуумной установки из компрессора старого холодильника. Он уже предназначен для перекачки газа и при минимальном ремонте сможет создавать разрежение. Ваши действия будут предельно просты:

на некотором расстоянии от компрессора обрезать ножовкой по металлу две медные трубки, подходящие к нему;
демонтировать компрессор вместе со схемой электропитания или заменить ее вместе с пусковым реле на новую по аналогии со старой;
на медный патрубок, который шел от конденсатора, надеть дюритовый шланг подходящего диаметра и соединить его другим концом с вакуумируемой емкостью;
для герметичности соединения можно использовать штатный хомут или воспользоваться скруткой из стальной проволоки;
выполнить подключение вакуумного насоса к электрической сети и после пуска по выходу воздуха из второго медного патрубка убедиться в его правильной работе.

Важно! Компрессор холодильника не предназначен для эксплуатации во влажной среде, поэтому надо следить, чтобы на него не попадала вода.

Источник: tehnika.expert

Разновидности вакуумных насосов

Вакуумные насосы делятся на различные виды, по определенным параметрам. Для начала обозначим разделение по конструктивным особенностям, в зависимости от применения масла в устройстве насоса. Здесь выделяют два вида: масляные и сухие насосы.

Масляные вакуумные насосы. Такие насосы являются более производительными и надежными. Масляная смазка способствует более длительному сохранению работоспособности всех деталей насоса. Также масло выполняет своеобразную герметизирующую роль, что позволяет улучшить производительность. Кроме того, наличие смазки позволяет вакуумному маслосмазываемому насосу функционировать при более низких температурах.
Сухие вакуумные насосы. Такой тип насосов являются менее надежными и производительными, однако, в некоторых ситуациях они являются оптимальным решением для выполнения конкретных задач. Например, в некоторых процессах категорически не допускается наличие в воздухе масляных испарений. Также такие насосы не требуют особого обслуживания, что позволяет устанавливать их в труднодоступных местах.

С точки зрения конструктивных решений, вакуумные насосы делятся на объемные и динамические. Начнем с объемных, они бывают нескольких видов:

Поршневые. Основным плюсом такого насоса является его эффективность. Поршень способен создать вакуум от 35 до 80 мбар . вместе с этим, он неприхотлив к условиям, в которых будет проходить его эксплуатация. К недостаткам такой конструкции можно отнести шум, вибрацию и ограничения по расходу;
Диафрагменные (мембранные вакуумные насосы). Такой агрегат создает вакуум путем деформации мембраны, которая находится внутри рабочей камеры. Конструкция может иметь одну ступень (создает вакуум до 200 мбар ) или две (создает вакуум до 18 мбар );
Насосы с качающимся поршнем. Эта конструкция сочетает в себе компактность мембранной конструкции и производительность поршневой. Одноступенчатая конструкция создает вакуум до 70 мбар . двухступенчатая до 18 мбар . Единственным существенным минусом конструкции является ограничение по объему перегоняемого воздуха. Самая мощная версия такого насоса сможет перекачать всего 70 л/мин;
Центробежные лопастные. Обладают целым рядом преимуществ, таких как компактность, сравнительно тихий режим работы, более слабая вибрация и, самое главное, стоят такие устройства значительно дешевле остальных. Но максимальны уровень вакуума всего 50-300 мбар . Бывают исключения, некоторые модели способны создать вакуум до 1 мбар, но это большая редкость;
Центробежные винтовые. Такие насосы способны создавать вакуум такого же уровня как и поршневые агрегаты, однако, работают практически без пульсаций;
Динамические насосы осуществляют свою работу за счет кинетической энергии. Главным отличием таких насосов является способность обеспечивать большой объемный расход. Но такие насосы склонны к утечкам, поэтому их не применяют в местах, где необходим высокий уровень вакуума.

Принцип работы вакуумных насосов

Основная задача любого вакуумного насоса, независимо от его вида, — это вытеснение. Проще говоря, насос должен оставить рабочую площадь без различных газов, испарений и воздуха. Задача насоса — создать требуемый уровень вакуума за определенное количество времени. Это достигается путем изменения объема рабочей камеры.

