Для осуществления большинства химических процессов требуется создать определенные условия, одним из которых является отсутствие давления внутри отдельной системы. В ее основе лежит вакуумный насос. Это устройство применяется во множестве сфер производства: химическая, нефтегазовая и другие виды промышленности, где посредством него в замкнутой системе откачивается воздух, тем самым доводя уровень давления до нуля.
Вакуумный насос работает по следующему принципу: его движущаяся часть периодически изменяет объем внутренней камеры. На современном рынке представлено достаточно широкое разнообразие подобных устройств, отличающихся конструкцией, предназначением, рядом технических параметров и так далее. К примеру, рабочая часть имеет несколько вариантов исполнения в зависимости от вида насоса.
Именно поэтому, стоит рассмотреть, какие изделия бывают и в чем заключаются особенности каждого из них.
Виды вакуумных насосов
Сегодня на рынке можно встретить следующие виды вакуумных насосов:
Пластично-роторный с масляным уплотнителем
Данный насос обладает преимуществом перед остальными подобными агрегатами в том, что он создает вакуум в диапазоне от 0,1 до 800 мБар. При этом за один час работы устройство откачивает от 4-х до 1600 куб.м. воздуха.
В основе насоса лежит ротор. Именно он отвечает за откачивание воздуха. К ротору прикреплены 2 пластины, прижатые к боковым стенкам посредством пружин.
Самым популярным считается двухступенчатый пластично-роторный насос. Благодаря наличию 2-х камер (воздух подается сначала в первую, а затем поступает во вторую, после чего попадает в выходной коллектор), такой агрегат создает более разреженную среду. Однако и одноступенчатые насосы находят свое применение.
Сухой пластинчато-роторный или безмасляный
Создаваемый насосом вакуум находится в пределах 100-1013 мБар. За час агрегат выкачивает от 3-х до 500 куб.м. воздуха. Особенностью такого устройства является то, что для его работы не требуется масло. То есть, весь откачанный воздух не загрязняется дополнительно масляными парами. Кроме того, не нужно регулярно обрабатывать элементы конструкции смазкой.
В последнем как раз и кроится основной недостаток подобных насосов. В первую очередь отсутствие смазки сказывается на производительности. Кроме того, агрегат быстрее нагревается, а значит, его следует на время отключать для остывания. И, в конце, владельцу приходится часто менять рабочие лопатки.
Применяется сухой пластинчато-роторный насос в основном в тех сферах, где необходимо исключить возможность попадания капель масла на продукцию (пищевое производство, типография и так далее).
Кулачковые
Кулачковые насосы способны создавать вакуум до 200 мБар. Их производительность составляет 950 куб.м./ч. Такие наносы откачивают воздух при помощи 2-х «кулачков», вращающихся друг относительно друга. Между ними движется рабочая среда.
Как и предыдущие, кулачковые насосы не требуют смазки. Поэтому имеют аналогичные ограничения: быстро нагреваются, частая замена элементов и низкий уровень создаваемого вакуума.
Водокольцевые
За час водокольцевые агрегаты выкачивают до 300 куб.м. воздуха, создавая вакуум в пределах от 33 до 1013 мБар. Они отличаются простой конструкцией и способны работать с загрязненными и опасными потоками.
Несмотря на то что подобные насосы являются первым подобным изобретением, они до сих не вышли из употребления. При этом для их работы требуется подача воды и достаточно большое количество электроэнергии.
Конструкция агрегата включает в себя круглый барабан, в котором располагается ротор с насаженными лопатками. Для работы насоса необходимо частично заполнить этот барабан водой. Когда он включается, жидкость под действием центробежной силы распределяется по стенкам.
Сам ротор находится на некотором расстоянии от центральной части барабана, благодаря чему около него образуется полость, разделяемая лопатками на несколько ячеек. После запуска насоса ротор начинает двигаться, за счет чего возникает между указанными ячейками разница давления, благодаря которому воздух всасывается.
Поршневые
Поршневые насосы обычно имеют компактные размеры. Производительность таких агрегатов измеряется в литрах за минуту и находится в диапазоне 3,3-78. Несмотря на свои габариты, поршневые насосы создают довольно неплохой уровень вакуума, а также способны заменить компрессор.
Среди недостатков подобных устройств выделяют высокий уровень шума, создаваемый при работе. Кроме того, поршни, которые отвечают за изменение давления, достаточно быстро выходят из строя. Сферой применения таких насосов обычно являются исследовательские разработки.
Как выбрать вакуумный насос
При выборе вакуумного насоса следует уделять внимание его основным характеристикам:
Давление
В параметрах насоса указывается 3 типа давления:
- Давление у выхода, или предварительный вакуум. Этот показатель является важным вначале работы.
