Для чего нужен вакуумный насос

Вакуумные насосы. Для чего нужны вакуумные насосы?

Дата размещения: 31 января 2014
>>Допускается републикация статьи с индексируемой ссылкой – “Источник: ELport.ru”

Привычное для обывателя представление о насосе предполагает, что это техническое устройство, которое обеспечивает ток жидкости (воды, топлива). В индивидуальном жилищном и дачном строительстве, например, насосы используются для того, чтобы набирать воду из скважины или колодца, закачивать ее в какой-то резервуар (бак, бочку, бассейн и т.п.), а также для полива. Во всех этих случаях насос обеспечивает движение жидкости по некоторому водопроводу. При этом от мощности насоса будет зависеть скорость этого движения (а, значит, и скорость, с которой вода наберется в нашу бочку), протяженность и диаметр водопровода, а также возможность закачивать воду из скважины /колодца той или иной глубины.

Но есть еще один большой класс насосов, которые нужны совсем для других целей. Главная их задача – откачать из некоторого объема газ, что делается за счет создания вакуума. Это может быть, например, чистый или загрязненный воздух, парогазовая смесь, пожароопасная газовая смесь или любой другой газ. Такие устройства так и называются – вакуумные насосы.

Видов вакуумных насосов множество. Они отличаются друг от друга как физическим принципом работы и конструкцией, так и степенью создаваемого вакуума (средне-, низко-, высоковакуумные), областью рабочих параметров, а также иными условиями и областями применения.

Для чего нужны вакуумные насосы?

Вакуумные насосы используются во многих отраслях, везде, где требуется создать вакуум, безвоздушное пространство или низкое давление в некотором изолированном объеме, для обеспечения тока газа в замкнутом пространстве, для сушки и вакуумной упаковки, для откачивания пара, влажного воздуха или взвешенной пыли, для нагнетания воздуха или газовых смесей…

Довольно много информации про вакуумные насосы, о номенклатуре и моделях этих устройств приводится на сайте компании «Мегатехника».

Вакуумные насосы используют в радиотехнической, фармацевтической, химической, нефтегазовой промышленности, металлургии. Пожалуй, всё и не перечислишь.

Или, например, такая область применения, как пневмопочта. Вероятно, вы видели, как в старых американских фильмах (когда еще не было компьютеров и интернета) клерки закладывают свои письма в специальную капсулу и отправляют по назначению через воздуховодную пневматическую систему – пневмопочту.

Так вот, такая система отправки документов существует и сегодня. Ведь в отличие от компьютера и компьютерной сети здесь есть возможность передать не электронную версию, а материальный объект.

Кстати, в современных банках или крупных торговых сетях пневмопочту используют для транспорта денег.

Кассир, набрав полную кассу денег, пререправляет их в центральное место хранения с помощью пневмопочты. Быстро, удобно и не требует привлечения лишний работников.

Транспортировка в пневмопочте обеспечивается или нагнетением, или разрежением воздуха. В первом случае используются компрессоры, создающие избыточное давление. Во втором случае применяются именно вакуумные насосы, они-то и создают разрежение воздуха. То есть транспортируемая капсула в этом случае как бы втягивается в воздуховод к месту назначения.

Еще одна интересная область применения вакуумной техники – это системы вакуумной транспортировки. По своему принципу действия система вакуумной транспортировки немного похожа на пневмопочту. Но используется для транспортировки совершенно других веществ и материалов. В пищевой, перерабатывающей промышленности это транспортировка отходов производства, в сельском хозяйстве – транспорт зерна. И даже транспорт бытовых отходов из специальных баков в центральное место сбора и/или переработки мусора, как это предлагается в вакуумных транспортных системах компании MariMatic (см. на рисунке).

Что такое вакуум насос и где используется и как проверить его работоспособность

Вакуумный насос предназначен для создания вакуума в системе. Используя объемное или необъемную работу рабочего механизма с его помощью можно создать низкое, среднее, высокое и сверхвысокое давление. На сегодняшний день он применяется практических во всех сферах промышленности. Активнее всего применяются пластинчато-роторные, диафрагменные, водокольцевые, диффузионные, турбомолекулярные вакуумные насосы. Каждый тип насосов способен выполнять определенные функции. Создать сверхвысокий вакуум можно только при использовании нескольких типов насосов.