Принцип действия вакуумных насосов зависит еще от способа удаления газа из откачиваемого объекта или среды, а следовательно от конструкции насоса.

Выделяют две основные группы вакуумных насосов:

Газоперемещающие вакуумные насосы — газ из откачиваемого объема, поступающий во всасывающие отверстие, перемещается в проточной части насоса и выбрасывается через нагнетательное отверстие;
Газопоглощающие вакуумные насосы — удерживают газ внутри или на поверхности поглощающих элементов, но требуют регенерации, когда поглощающая способность материала исчерпана.

Принцип работы вакуумного насоса ВВН

Водокольцевой вакуумный насос работает за счет жидкость, именно создает герметичность. В корпусе такого насоса находится ротор, он смещен вверх относительно центра корпуса. К этому ротору прикреплено колесо, на котором находятся лопасти. В рабочем режиме корпус наполняется водой, и эти лопасти за счет центробежной силы захватывают воду, а затем отбрасывают ее в сторону. Из-за большой скорости работы насоса выбрасываемая вода образует что-то наподобие кольца, это и служит рабочей камерой насоса, что и служит предметом создания герметичности.

Лопасти колеса делят камеру на несколько частей, через которые будет проходить газ. При таком процессе происходит его постепенное сжатие, газ будет проходить тот же цикл несколько раз, пока не достигнет требуемых характеристик.

Насосы ВВН обладают рядом преимуществ, они стойки к загрязнениям, не выделяют токсичных газов и просты в устройстве. Но они требую должного ухода, периодической замены подшипников.

Устройство вакуумного насоса

Основные элементы вакуумного насоса:

Маслоотделитель;
Масляный бак;
Устройство газобалланса ;
Вакуумный отсек.

Насос, как правило, изготавливается из прочных материалов, многие элементы выполнены из сплавов алюминия или нержавеющей стали. Ключевые элементы (например, поршень) выполнены из серого чугуна. Это добавляет прочность устройству, но, к сожалению, значительно утяжеляет конструкцию. Главным требованием к устройству насоса всегда была герметичность. Вакуумный насос не должен пропускать воздух, для этого используются различные прокладки в конструкции. В то же время и насос не должен выпускать из себя пары масла и прочие химические элементы.

Безмасляный вакуумный насос

Такие насосы используются в местах, где их последующее обслуживание будет затруднительным и в местах, где требуется идеально чистый воздух. Вместо масла, для смазки элементов конструкции, используется вода. А основные элементы насоса изготавливаются из прочных видов пластика и подобных материалов. Ключевые элементы насоса (подшипники) заполняются специальной графитовой смазкой, которой хватает на весь срок их службы.

Такие насосы работаю на ровне с масляными, они способны перекачивать жидкость, пар, различные газы, кислоты и даже щелочь. Безмасляная конструкция возможна практически для всех вариантов вакуумных насосов. Особенное распространение сухие вакуумные насосы получили в области металлургии. Сухие вакуумные насосы повлияли на развитие области термической обработки металлов. Благодаря им промышленность освоила качественное нанесение пленки на свои изделия.

Масляные вакуумные насосы

При должном обслуживании, такие насосы во всем превосходят безмасляные аналоги. Масло выполняет функцию герметика и препятствует утечкам. Также масло положительно влияет на срок службы всех элементов механизма вакуумного насоса. Масляные насосы не могут использоваться с целью откачки смесей на основе пара, так как эти пары будут конденсироваться на деталях агрегата, а далее снова превратятся в пар, когда нагреются. Рабочий поток постоянно будет загрязняться выделениями масла из насоса.

В корпусе масляных вакуумных насосов никогда не возникает коррозии.

Винтовой вакуумный насос

Для примера можно взять немецкий образец от компании Busch Cobra -VR с двумя винтовыми валами, которые вращаются в противоположных направлениях. Воздух всасывается и перемещается к точке нагнетания, при этом осуществляется его всасывание. Винты и роторы не касаются друг-друга и корпуса агрегата, что позволяет обойтись без смазки. Охлаждение насоса происходит путем распыления воды. Также такие насосы работают бесшумно и не создают вибрацию.