- Рабочее. Представляет собой входной показатель, определяемый в зависимости от конкретных условий, в которых проводится работа.
- Конечное, или предельное. Уровень давления, получаемый в закрытых емкостях.
Скорость
Он показывает количество объема выкачиваемого воздуха за единицу времени при заданном давлении.
Объем жидкости, необходимой для охлаждения насоса.
Расход энергии
Этот показатель демонстрирует как уровень потребления электроэнергии, так и количество жидкости, идущей на охлаждение.
Определяясь с выбором насоса, в первую очередь необходимо понять, для каких конкретных целей аппарат будет использоваться. Также важно выяснить, какое требуется давление, и с какими объемами воздуха устройство станет работать.
К примеру, поршневые насосы отличаются достаточно простой конструкцией, просты в использовании и способны перекачивать потоки, в которых содержится небольшое количество жидкости. За счет таких особенностей они востребованы в химической промышленности. Помимо этого, поршневые насосы подходят для производств, где необходимо установить давление на уровне 5-100 мм рт. ст.
Для дистилляции, сушки и других подобных процессов применяются вращательные маслянистые аппараты. Главной особенностью таких устройств является то, что они способны создавать пониженное давление (начиная от 0,001 мм рт. ст.) и откачивать воздух в больших объемах. Дополнительно такие насосы оснащаются газобалластным или другим оборудованием. Однако важным условием их работы является полное отсутствие какой-либо жидкости в откачиваемом воздухе.
Одним из наиболее популярным насосом является пластинчато-роторный. Они менее требовательны к условиям эксплуатации, легки в обращении. В их конструкции предусмотрены пластины, посредством которых возможно удаление больших масс воздуха. Такие насосы нередко применяют в химической промышленности для создания предварительного разрежения.
Цены на вакуумные насосы для откачки воздуха
Так как на рынке представлен достаточно широкий ассортимент вакуумных насосов, соответственно, их цена между отдельными моделями может существенно различаться. Сегодня самый дешевый агрегат оценивается примерно в 2-3 тысячи рублей. За водокольцевой насос придется отдать не менее 5 тысяч рублей.
К примеру, аппарат НВР-16ДМ, способный за одну секунду перекачать до 16 литров, обойдется в 35 тысяч рублей. В 10 раз дешевле (3,5 тысячи рублей) стоит 2НВР-01Д. Правда, он перекачивает только 0,12 литра в секунду. Между ними по цене можно расположить агрегат ВВН1-0,75. Его стоимость составляет 15 тысяч рублей, а максимальная производительность равна 0,75 куб.м./мин.
Источник: teplonasos-ptz.ru
Особенности насоса для откачки воздуха
В зависимости от сферы применения, потребностей в мощности, вакуумные насосы отличаются своими характеристиками. Основные параметры, которые являются показательными при выборе устройства:
- объем воздуха, который насос откачивает за определенное время при допустимом давлении;
- объем входного (заборного) отверстия, который влияет на скорость работы;
- уровень давления при входе и выходе воздуха (максимально допустимый);
- рабочее давление, создаваемое вакуумным насосом (средний показатель между минимальным и максимальным);
- остаточный уровень давления без выпуска воздуха (минимальный показатель);
- уровень минимального рабочего давления;
- энергозатратность за единицу времени;
- объем антифриза, необходимый для охлаждения системы;
- время, за которое насос выходит на рабочую мощность (от момента запуска до начала работы).
Характеристики общие, присущие всем вакуумным насосам, могут изменяться в зависимости от вида прибора для откачки воздуха и принципа его работы.
Принцип работы вакуумного насоса
Вакуумные воздушные насосы создают пониженное давление в рабочем отсеке, что приводит к принудительному вытеснению молекул воздуха. Такой принцип используется в промышленности, медицине, где требуется в кратчайшие сроки удалить лишнюю жидкость из сырья и обеспечить ускоренную сушку материалов.
Качество и скорость работы механизма зависит напрямую от степени герметичности рабочего отсека или камеры. Для этой цели производители используют различные уплотнители и фильтры для очистки.
Не все типы агрегатов способны работать в агрессивной среде и откачивать загрязненный воздух.
Где применяется вакуумный насос
Область применения воздушных насосов от бытовых маломощных моделей до высокоскоростных промышленных с максимальным показателем вакуума достаточно обширна. Агрегаты используются:
- В медицине – для дезактивации анестетиков, в хирургическом операционном инструментарии. По принципу создания отрицательного давления работают аспираторы, отсосы. Существует вакуум-терапия при лечении ран.