Вакуумные насосы применяются в прессовальном оборудовании, печах термообработки, деревообрабатывающих установках, и других системах. Они способны с различной скоростью производить откачку воздуха и газов различного типа. Это зависит от конструктивных особенностей и используемых при создании материалов. При этом, для эффективной откачки воздуха, без загрязнения смеси используются диафрагменные и сухие пластинчато-роторные насосы, поскольку в них не используется вакуумное масло.

Вакуум насос

Вакуумные насосы – это инструмент для создания вакуума, без которого не возможно было бы протекание многих процессов. На сегодняшний день множество операций предполагают создание вакуума.

Вакуумные насосы применяются:

  • для проведения лабораторных исследований и физических экспериментов;
  • в ходе изучения элементарных частиц;
  • для испытаний, имитирующих космические условия;
  • в металлургическом производстве;
  • при напылении пленки;
  • в производстве полупроводников;
  • в масс-спектрометрии;
  • в оборудовании для прессования;
  • при литье;
  • вакуумной формовке;
  • фармацевтике;
  • пищевой промышленности;
  • вакуумной упаковке;
  • и многих других сферах.

Во всех этих сферах применяются насосы с различным принципом действиях, а так же с различными техническими характеристиками. Некоторые установки производят быструю откачку воздуха на низком и среднем вакууме, но не способны создавать низкое значение остаточного давления.

Для создания низкого вакуума можно использовать водокольцевой, пластинчато-роторный, двух-роторный, кулачковый, спиральный и диафрагменный насос. Самая низкая производительность среди всех установок у диафрагменного насоса. Он, как правило, применяется в лабораториях для создания невысокого остаточного давления с невысокой скоростью откачки. При этом у него есть одно несомненное преимущество – возможность работать с агрессивными газами, хоть и с невысокой скоростью. Кроме этого он не загрязняет откачиваемую среду.

Создать средний вакуум можно при помощи некоторых пластинчато-вакуумных, двух-роторных, кулачковых, спиральных насосов. Все эти установки могут выполнять функцию форвакуумного насоса, т.е. создавать предварительное разряжение в системе, для дальнейшего использования высоковакуумного насоса.

Самой популярной моделью, из вышеперечисленных является пластинчато-роторная модель, поскольку она обладает высокими скоростными характеристиками, а также может создать более высокое остаточное давление. При этом существуют модели, которые предназначены для проведения чистой откачки воздуха или газовой смеси, которая осуществляется благодаря отсутствию в системе вакуумного масла.

Высокий вакуум можно создать, используя турбомолекулярный, диффузионный, криогенный и паромасляный насос. Они же, в купе с форвакуумными насосами способны создать глубокий вакуум. Большинство вакуумных установок, которые предназначены для создания сверхвысокого давления, не имеют механически движущихся элементов. Единственным насосом, который использует центробежную силу привода, является турбомолекулярный насос.

Проверка насоса на вакуум

Вакуумный насос – это агрегат, который работает под постоянной нагрузкой. Для того чтобы он бесперебойно выполнял свою задачу, необходимо контролировать его состояние. Элементами контроля в вакуумном насосе выступают вакуумметры и течеискатели. С помощью вакуумметров можно постоянно контролировать давление, которое создается насосом, а течеискатели способны отыскать течь в системе.

В зависимости от принципа действия вакуумного насоса могут использоваться мембранные, классические, емкостные, терморезисторные, термопарные, изоляционные вакуумметры. В состав инструмента входит датчик, который отправляет полученные параметры на вакуумметр.

Классические вакуумметры измеряют низкое давление. Как правило, в них имеется рабочая жидкость, которая расширяется при изменении давления под воздействием температуры. Жидкостные манометры не могут использоваться без азотных ловушек, которые отделяют пар, способный нанести вред устройству.

Водокольцевые вакуум насосы

Водокольцевые вакуумные насосы отличаются от других объемных устройств тем, что в рабочей камере, при откачивании газов используется жидкость. Как правило, в систему заливается вода, которая выполняет несколько важных функций. Во-первых, она производит постоянное смазывание движущихся частей. Это предполагает отсутствие других смазывающих материалов, а значит с их помощью можно производить чистую откачку, без загрязнения состава смеси. Во-вторых, она охлаждает систему, поэтому насос не перегревается и может осуществлять бесперебойную работу на протяжении длительного времени. Установка надежна и долговечна, поэтому активно используется на высокопроизводительных предприятиях. В-третьих, при перекачке загрязненных смесей она осуществляет их очистку. Это происходит ввиду особого принципа работы установки.