На примере вакуумного насоса Busch Cobra рассмотрим средние характеристики таких насосов:

Перекачка — 35000 литров в минуту;
Остаточное давление — 20 мБар ;
Мощность двигателя — 55 кВт;
Скорость работы двигателя — 13000 оборотов в минуту;
Шумность — 79 децибел;
Размеры (миллиметры) — 2226/880/898;
Вес — 2 тонны.

Сферы применения вакуумных насосов

Вакуумные насосы широко востребованы в различных отраслях промышленности. В пищевой среде они активно используются для очистки и упаковки продуктов. В химии они служат для удаления различных газов, которые вызывают коррозию или даже взрывы, а также для производства пластика. Активно вакуумные насосы применяются в медицине, производстве бумаги, крупных производствах и даже в сфере экологии.

Ключевые области применения вакуумных насосов:

энергетика и металлургия;
производство полупроводников, фотоэлементов, микроэлектроники и другой технологически сложной продукции;
нефтяной, химической, пищевой, фармацевтической и аэрокосмическая промышленность;
процессы вакуумной плавки, сварки, сушки, формовки и упаковки;
автомобилестроение и т.д.

Преимущества и недостатки вакуумных насосов

🟢 К основным преимуществам вакуумных насосов можно отнести их надежность, достаточно высокие показатели по экологичности , высокую скорость работы, высокий уровень ремонтопригодности, автономность. Кроме того, вакуумные насосы могут легко объединяться в оду общую установку и, сравнительно, работают без лишнего шума и вибрации.

🔴 Из существенных недостатков таких насосов стоит отметить только их привередливость к перекачиваемым жидкостям и газам. Такие насосы зачастую требуют практическим идеальной чистоты веществ.

Источник: zen.yandex.ru

История развития вакуумной техники

Началом научного этапа в развитии вакуумной техники можно считать 1643 г., когда Торричелли впервые измерил атмосферное давление. Около 1650 года Отто фон Герике (Otto von Guericke) изобретает механический поршневой насос с водяным уплотнителем. Изучалось поведение различных систем и живых организмов в вакууме.

Наконец, во второй половине XIX в. человечество шагнуло в технологический этап создания вакуумных приборов и техники. Это было связано с изобретением ртутно-поршневого насоса в 1862 году и потребностью в вакуумировании со стороны нарождающейся электроламповой промышленности. Начинают изобретаться такие вакуумные насосы: вращательный (Геде, 1905), криосорбционный (Дж. Дьюар, 1906), молекулярный (Геде, 1912), диффузионный (Геде, 1913); манометры: компрессионный (Г. Мак-Леод, 1874), тепловой (М. Пирани, 1909), ионизационный (О. Бакли, 1916).

В СССР становление вакуумной техники началось с организации вакуумной лаборатории на ленинградском заводе «Светлана». Началось бурное развитие электроники и новых методов физики.

Принципы работы

Объёмные насосы осуществляют откачку за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. В основном они используются для получения предварительного разрежения. К ним относятся поршневые, жидкостно-кольцевые, ротационные (вращательные). Наибольшее распространение в вакуумной технике получили вращательные насосы.

К высоковакуумным механическим насосам относятся: пароструйные насосы (парортутные и паромасляные), турбомолекулярные насосы. Молекулярные насосы осуществляют откачку за счёт передачи молекулам газа количества движения от твёрдой, жидкой или парообразной быстродвижущейся поверхности. К ним относятся водоструйные, эжекторные, диффузионные молекулярные насосы с одинаковым направлением движения откачивающей поверхности и молекул газа и турбомолекулярные насосы с взаимно перпендикулярным движением твёрдых поверхностей и откачиваемого газа.