- В пищевой промышленности – для вакуумной заморозки и сушки зерна, производства сухофруктов, упаковки продуктов и жидкостей, очистки рыбы и птицы.
- В химической промышленности – для удаления ядовитых газов и соединений, ускорения процесса сушки фармацевтических препаратов, сжатия взрывоопасных веществ для безопасной транспортировки.
- В текстильной промышленности для обработки тканей и исходного сырья, при производстве вязальных машин.
- В лесопромышленном секторе – заготовка, хранение древесины.
- В полиграфии при очистке пигментов.
- В лакокрасочной промышленности, чтобы снизить температуру кипения смесей.
- В быту применяются портативные вакуумные насосы для удаления воздуха из банок с консервацией и пищевых контейнеров.
Кроме того вакуумное оборудование используют в очистных сооружениях, при производстве стекла и пластика.
Какие бывают вакуумные насосы
Типы вакуумных агрегатов отличаются принципом работы и конструктивными особенностями. Зависит, какое именно физическое явление используется в работе вакуумного насоса. Особо распространены механические, струйные, сорбционные, ионные.
Механические делятся на:
- поршневые;
- многопластинчатые;
- водокольцевые;
- конструкции Рутса.
Струйные бывают:
- эжекторные;
- вихревые;
- парортутные;
- средневакуумные и низковакуумные.
Сорбционные вакуумные насосы:
- магниторазрядные (ионные);
- криогенные;
- адсорбционные;
- конденсационные.
Ионные вакуумные насосы – сложные устройства, потребляющие много электроэнергии. Поэтому они используются не часто, более распространены в качестве дополнительных элементов другой системы.
Для создания вакуума наиболее подходящими считаются механические агрегаты: роторные, жидкостно-кольцевые и поршневые.
Роторные механизмы способны создавать низковакуумную среду, средневакуумную и высоковакуумную.
Рабочие механизмы прибора, которые требуют смазки вакуумными смесями, называются масляными. Если смазка не предусмотрена – то сухими. Смазка играет роль уплотнителя для большей герметизации.
Пластинчато-роторный с масляным уплотнителем
Масляный вакуумный насос не отличается скоростной работой. Используется в небольших помещениях. Считается максимально надежным.
Способен создавать сильный вакуум за счет масляной прослойки, которая обеспечивает более сильное прилегание ротора к внутренним стенкам цилиндра.
Принцип работы вакуумного агрегата с масляным уплотнителем: к вращающемуся ротору прикрепляются пластины, всасывание воздуха происходит при вращении ротора через входное отверстие – патрубок.
Благодаря различным размерам и мощности, а главное – надежности, такие модели используются гораздо чаще на мелких производствах по упаковке продуктов или жидкостей, в автомастерских при проверке системы на герметичность.
Масляные модели откачивают не только воздушные смеси, но и смеси с примесями жидкости.
Сухой пластинчато-роторный насос
Работает так же, но детали внутри механизма не обрабатываются масляной жидкостью. Такие агрегаты не столь мощные и не способны создавать глубокий вакуум. Срок службы сухих роторных вакуумных механизмов меньше, чем масляных.
Вакуумные насосы сухого типа применяются для откачки воздуха без конденсирующих паров. В агрессивной среде не применяется. Объемы герметичных емкостей маленькие.
Кулачковый
Это сухие вакуумные насосы, не применяющие смазочных материалов. Работают без охладительных жидкостей.
Преимуществом кулачковых вакуумных приборов является их продолжительная работа без необходимости ремонта.
Это объясняется конструкцией механизма, в котором детали не соприкасаются друг с другом и не создают трения.
Кулачковые агрегаты применяются с целью создания очищенного от загрязнений вакуума.
Водокольцевой
Корпус цилиндра водокольцевого вакуумного насоса заполнен жидкостью – обычно водой. Роторные пластины при вращении отбрасывают воду к стенкам цилиндра. Рабочая жидкость участвует в процессе теплообмена, который происходит при нагнетании воздуха в камеру и его сжатии. При этом вода нагревается, и ее необходимо постоянно менять.
Жидкостнокольцевые механизмы очень долговечны и надежны по нескольким причинам:
- не имеют трущихся деталей, поэтому нет износа;
- вода выполняет роль смазки;
- малое количество составляющих деталей;
- нет масляных насосов;
- все имеющиеся детали легко заменяются.
Стоимость водокольцевых приборов невысокая благодаря простоте сборки и небольшому количеству деталей. Длительное время оборудование может работать без проверок.
При наличии песка и пыли в нагнетаемом воздухе, детали водокольцевого насоса через некоторое время могут частично стираться.