Это происходит ввиду особого принципа работы установки. Вследствие действия центробежной силы вода в ячейках совершает круговое или кольцевое движение, которое к выходу сужается все сильнее и заставляет сужаться газ, который в нем находится. Установка пользуется популярностью на предприятиях химической промышленности из-за этой особенности.

Насос высокого вакуума

Насос высокого вакуума – это установка, которая способна создавать вакуум со значением более 10-3 мм рт.ст. Чаще всего для выполнения этой задачи используют либо диффузионный насос, либо турбомолекулярный. Но на различных предприятиях имеются паромасляные, геттерные, геттерно-ионные, многозарядные, криогенные установки. Все они имеют различные принципы действия, но вкупе с форвакуумным насосом способны создать высокий вакуум.

Криогенные насосы – это установки, с помощью которых можно выполнить чистую скоростную откачку газа. Они используются в криогенных системах, где температура может достигать самых низких температур. Установки работают за счет процесса конденсации и адсорбции смеси на поверхности, которые охлаждаются до минимальных значений. Установки комплектуются наборами панелей, используемых для различных диапазонов температур как хладагент. За передачу гелия отвечает компрессор, который при высоком давлении и комнатной температуре совершает операцию.

Турбомолекулярный насос

Основное применение турбомолекулярного насоса – это быстрое создание высокого и сверхвысокого вакуума в герметичном объеме. Он, в отличие от остальных установок, выполняющих эту задачу, имеет объемный принцип работы. Кроме этого, турбомолекулярная установка способна самостоятельно поддерживать установленное давление. Это свойство ценится предприятиями, которые создают авиационные детали.

Установки используются для исследований с использованием глубокого вакуума. Создавался турбомолекулярный насос для того, чтобы заменить низкопроизводительны пароструйный. Он имеет совершенно другую конструкцию, но при этом обеспечивает более высокую скорость откачки. В состав конструкции входит вал с дисками, корпус, ротор и электрический привод.

Создание турбомолекулярных насосов, это сложный и высокоточный процесс. При изготовлении используются только качественные материалы, способные выдерживать высокую нагрузку. Сжатие газов происходит за счет наличия большого количества лопастей, которые вращаясь, затягивают их в центральную часть, и проталкивают к выходному отверстию.

Вакуумный насос: принцип работы, устройство, как подобрать

Техническое устройство, которое специально предназначено для откачивания газов и паров из замкнутого объема и формирования в нем вакуумной среды, называется вакуумный насос. Такое оборудование делится на различные типы в зависимости от своего конструктивного исполнения и принципа действия. Оно активно используется в различных отраслях промышленности, на предприятиях сельскохозяйственной отрасли, а также для оснащения лабораторных подразделений.

Пластинчато-роторный масляный вакуумный насос 2НВР5Д

Отдельные модели вакуумных насосов применяются и для решения бытовых задач (в частности, для организации более компактного хранения вещей и постельных принадлежностей, для продления срока годности пищевых продуктов, также находящихся на хранении). Чтобы правильно подобрать устройство, способное создавать разрежение воздуха в окружающей его среде, ограниченной определенным объемом, необходимо разобраться не только в том, как работает вакуумный насос, но и в конструктивных особенностях различных типов такого оборудования, а также в их функциональных возможностях.

Принцип действия

Принцип действия основной части вакуумных насосов заключается в том, что разряжение воздуха, которое создают такие устройства, достигается за счет изменения объема рабочей камеры. Для следующих типов вакуумных насосов принцип работы характерен вышеуказанный:

  • ротационные устройства;
  • водокольцевые вакуумные насосы (ВВН);
  • вакуумные насосы поршневого типа.
Читайте также:  Вибростенд — что это и что проверяет?

Устройство жидкостно-кольцевого вакуумного насоса

Машины, работающие по данному принципу, создают предварительное разрежение воздуха. Такое состояние воздушной среды, которого вполне достаточно для решения многих задач, называют форвакуумом. Для того чтобы создать более глубокий вакуум, необходимо использовать насосные устройства других типов, к которым, в частности, относятся:

  • молекулярные;
  • турбомолекулярные;
  • вакуумные насосы водо-, пароструйного и паромасляного типа;
  • диффузионные и эжекторные устройства.

Принцип действия вакуумных насосов вышеперечисленных типов основан на том, что движение молекулам откачиваемой газовой или воздушной среды передается от движущейся с высокой скоростью жидкой или газообразной субстанции либо твердой поверхности.

