Принцип работы вакуумного насоса
Эти помпы нашли применение в быту и разных отраслях промышленности для откачки газов или паров с целью достижения оптимального давления. Они различаются между собой по конструктивному исполнению, рабочему принципу, техническим характеристикам и др. В нашей статье вы детально узнаете, как работает вакуумный насос, для чего он нужен и как выбрать оборудование для своих задач.
Принцип действия вакуумного насоса
Функционал основан на создании вакуума, т.е. пустоты с давлением ниже атмосферного. Этот процесс у всех типов происходит следующим образом:
- Газообразное вещество вытесняется из камеры.
- При поступлении массы разными способами, в зависимости от конструкции, создается поток молекул, который в дальнейшем удаляется.
- Формируется разрежение необходимого уровня в рамках заданного времени.
- Течение осуществляется за счет перепадов давления. Цикл проходит в две стадии при необходимости создания глубокого вакуума.
- Объем полости определяется степенью герметичности.
Разновидности конструкций
Основным критерием при выборе считается конструктивное исполнение, которое определяет функциональную схему и предназначение. Рассмотрим подробнее все решения.
Механические
Обеспечивают перемещение газообразного компонента в атмосферу из замкнутого пространства. Перенос может выполняться путем сжатия субстанции при откачке или передачи импульса отдельным включениям при контакте с движущимися элементами оборудования или РЖ.
Объемные
В основе функционирования лежит изменение площади герметичных рабочих пространств. На начальном этапе они сочленены с откачиваемой системой, а затем связь обрывается. Это приводит к снижению полезной площади и повышению показателей манометра. Когда происходит максимальное сжатие, емкость соединяется с атмосферой для выброса содержимого. Субстанция сдавливается поршнем, ротором или другой механической деталью.
По конфигурации агрегаты делятся на следующие виды:
- Пластинчато-роторные;
- Мембранные;
- Плунжерные;
- Спиральные;
- Помпы Рутса;
- Водокольцевые.
Рассмотрим подробнее два последних варианта, поскольку они являются наиболее распространенными.
Помпы Рутса
Как устроен вакуумный насос Рутса? Здесь все довольно просто. Они оснащены двумя роторами, которые расположены противоположно друг другу и синхронно вращаются в корпусе, причем делают это бесконтактно. Детали имеют вид восьмерки. Станции функционируют без использования жидких смесей, что предупреждает наличие в резервуаре движущейся массы и способствует лучшей динамической балансировке. Этим объясняется практически бесшумный ход и отсутствие вибраций. На выходе из таких аппаратов обычно ставят формвакуумные конструкции для снижения противотока откачиваемых газообразных масс.
Водокольцевые ВН
У этих агрегатов вытеснение осуществляется посредством жидкости — обычно воды, иногда масла, кислот или иных составов. Благодаря созданию «жидкого» кольца, устройство получило свое название. Схема вакуумного насоса включает эксцентричное колесо с лопастями, выступающее основным исполнительным органом. Спереди корпус соединен с напорными и всасывающими патрубками, а уплотнения обеспечивают абсолютную герметичность.
Функционирует механизм следующим образом:
- При вращении крыльчатки, лопатки отбрасывают РЖ на периферию, что приводит к образованию равномерного водного кольца относительно стенок корпуса.
- Создается закрытый блок с переменным размером.
- Благодаря разрежению воздушный поток всасывается из входного патрубка, а затем газ поступает в напорную магистраль.
Отсутствие трущихся поверхностей хорошо сказывается на сроке службы механизма и позволяет откачивать загрязненное содержимое. При прохождении через отсеки агент очищается и выходит наружу чистым. Поскольку тепло передается от перекачиваемой к текучей массе, аппаратуру можно использовать для контакта с горючими и легковоспламеняющимися составами. Но есть и один недостаток — для вращения крыльчатки нужно поддерживать уровень водного ресурса. Для этого в ВВН должен быть предусмотрен резервуар.
Расскажем для чего нужен вакуумный насос водокольцевой. Он используется для следующих целей:
- Откачивания газовых выбросов из топок котельных и печей металлургической промышленности;
- Сушки древесины с помощью вакуума;
- Создания низких значений манометра при варке карамельных конфет;
- Извлечение жидких масс в доильных аппаратах или медицинских дренажных системах;
- Удаления воздуха из всасывающих магистралей центробежных помп и других задач.
ВН для дизельных двигателей
Оборудование создает разрежение в рабочих полостях моторов. Основным звеном является ротор с выдвигающейся пластиной, которая делит емкость на две полости. Благодаря эксцентричному расположению элемента, при выдвижении лопасть уменьшает объем камеры в данной полости, а в другой — увеличивает. В результате формируется зона разрежения для поглощения воздушного потока через входную линию. Всасываемые вещества под действием лопасти направляется к выходному патрубку.