Поршневой
Принцип работы вакуумного насоса в движении поршня во внутреннем цилиндре. Объем цилиндра попеременно меняется, создавая низкое давление, что приводит к всасыванию воздуха в рабочую камеру.
Производительность агрегата зависит от рабочего объема камеры, который находится между максимальным и минимальным положением поршня в цилиндре.
Для облегчения трения в данном механизме применяются смазочные материалы. При использовании поршневого насоса для работы следует узнать, какие именно виды масла необходимо применять, так как при работе с различными веществами необходимо менять вид масла.
Есть возможность установить специальные фильтры, которые захватывают масляные пары и выжигают их.
Поршневые масляные насосы имеют большую производительность, нежели сухие. Но сухие компрессоры для откачки воздуха создают более чистый вакуум. В безмаслянных механизмах лопатки работают по самосмазывающемуся принципу.
Самый примитивный пример поршневого насоса – медицинский шприц.
Как выбрать вакуумный насос
Чтобы правильно выбрать вакуумный насос, необходимо знать, с какими веществами и в каких условиях будет работать оборудование: это будут ядовитые газы, которые необходимо нейтрализовать, или грязный воздух с пылью и песком. Важен объем емкостей, из которых необходимо будет удалять воздух, а также качество вакуума.
Давление
Давление в насосе для вакуумной помпы – важный показатель. От него зависит, какие объемы воздуха можно откачать за определенный промежуток времени. И насколько этот процесс будет энергозатратным.
Также следует иметь ввиду, при каком минимальном давлении насос может начинать работу.
Скорость
Если временные рамки ограничены и за определенное время требуется создать необходимый уровень вакуума, то следует обратить внимание на такой показатель, как скорость откачки.
Технологический процесс может строго ограничивать время, но это не всегда необходимо.
Высокоскоростные промышленные насосы потребляют огромное количество электроэнергии.
Бытовые вакуумные насосы для откачки воздуха не работают с такой производительностью, при этом время откачки увеличивается.
Расход энергии
Для домашних целей и мелкого производственного бизнеса желательно выбирать модель с низким потреблением электроэнергии. Поэтому необходимо оптимальноеи соотношение между скоростью откачки и расходом электричества.
Цены на вакуумные насосы
Отечественные производители продают свою продукцию по более низким ценам. Однако качество изделий не страдает.
Самыми дорогими бытовыми приборами являются жидкостно-кольцевые вакуумные насосы для откачки воздуха. Их стоимость примерно в два раза выше, чем поршневых и роторных.
Некоторые типы вакуумного оборудования требуют дополнительных расходов на замену масла для определенного вида работ.
Виды самодельных насосов
В домашних условиях можно переделать любое насосное оборудование и соорудить довольно мощный вакуумный насос.
Если делать с нуля, то есть покупать все детали для сборки, получится дорого. Поэтому в качестве основы рекомендуется брать компрессоры из-под холодильников, автомобилей, аквариумов.
Подойдет даже простой шприц.
В быту вакуумные насосы применяются для консервации и сохранения продуктов – круп, сушеных грибов, для сушки картофеля и других овощей. Пригодится в гараже для определения протечек в тормозной системе автомобиля.
Также можно наглядно демонстрировать ребенку основы физики и астрономии при помощи вакуумной камеры, созданной насосом.
Самодельные вакуумные насосы могут быть как ручными, так и электрическими, смотря какое приспособление взято за основу.
Переделка автомобильного насоса
Чтобы переделать автомобильный насос для накачки шин, его нужно разобрать и собрать наоборот. Необходимые материалы:
- ручной автомобильный насос;
- клапан, который пропускает воздух из нагнетающего компрессора в любую емкость – можно использовать аквариумный.
Этап №1. Разобрать насос и повернуть манжетку наоборот, чтобы воздух не накачивался, а выкачивался. Собрать детали в обратном порядке.
Этап №2. Необходимо установить клапан между насосом и шлангом.
Важно! При хорошей герметизации всех компонентов на стыках и соединениях, такое простое устройство может откачивать до 75% имеющегося воздуха.
Вакуумный насос с помощью компрессора
Использование компрессора в качестве основы для вакуумного насоса позволяет получить мощное устройство, которое за минуту может откачивать до 350 л воздуха (возможно и больше – зависит от мощности компрессора).
Необходимо будет пересмотреть движение воздуха в компрессоре и переделать его с помощью дополнительной детали в вакуумный насос. При этом сохраняются функции компрессора и добавляется функция насоса.