Направления движения струи газа, жидкости или твердой поверхности и молекул откачиваемой среды могут совпадать или располагаться перпендикулярно друг к другу (турбомолекулярные насосы).

Принцип работы пароструйного вакуумного насоса

Эффективность работы большей части вакуумных насосов зависит от того, насколько эффективно в них реализуется принцип вытеснения. Объем вакуума, который они способны создать в замкнутом пространстве, напрямую зависит от того, насколько герметичной является их рабочая камера. За обеспечение герметичности последней отвечает сразу несколько элементов конструкции вакуумного насоса – рабочее колесо и пластины, которые зафиксированы на его внешней поверхности, золотники.

Нередки ситуации, когда насос вакуумный способен откачивать газовую среду, но его технических возможностей недостаточно для того, чтобы понизить ее давление до требуемого значения. В таких случаях используется одновременно несколько вакуумных насосов, подключаемых друг к другу последовательно. Если же необходимо повысить скорость формирования вакуумной среды, также используется несколько насосов, но в таком случае они соединяются по параллельной схеме.

Как работает ВВН

Водокольцевой вакуумный насос – это наиболее популярный тип оборудования, используемого для откачивания газовых сред из замкнутых объемов. Для функционирования таких устройств нужна жидкая рабочая среда, в качестве которой преимущественно используется вода (реже – масло, тосол, щелочи, кислоты и другие вещества). Конструктивная схема насосов данного типа включает в себя колесо с лопатками, которое является основным рабочим органом таких устройств.

Принцип, по которому работают ВВН, достаточно прост. Заключается он в следующем.

  • Под воздействием вращения лопаточного колеса, создающего центробежную силу, жидкость отбрасывается к стенкам рабочей камеры, формируя по ее внутреннему периметру водное кольцо.
  • В центральной части рабочей камеры в результате протекания вышеописанного процесса создается зона разрежения, что и обеспечивает всасывание откачиваемой газовой среды в такую камеру через входной патрубок.

Принцип работы и основные детали насоса ВВН

Следует иметь в виду: принцип работы вакуумных насосов данного типа подразумевает, что жидкая рабочая среда постоянно нагревается, поэтому ее необходимо регулярно менять.

Устройство и принцип действия водокольцевых вакуумных насосов достаточно просты, что обеспечивает высокую надежность такого оборудования, а также простоту его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

Водокольцевые вакуум-насосы не требуют очистки перекачиваемых газов и способы работать в круглосуточном режиме

Что представляют собой вакуумные насосы Рутса

В тех случаях, когда в замкнутой системе, характеризующейся значительными газовыми нагрузками, требуется создать вакуум не слишком большого значения, может быть использован механический вакуумный насос Рутса, относящийся к устройствам двухроторного типа. Основой конструкции таких насосов являются два ротора, которые синхронно вращаются в корпусе в разные стороны, не контактируя друг с другом.

Работают такие насосы, роторы которых в поперечном сечении имеют форму восьмерки, без использования жидкой рабочей среды. Это исключает наличие в их внутренней камере постоянно двигающейся массы, что улучшает динамическую балансировку таких устройств. Именно поэтому даже при высоких скоростях вращения роторов насосы Рутса практически не издают шума и не вибрируют.

Схема насоса Рутса

Чтобы уменьшить противоток откачиваемых насосами Рутса газовых сред, на выходе из таких устройств дополнительно устанавливают достаточно производительные форвакуумные насосы. В качестве последних могут быть использованы такие виды вакуумных насосов, как устройства пластинчато-роторного, роторно-поршневого и винтового типа. Кроме того, в роли форвакуумного применяют водокольцевой вакуумный насос. Между форвакуумным насосом и насосом Рутса, чтобы предотвратить попадание масла в откачиваемый объем, устанавливается масляная ловушка сорбционного или ионного типа. Использование насосов Рутса в связке с форвакуумными устройствами позволяет создавать низкий и средний вакуум с высокой скоростью откачивания.