Классификация

Вакуумные насосы классифицируют как по типу вакуума, так и по устройству. Область давлений, с которой имеет дело вакуумная техника, охватывает диапазон от 10⁵ до 10⁻¹² Па. Степень вакуума характеризуется коэффициентом Кнудсена , величина которого определяется отношением средней длины свободного пробега молекул газа к линейному эффективному размеру вакуумного элемента Lэф. Эффективными размерами могут быть расстояние между стенками вакуумной камеры, диаметр вакуумного трубопровода, расстояние между электродами прибора.

Вакуумные насосы по назначению подразделяются на сверхвысоковакуумные, высоковакуумные, средневакуумные и низковакуумные, а в зависимости от принципа действия — на механические и физико-химические. Условно весь диапазон давлений для реальных размеров вакуумных приборов может быть разделён на поддиапазоны следующим образом:

Низкий вакуум

λ << Lэф

Kn ≤ 5·10⁻³

Давление 10⁵…10² Па (10³…10⁰ мм рт.ст.)
Средний вакуум

λ ≥ Lэф

5·10⁻³ < Kn < 1.5

Давление 10²…10⁻¹ Па (10⁰…10⁻³ мм рт.ст.)
Высокий вакуум

λ > Lэф

Kn ≥ 1.5

Давление 10⁻¹…10⁻⁵ Па (10⁻³…10⁻⁷ мм рт.ст.)

Сверхвысокий вакуум

λ >> Lэф

Kn >> 1.5

Давление 10⁻⁵ Па и ниже (10⁻⁷…10⁻¹¹ мм рт.ст.)

Классификация насосов по конструктивному признаку

Механические
- Поршневые (в том числе ртутно-поршневые)
- Диафрагменные
- Пластинчато-роторные (в том числе водокольцевые)
- Винтовые
- Рутса
- Золотниковые
- Спиральные
Магниторазрядные
Струйные
- Паромасленные диффузионные
- Паромасленные бустерные
Сорбционные
Криогенные

Вакуумные насосы также делят по физическим принципам их работы на газопереносные насосы и газосвязывающие насосы. Газопереносные насосы транспортируют частицы либо через некий рабочий объем (Поршневые насосы), либо путем передачи механического импульса частице (за счет столкновения). Некоторые насосы нуждаются в молекулярном течении переносимого вещества, другие — в ламинарном. Механические насосы подразделяются на объёмные и молекулярные.

Применения

Для получения той или иной степени вакуума требуются соответствующие насосы или их комбинация. Выбор насоса определяется родом и количеством пропускаемых насосом газов и диапазоном рабочих давлений насоса и его параметрами. Не существует такого насоса, с помощью которого можно было бы обеспечить получение вакуума во всем диапазоне давлений с приемлемой эффективностью.

Для улучшения этой статьи желательно^?:

Источник: dic.academic.ru

Вакуум насос

Область применения вакуумных насосов

Принцип работы вакуумных насосов

Основные разновидности вакуумных насосов

Водокольцевые

Пластинчато-роторные

Мембранно-поршневые

Винтовые

Вихревые

Популярные производители

Ремонт вакуумного насоса

Распространённые виды неисправностей

Механический износ деталей

Проблемы с включением и выключением агрегата

Повреждение вакуумного насоса из-за нехватки смазочного масла

Ремонт пластинчато-роторных вакуумных насосов

Ремонт водокольцевых вакуумных насосов

Рекомендации по техническому обслуживанию и ремонту

Самостоятельное изготовление вакуумного насоса

Область применения вакуумных насосов

Принцип работы вакуумных насосов

Основные разновидности вакуумных насосов

Водокольцевые

Пластинчато-роторные

Мембранно-поршневые

Винтовые

Вихревые

Самостоятельное изготовление вакуумного насоса

Разновидности вакуумных насосов

Принцип работы вакуумных насосов

Принцип работы вакуумного насоса ВВН

Устройство вакуумного насоса

Безмасляный вакуумный насос

Масляные вакуумные насосы

Винтовой вакуумный насос

Сферы применения вакуумных насосов

Преимущества и недостатки вакуумных насосов

История развития вакуумной техники

Принципы работы

Классификация

Классификация насосов по конструктивному признаку

Применения

Другие статьи по теме:

Добавить комментарий Отменить ответ