Необходимые материалы:
- компрессор с электроприводом и ресивером;
- дополнительная деталь с двумя кранами, которая вставляется между воздушным фильтром компрессора и мотором. Один конец детали имеет резьбу по размеру фильтра, другой – по размеру входа в компрессор. Боковой вход соединяется при помощи резиновой трубы с вакуумной камерой. Все входы имеют краны, позволяющие перекрывать по необходимости определенные воздушные каналы;
- вакуумная камера, для которой можно приспособить старый газовый баллон, или сделать самому из плотных материалов – металл, ДСП;
- резиновая труба с наконечником для подсоединения к вакуумной камере;
- деталь с краном вместо нижней пробки ресивера.
Процесс соединения:
Установить вместо пробки ресивера деталь с краном, которая дает возможность работать устройству в режиме компрессора и вакуумного насоса. Деталь покупается в магазине сантехники.
Вместо воздушного фильтра установить деталь, также купленную в сантехническом магазине, но дополнительно модифицированную переходниками.
Одеть шланг с переходником и закрутить воздушный фильтр, чтобы получилось вот такое соединение.
Другой конец герметично подключить к вакуумной камере из какого угодно прочного материала. Подсоединять через переходник с краном.
Когда все детали в сборе, можно пробовать настраивать оборудование на различные режимы – вакуума и компрессора.
- Режим компрессора – закрыть нижний кран под ресивером. Открыть кран на фильтр, закрыть на вакуумную камеру.
- Режим вакуумного насоса. Открыть нижний кран для выхода воздуха из ресивера. Открыть на вакуумную камеру, закрыть на фильтр.
Вакуумный насос из холодильника
Вакуумный насос для откачки воздуха своими руками можно изготовить из старого компрессора, который раньше использовался в холодильнике.
Для этого нужны:
- Компрессор.
- Сварочный аппарат.
- Железные профиля для ножек.
- Болгарка для удаления лишних деталей с компрессора.
- Реле запуска от холодильника.
- болт с гайкой для масляной пробки.
Этап №1. Установить компрессор в правильном положении и приварить куски профиля в качестве ножек для устойчивости оборудования. Обрезать болгаркой крючки от пружин.
Установить реле. Ориентироваться по стрелке – она должна быть направлена вверх. В противном случае мотор будет выключаться. Подсоединить провода. Вырезать в верхней части корпуса отверстие и приварить гайку от болта.
Этап №2. Залить масло внутрь компрессора. Проверить уровень и включить механизм на некоторое время, чтобы детали внутри компрессора смазались. Можно установить прибор для измерения вакуума, чтобы убедиться в действии устройства.
Вакуумный насос из аквариумного компрессора
Нагнетать воздух может также аквариумный компрессор. Как откачать воздух при помощи такого механизма? Необходимо его переделать, вернее поменять местами клапана и сделать отверстие для выкачанного воздуха.
Этап №1. Разобрать корпус аквариумного компрессора и детали с клапанами.
Этап №2. Поменять местами клапана, отрезать угол корпуса и подвести шланг. Собрать в обратном порядке.
Этап №3. Использовать трубку для отвода воздуха. Для этого просверлить отверстие в корпусе. Трубку посадить на клей.
Возможные поломки вакуумного компрессора
Вакуумные насосы – надежное оборудование, но при несоблюдении правил эксплуатации могут выходить из строя некоторые детали.
Наиболее распространенные поломки вакуумного оборудования:
- двигатель не запускается;
- высокий уровень шума при работе;
- нет достаточной мощности;
- заклинило пусковой механизм.
Конденсат во внутреннем механизме приводит к образованию ржавчины, которая впоследствии засоряет масло и препятствует нормальной работе.
Если мотор еще холодный, а откачиваемый воздух теплый или горячий, то водяные пары превращаются в воду и смешиваются с маслом. При этом масло теряет свои свойства, что приводит к поломке мотора.
Чтобы снизить вероятность попадания конденсата в масло, необходимо до начала работы прогревать механизм.
Газобалластный вентиль должен быть открыт, чтобы жидкость вытекала наружу. По возможности не откачивать горячий воздух приборами, которые для этого не предназначены.
Агрессивные вещества воздействуют на внутренности прибора, что может привести к разрушению деталей и попаданию их в мотор. Для работы в тяжелых условиях есть специальные вакуумные насосы, которые имеют защиту в виде мощных фильтров или внутренней смазки.
Длительное использование прибора может привести к стиранию некоторых деталей. Процесс может идти быстрее, если воздух насыщен пылью и твердыми частицами, а очистной фильтр отсутствует или поврежден.
Некоторые виды работ требуют определенного типа масла. Если масло не соответствует, процесс работы нарушается и приводит к поломке механизма.
Недостаточное количество масла или его загрязнение также сказывается на работе насоса.