Насос Рутса предназначен для транспортировки больших объемов газов

Конструкция и принцип действия вакуумных насосов для дизельных двигателей

Насосы, которыми оснащаются дизельные двигатели, предназначены для создания вакуума в рабочей камере такого агрегата. Основным конструктивным элементом данных насосов является ротор, оснащенный выдвигающейся пластиной, разделяющей рабочую камеру устройства на две полости. Поскольку ротор вакуумного насоса для дизельных двигателей установлен в рабочей камере эксцентрично, при его вращении выдвигающая лопасть уменьшает объем одной части такой камеры, одновременно увеличивая объем другой полости. Таким образом, в рабочей камере создается зона разрежения, что способствует всасыванию воздуха через входной патрубок. Попадающий в рабочую камеру воздух проталкивается лопастью к выходному патрубку.

В дизельных двигателях вакуумный насос служит для создания разряжения

Для смазывания движущихся элементов внутренней конструкции вакуумного насоса для дизельных двигателей, а также для обеспечения более плотного прилегания лопастей таких устройств к внутренним стенкам их рабочей камеры используется масло, которое подается от головки цилиндров самого двигателя по специальному каналу. Для приведения в действие насоса используется коленчатый или распределительный вал самого дизельного двигателя. Как можно заметить, устройство и принцип действия вакуумных насосов для дизельных двигателей мало чем отличаются от того, как устроены и работают устройства водокольцевого типа.

Как устроен вакуумный насос для откачивания воды

Водяные вакуумные насосы, которые относятся к специальному насосному оборудованию, одинаково успешно могут быть использованы для откачивания воды, газовой среды, а также газа, смешанного с жидкостью. Активно применяется такое оборудование как в различных отраслях промышленности, так и в быту (в частности, такими устройствами оснащаются системы автономного водоснабжения и полива, их применяют для откачивания воды из различных водоемов и ее транспортировки к месту потребления).

Принцип действия вакуумного насоса для воды

Принцип, по которому работает вакуумный насос для воды, заключается в следующем.

  • Вода, находящаяся в рабочей камере, захватывается лопатками рабочего колеса и также начинает перемещаться.
  • В результате вращения лопаток колеса вместе с жидкостью на последнюю оказывается центробежная сила, что приводит к отталкиванию жидкости к стенкам рабочей камеры.
  • В результате протекания вышеописанных процессов в центральной части рабочей камеры создается разрежение воздуха (а фактически вакуум, так как корпус устройства надежно загерметизирован). В данную область рабочей камеры как раз и втягивается газовая или жидкая откачиваемая среда.

Степень герметичности рабочей камеры вакуумного насоса для воды можно регулировать, что позволяет уменьшать или увеличивать давление перекачиваемой среды в напорной магистрали.

Внешне вакуумный водяной насос похож на обычное устройство центробежного типа

Вакуумные насосы для откачки воды, как можно заметить, по конструкции и принципу действия мало чем отличаются от насосных устройств центробежного типа. Между тем имеют такие устройства целый ряд весомых преимуществ.

  • Элементы конструкции оборудования обладают высокой прочностью и, соответственно, более высокой надежностью.
  • При работе устройство создает низкий уровень шума и вибраций.
  • Закачивание и подача воды протекают с высокой скоростью.
  • Откачиваемое таким устройством вещество (жидкость, газ, жидкость в смеси с газом) подается в напорную магистраль с более высокой производительностью.
  • За счет исключительно качественной герметизации в рабочей камере такого насоса формируется изотермическая среда.

Современные вакуумные насосы данного типа часто оснащаются встроенным грязеотделителем, предотвращающим попадание твердых включений, содержащихся в составе откачиваемой среды, во внутреннюю камеру.

Как правильно выбрать вакуумное насосное оборудование

Современные производители предлагают множество моделей вакуумного насосного оборудования, что несколько затрудняет выбор таких устройств, активно используемых сегодня как в промышленности, так и в быту. Между тем эффективность такого оборудования во многом зависит именно от правильности его выбора, при осуществлении которого следует ориентироваться на целый ряд параметров.

Сначала следует определиться с тем, какие задачи должно будет решать выбираемое устройство. Для бытовых целей выбирают оборудование невысокой мощности, для промышленных – агрегат с соответствующими техническими характеристиками.

Насос вакуумный ВВН1-50ТМ производительностью 50 кубических метров в минуту

Основными техническими характеристиками, на которые ориентируются при выборе вакуумного насоса, являются:

  • максимальный уровень вакуума, который способно создавать такое оборудование;
  • скорость, с которой устройство создает вакуум в замкнутом объеме;
  • начальное давление (так называемый предварительный вакуум);
  • максимальное значение выпускного давления;
  • производительность, с которой способно работать выбираемое оборудование.