Внутренние части установки смазываются маслом, которое также способствует плотному прилеганию лопастей к внутренним стенкам. Источником жидкости выступает головка цилиндров, а подача происходит через специальный канал. ВН приводится в действие за счет коленвала или распредвала. Как видим, принцип работы вакуумного насоса для двигателей на дизеле практически не отличается от функционирования водокольцевых моделей.
Молекулярные
Сообщают импульс от подвижных элементов или жидкости к частицам. Бывают следующих видов:
- Турбомолекулярные;
- Паромасляные или диффузионные;
- Водо- и пароструйные.
Агрегаты физико-химического типа
Их особенность заключается в связывании и удерживании молекул удаляемого продукта на поверхности материалов, которые находятся во внутренней полости насосного оборудования.
Функционально делятся на три категории:
- Конденсационные. Принцип работы вакуумного насоса для воздуха заключается в подаче низкой температуры. Твердый материал поглощает холодный поток и выпускает его при нагреве. При функционировании частицы механически удаляются из воздушных масс. Данные устройства предназначены для откачки избыточной влаги и воздуха. К этому типу относятся криогенные ВН;
- Абсорбционные. При откачивании молекулярные соединения связываются в объеме материалов (распределение потока происходит равномерно), которые находятся во внутренней полости. Этой категории принадлежат цеолитовые модули;
- Геттерны. Получили свое название из-за использования геттера — вещества, которое поглощает и прочно удерживает содержимое посредством химической реакции. Бывают испарительными, ионными и магниторазрядными.
Аппараты по наличию смазки
Сухие или безмасляные — это станции, не требующие применения водного ресурса или масла. Уступают по надежности масляным, но незаменимы в условиях, когда не допускается смешивание отработанного воздуха или жидкости с масляными испарениями. Также они не загрязняют перекачиваемую среду, неприхотливы в обслуживании и могут устанавливаться в труднодоступных местах. Воздействие воды способствует минимальному трению внутренних частей. Подшипники смазываются за счет композитного материала (графита), который используется на производстве и не требует замены в течение всего эксплуатационного срока.
Масляные (мокрые) — устройство вакуумного насоса предполагает поступление смазки, выступающей герметиком между подвижными узлами. Такие механизмы имеют следующие преимущества относительно сухих моделей:
- Защита от износа и увеличение производительности;
- Функциональный ресурс на 50% выше;
- Стабильная эксплуатация при низких температур;
- Хорошая коррозийная стойкость при воздействии водяных паров;
В отличие от безмасляных, при эксплуатации сухих установок не допускается откачивание паров. Это приведет к смешиванию конденсата с масляными частицами и дальнейшему загрязнению потока.
Классификация по назначению
Важно знать не только из чего состоит вакуумный насос, но и для каких составов он предназначен:
- Вода. Широко применяется в быту и коммунальной сфере. Этот агрегат можно встретить в системах откачивания из водоемов, подвальных помещений и резервуаров. Технология основана на процессе вытеснения. Природный ресурс, поднимаемый из скважины, поступает в водопровод за счет переменного размера отсека;
- Химические составы. Функциональная схема идентична предыдущему варианту, но есть конструктивные отличия. Поскольку аппарат работает с химикатами, исполнительные органы, корпус и уплотнения изготавливаются из химически инертных материалов. Показатели манометра у этих моделей выше, чем у водяных. В основном применяются в промышленности;
- Газы и пары. Для взаимодействия с такими средами обычно применяются водокольцевые модули. Их востребованность объясняется возможностью перекачки загрязненных продуктов. Но для бесперебойной эксплуатации систем нужно организовать отвод жидкости во входной магистрали.
Что учитывать при выборе?
При покупке данного аппарата нужно учитывать несколько параметров:
- Скорость формирования и максимальная степень вакуума, которой способна достичь аппаратура;
- Предельный уровень перекачиваемого потока;
- Начальное давление, формируемое на выходной линии на старте функционирования;
- Возможность вывода воздуха или газа, откачанного из закрытого пространства (определяет потребность в подключении формвакуумного механизма);
- Требуемый уровень герметичности;
- Максимальная производительность, при которой установка способна откачивать вещества из резервуара;
- Предельная величина выпускного давления;
- Применяемая технология охлаждения.
Теперь вы знаете все о вакуумных насосах: принцип работы и устройство, разновидности, область применения и критерии выбора. При возникновении любых вопросов обращайтесь за консультацией в нашу компанию.