Сильное нагревание вакуумного насоса обусловлено плохой вентиляцией.
Устранение неполадок
Чтобы прибор работал долго и без перебоев, необходимо изучить инструкцию по эксплуатации и следовать всем пунктам. Особенно это касается маслозаполненных механизмов. По инструкции масло необходимо менять по прошествии определенного количества рабочих часов. На сколько именно рассчитан прибор – сказано в инструкции.
Важно! Самодельные вакуумные насосы требуют замены масла каждые 6 месяцев, или чаще, если работает прибор много.
Поломанные внутренние детали требуют замены. Фильтры также необходимо менять, чтобы мощность не снижалась. Иногда возникает необходимость разобрать прибор и проверить внутреннее состояние механизма на предмет загрязнений и коррозии. Такие явления как сломанный подшипник могут привести к разгерметизации и утечке масла. В таком случае плохо закрепленные детали необходимо заменить или приварить аналогичные из обычных болтов.
Независимо от того, куплен вакуумный насос или собран вручную, он требует ухода и бережного отношения. Особенно, если он выполняет работу каждый день по несколько часов. При соответствующем уходе оборудование способно прослужить долго без необходимости ремонта.
Источник: stroim.guru
Все что нужно знать о вакуумных насосах для откачки воздуха
Изобретение вакуумных насосов дало человеку возможность справляться с достаточно специфичными нетривиальными задачами. За довольно короткий период их произвели в огромных количествах. Сейчас вакуумные насосы чрезвычайно распространены и используются для решения огромного количества задач.
Сухой вакуумный насос для откачки воздуха и газов
В данной статье будут рассмотрены устройства для откачки воздуха с помощью вакуума. Вы узнаете принцип их работы, особенности конструкции, а также познакомитесь с наиболее распространенными видами вакуумных насосов.
1 Особенности вакуумных насосов для откачки воздуха
Всё вакуумное оборудование, для более понятного ознакомления, имеет смысл рассматривать как некое подобие компрессоров, которые в процессе работы выполняют уменьшение атмосферного давления, а не нагнетают его.
Как вы знаете, повышение давления воздуха в замкнутом пространстве получается в результате его сжатия, в результате чего количество столкновений между молекулами за отдельно взятый промежуток времени растет, вакуум же – наоборот, получается в результате сведения числа столкновения молекул между собой к минимуму.
На практике, вакуум, посредством воздушно вакуумного насоса, создается в результате принудительного удаления молекул воздуха из герметичного пространства (рабочей камеры насосы).
Откачка воздуха из замкнутой среды приводит в результате увеличение его плотности (сжимания), и дальнейшего выброса к напорному патрубку, что приводит к уменьшению абсолютного давления оставшегося в системе воздуха. Как только давление в ней приближается к минимальным показателям атмосферного столбика, считается, что технический вакуум создан.
Интересной особенностью оборудования для создания вакуума, которую обязательно необходимо учитывать при его выборе, является то, что ни один насос для откачки воздуха не может изменить давление ограниченной системы, больше, чем на показатель номинального атмосферного давления воздуха.
А атмосферное давление, как известно, разнится в зависимости от конкретно взятого места (от температуры воздуха и высоты над уровнем моря, если быть точным). Что из этого следует на практике: оборудование, способное создавать разрежение давления в 730 мм ртутного столбца, при атмосферном давлении, допустим, 700 мм ртутного столба (возьмем для примера Читу).
Мобильный бытовой вакуумный насос с манометром
Сможет обеспечить разрежение воздуха на: 730×700/760 = 672 мм.рт.ст. Взятый для расчета показатель 760 мм.рт.ст – это стандартное атмосферное давление при температуре в 15 градусов, на территории, находящейся на уровне моря.
То есть, при выборе насоса для откачки воздуха вам нужно знать номинальное давление на вашем рабочем месте, и производить подбор техники исходя из этого показателя – так как стоимость вакуумных насосов растет в прямом соотношении к их мощности, излишки которой, могут быть попросту не востребованными
1.1 Принцип работы вакуумных насосов
Принцип работы вакуумных насосов заключается в откачке газов (воздуха), из герметичной рабочей камеры. В процессе откачки воздуха происходит изменение объема полостей замкнутой системы, в результате чего в ней происходит перераспределение молекул воздуха. То, каким образом выполняется откачка, зависит непосредственно от типа агрегата.
Большая часть вакуумных насосов работает по методу вытеснения, при котором, качество понижения давления в рабочей камере напрямую зависит от уровня её герметичности, которую могут нарушить даже малейшие механические загрязнения.