Основные технические параметры насосных агрегатов ВВН

Начальным называют давление, которое создается на выходе из насоса в самом начале его функционирования. Максимальным считается такой уровень создаваемого насосом вакуума, при котором оборудование функционирует со своей номинальной производительностью. Максимальным выпускным называют наибольшее значение давления, создаваемого в напорном патрубке. Следует иметь в виду, что некоторые модели вакуумных насосов не способны выводить в атмосферу газ или воздух, который они откачали из закрытого объема. Для нормального функционирования таких насосов к их напорной магистрали подсоединяют форвакуумные устройства. Все перечисленные выше типы давления, как правило, измеряются в Па.

Вакуумный насос с электрическим двигателем и трубчатым ресивером, используемый для откачки воздуха при безанкерном закреплении бурильных установок

Скорость, с которой вакуумный насос откачивает воздух или газ, указывает на то, какой объем откачиваемой среды пройдет через выпускной патрубок при нормальном уровне давления. Производительность, с которой работает вакуумная помпа, рассчитать достаточно просто, для чего необходимо умножить значение скорости работы устройства на значение давления, при котором такая работа осуществляется.

При выборе вакуумного насоса также следует учитывать конструктивные особенности такого оборудования. От данного параметра, в частности, будет зависеть, насколько простыми будут эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт вакуумного насоса. Кроме того, надо обратить внимание на такие характеристики выбираемого оборудования, как число оборотов; мощность, которую потребляет приводной двигатель; количество ступеней откачки; объем используемой рабочей жидкости и ее расход, а также размеры и вес устройства.

Как работают вакуумные насосы?

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

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

Область применения

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

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

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

Особенности аппаратов

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

Вакуумные насосы DeLaval серии DVP-F

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

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

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

Схема работы пластинчато-роторного вакуумного насоса

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

Принцип работы вакуумного насоса

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

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

Как работает вакуумный насос? (видео)

Виды и отличия

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

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

Форвакуумный аппарат

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

Высоковакуумные насосы

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

Сухой пластинчато-роторный вакуумный насос Becker VT

Ручной вакуумный насос

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

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

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

Распространенные модели

Becker

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

Вакуумный насос Becker VT 4.8

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

Bosch

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

Rietschle

Немецкий завод Elmo Rietschle предлагает широкий ассортимент вакуумных насосов Rietschle:

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

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

Вакуумный насос Rietschle

АВЗ 180

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

АВЗ 20Д

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

Устройства для ассенизаторской машины

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

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

Вакуумные насосы для илососной машины

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

Лопатки графитовые

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

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

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

Ресивер для вакуумного устройства

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

Виды вакуумных насосов и их принцип работы

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.

Вакуумные насосы используются для образования вакуума.

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.

Вакуумная система в промышленности.

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.

Принцип работы вакуумного насоса.

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.

Водокольцевой вакуумный насос.

Применение жидкости как рабочей поверхности дает следующие плюсы:

  1. Вода, когда вращается внутри устройства, не дает газу возвращаться.
  2. Все детали устройства, когда постоянно вращаются, омываются водой, так что уменьшается трение, снижается их температура.
  3. Подобный механизм редко нуждается в ремонтных работах и обладает долгим периодом эксплуатации. Кроме того, он потребляет немного электрической энергии.
  4. 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.

Читайте также:  Как подключить газовый котел к системе отопления

Пластинчато-роторный вакуумный насос.

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.

Устройство винтового насоса.

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.

Популярные производители

Существует множество производителей подобных насосов. Одним из самых популярных является Вакууммаш. Он производит устройства сухого механического типа, с масляными уплотнениями, водокольцевые, пароводянистые и пр.

Производитель ERSTEVAK выпускает устройства, которые формируют 1 мбар давления. Компания создает водокольцевые, вихревые и пластинчато-роторные механизмы.

Производитель BUSCH выпускает масляные и сухие устройства с разной производительностью и функциональностью. Ассортимент продукции – диффузные, турбомолекулярные, вихревые, жидкостно-кольцевые, пластинчато-роторные механизмы.

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.

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

Остается только проверить работу оборудования.

Принцип работы вакуумных насосов различных типов, их особенности

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы водокольцевых вакуумных насосов

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

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

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

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

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

Работа пластинчато-роторных насосов

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

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

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

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

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

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

Принцип работы насоса ВВН

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

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

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

Ссылка на основную публикацию