Для создания максимально герметичной рабочей камеры, производители используют самые разнообразные технологии уплотнения, при этом, обязательной частью любого вакуумного насоса является механический фильтр, который очищает перекачиваемую среду от пыли и твердых частиц.
Существует три этапа фильтрации, для каждой из которых нужен отдельный фильтр: масляный фильтр, воздушный фильтр на всасываемый воздух и выхлопной фильтр, который удаляет пары масла из выхлопных газов вакуумных насосов.
Принцип работы насосов для откачки воздуха схож с технологией, лежащей в основе функционирования воздушных компрессоров.
Пластинчато-роторный вакуумный насос
Главным отличием между ними является то, что вакуумный агрегат выполняет всасывание воздуха в герметичную систему, и последующее его удаление, при котором, давление воздуха на всасывающем патрубке обязательно меньше, чем существующее атмосферное давление, а при максимальных показателях вакуума оно вообще приближено к нулю.
Остальные отличие между воздушными вакуумными насосами и компрессорами следующие:
- Вакуумные агрегаты не могут создавать давление, разница которого с номинальным атмосферным давлением больше, чем 760 мм. рт. ст;
- Количество воздуха, который выкачивает из системы вакуумник, с каждым тактом откачки уменьшается, по мере уменьшения давления в замкнутой системе, в то время как компрессор обладает постоянной производительностью;
- Поскольку количество воздуха, при высоких показателях вакуума, которое проходит через насос минимальное – все тепло, которое выделяется во время работы насоса, рассеивается в середине корпуса агрегата, что делает его устойчивым к перегреву, в отличие от компрессора.
2 Виды и их отличия
Классификация вакуумных насосов осуществляется исходя из их конструктивных особенностей. Выделяют механические, струйные, сорбционные и магниторазрядные устройства.
Механические вакуумные агрегаты (наиболее распространенные в бытовом и мелком промышленном использовании насосы) делятся на такие группы:
2.1 Пластинчато-роторные устройства
К данной категории относится наиболее распространенный вид насосов для откачки воздуха – водокольцевые устройства, сжатие воздуха в которых выполняется посредством работы жидкостного кольца, которое приводится в работу движением лопаточного колеса.
Рабочая камера водокольцевого агрегата перед запуском должна заполняться жидкостью (обычной водой).
Модель мембранного или диафрагменного вакуумного насоса
В движения рабочего колеса, вода лопастями отбрасывается к корпусу насоса, в результате чего между стенками корпуса, и рабочим колесом образовывается свободное от жидкости пространство, которое разграничивается лопастями колеса на ячейки, чей размер зависит от угла поворота колеса.
Когда рабочее колесо изменяет своё положение и размер ячеек увеличивается, они заполняются воздухом либо газом, который подводится через всасывающий патрубок насоса.
Изменение угла наклона при дальнейшем движении рабочего колеса провоцирует уменьшение размера ячеек, воздух в которых сжимается до тех пор, пока к ячейкам не подводится нагнетательный патрубок, в который и выталкивается сжатый воздух.
Механическое усилие для движения колеса в данных вакуумных насосах создается посредством электрического силового агрегата, на валу которого рабочее колесо закреплено с помощью муфтового соединения. Такие устройства не боятся перегрева привода, так как процесс откачки воздуха осуществляется с постоянным использованием жидкости, которая выполняет охлаждение двигателя.
Чтобы в результате теплообмена не происходило повышение температуры водяного кольца, в насос постоянно подается холодная жидкость. Отработанная вода, при этом, отводится через подсоединенный к нагнетательному патрубку шланг. Данная технология дает возможность откачивать не только воздух, но и разнообразные легковоспламеняющиеся газы.
Также существуют пластинчато-роторные насосы с масляным уплотнением. Такие агрегаты обладают корпусом цилиндрической формы, внутри которого вращается ротор с пластинчатыми пазами. В процессе откачки, движение ротора прижимает пластины к стенкам корпуса, вследствие чего происходит увеличения размера ячеек.
После всасывания воздуха ячейки уменьшаются, и воздух выталкивается в нагнетательный патрубок. Для смазки рабочей части, а также для уплотнения и дополнительной герметизации корпуса, в насос непрерывно подается масло.
2.2 Спиральные насосы
Спиральный вакуумный насос промышленного типа
Спиральные агрегаты дают возможность получить вакуум без какой-либо дополнительной смазки. Они состоят из двух архимедовых спиралей, которые размещены со смещением в 180 градусов. Такое расположение спиралей делит рабочее пространство насоса на две разные по объему области.
Работа привода вызывает вращение спиралей по орбитальной траектории, при таком движении происходит поэтапное увеличение и уменьшение объема рабочих полостей, что провоцирует выдавливание воздуха из рабочей камеры к нагнетательному патрубку.
К достоинствам таких агрегатов относится высокий КПД, возможность создания высокого вакуума и отсутствие шума при работе. Такие насосы очень чувствительны к загрязнениям, поэтому им требуется качественный фильтр, так как даже минимальное загрязнение поверхностей трения сильно снижает эффективность работы насоса.
2.3 Винтовые агрегаты
Винтовые устройства для откачки воздуха внутри рабочей камеры имеют два ротора винтообразной формы, которые оборудованы разнонаправленной резьбой. Такие винты при вращательных движениях в замкнутом пространстве камеры формируют области, в которых выполняется сжатие, и транспортировка воздуха к нагнетательному патрубку.
Винтовые насосы способны создавать достаточно глубокий вакуум, при этом, она не требуют постоянной подачи воды, либо масляной смазки, что делает их одним из наиболее распространенных видов вакуумных насосов на промышленных предприятиях. Как и все сухие насосы, винтовые насосы нуждаются в максимально качественном уплотнении, и фильтрации откачиваемой среды.
2.4 Диафрагменные насосы
Принцип работы диафрагменных агрегатов для откачки воздуха заключается в поступательных движениях диафрагмы, посредством которых выполняется сжатие и выброс откачиваемой среды. Сама диафрагма расположена на вале привода, который двигает её параллельно всасывающему клапану.
Пространство, образовавшееся между диафрагмой и клапаном, называется камерой всасывания. Эта камера полностью изолирована от привода, что позволяет данному виду насосов нормально работать в самых агрессивных средах, с высоким количеством пыли и других механических загрязнений.
Самый популярный в наших краях, водокольцевой вакуумный насос
Однако такая технология обладает существенными недостатками, которые ограничивают среду её использования – диафрагменные насосы не могут обеспечить высокую скорость откачки воздуха, при этом качество вакуума, создаваемое такими агрегатами достаточно невысокое (при комбинировании нескольких стадий откачки предельное давление может быть понижено до 0.5 мБар).
Также существуют вакуумные насосы Рутса – это те же пластинчато-роторные устройства, оборудованные двумя, либо тремя роторами.
2.5 Особенности некоторых разновидностей
Каждая отдельно взятая группа вакуумных насосов обладает своими преимуществами, которые обуславливаются их принципом действия, особенностями конструкции, типа используемой жидкости, и множества других факторов.
К примеру, прастинчато-роторные агрегаты способы работать при высоких температурах, так как они обладают высокой устойчивостью к водяному пару, при этом, такие насосы имеют компактные размеры, высокую продуктивность откачки воздуха, и минимальное потребление электроэнергии.
Водокольцевые насосы считаются выносливыми агрегатами для самых тяжелых условий работы, которые способны осуществлять откачку загрязненного воздуха (специальный фильтр выполняет грубую очистку воздуха от пыли и основных механических загрязнений).
Винтовые насосы для откачки воздуха имеют наибольший ресурс работы, так как в них отсутствуют конденсаторы и для функционирования такие механизмы не требуют масла.
Устройства, работающие по спиральной и мембранной технологии, обладают максимальной эффективностью и способны создавать высокий вакуум, и при этом они обладают возможностью работы в агрессивной среде (откачивание химических газов и паров возможно при условии обработки основных элементов насоса специальным защитным покрытием).
Источник: vse-o-kanalizacii.ru
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: < 10-11 торр
Соответствие вакуумных насосов диапазонам давления :
Первичные (форвакуумные ) насосы- низкий вакуум.
Дожимные (бустерные ) насосы — низкий вакуум.
Вторичные (высоковакуумные) насосы: Высокий, сверхглубокий и экстремально 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
(мокрый, объемный)
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
(мокрый,объемный)
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
(сухой объемный)
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
(сухой объемный)
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
(сухой объемный)
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 <10-3 Торр может быть достигнуто (в сочетании с первичными насосами). Производительность составляет подобных агрегатов может достигать около 100 000 м3/ч.
Кулачково-зубчатый насос
(сухой объемный)
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
(сухой объемный)
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
(сухой, кинетический)
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
(мокрый, кинетический)
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
BUSCH www.buschvacuum.com
Becker www.beckerpumps.com
Elmo Rietschle http://www.gd-elmorietschle.com/en
NASH http://www.gdnash.com/liquid_ring_vacuum_pumps/
Robuschi http://www.gardnerdenver.com/en/robuschi/products/vacuum-pumps
Pfeiffer Group group.pfeiffer-vacuum.com
Samson Pumps www.samson-pumps.com
Источник: RuPumps.com