вакуумні насоси

навіщо потрібен вакуумний насос

Вакуумні насоси набули широкого поширення в самих різних галузях промисловості і науки. Основне застосування вакуумних насосів це видалення повітря або газу з герметично замкненого обсягу і створення в ньому розрядження. Ми розглянемо найбільш поширені типи, характеристики вакуумних насосів їх принцип роботи та основні застосування.

Класифікація насосів за діапазоном тиску

Вакуумні насоси класифікуються за діапазоном робочих тисків на:

 

  • первинні (Форвакуумні) насоси,
  • дожимні насоси
  • вторинні насоси.

У кожному діапазоні тисків застосовуються різні типи вакуумних насосів, що відрізняються один від одного за конструкцією. Кожен з цих типів має свою перевагу по одному з наступних пунтку: можливий діапазон тиску, продуктивність, ціна і періодичність і простота технічного обслуговування.

Незалежно від конструкції вакуумних насосів, основний принцип роботи один і той же. Вакуумний насос видаляє молекули повітря і інших газів з вакуумної камери (або з вихідного патрубка вакуумного насоса більш високого тиску, при підключенні послідовно).

При зменшенні тиску в камері, подальше видалення додаткових молекул стає експоненціально складніше. Тому промислові вакуумні системи належний охоплювати великий діапазон тисків від 1 до Торр. У науковій сфері даний показник досягає торр або нижче.

Виділяють наступні діапазони тиску:

  • Низький вакуум:> від атмосферного тиску до 1 торр
  • Середній вакуум: від 1 торр до 10-3 торр
  • Високий вакуум: 10-3 торр до 10-7 торр
  • Сверхглубокий вакуум: від 10-7 торр до 10-11 торр
  • Екстремальний високий вакуум: <10-11 торр

Відповідність вакуумних насосів діапазонами тиску:

Первинні (Форвакуумні) насоси- низький вакуум.

Дожимні (бустерні) насоси – низький вакуум.

Вторинні (Високовакуумні) насоси: Високий, сверхглубокий і екстремально високий вакуум.

Класифікація вакуумних насосів за принципом роботи з газом

Виділяють дві основні технології роботи з газом в вакуумних насосів:

 

  • перекачування газу
  • уловлювання газу

Насоси працюють за технологією перекачування газу поділяються на кінетичні насоси і насоси об’ємного витіснення.

Кінетичні насоси працюють за принципом передачі імпульсу молекулам газу від високошвидкісних лопастей для забезпечення постійного переміщення газу від вхідного патрубка насоса до вихідного. Кінетичні насоси зазвичай не мають герметичних вакуумних камер, але можуть досягати високих коефіцієнтів стиску при низькому тиску.

Насоси об’ємного витіснення працюють шляхом механічного уловлювання обсягу газу і переміщення його через насос. У герметичній камері газ стискається до меншого обсягу при більш високому тиску і після цього, стиснений газ витісняється в атмосферу (або в наступний насос).

Зазвичай кінетичні і об’ємні працюють послідовно для забезпечення більш високого вакууму і витрати. Наприклад, дуже часто турбомолекулярний (кінетичний) насос поставляється зібраним послідовно з гвинтовим (об’ємним) насосом в єдину установку.

Насоси працюють за технологією вловлювання газу, захоплюють молекули газу на поверхнях у вакуумній системі. Дані насоси працюють при менших витратах, ніж перекачують насоси, але при цьому можуть створювати надвисокий до торр, і безмасляний вакуум. Вловлюють насоси працюють з використанням кріогенної конденсації, іонної реакції або хімічної реакції і не мають рухомих частин.

Типи вакуумних насосів в залежності від конструкції

Залежно від конструкції вакуумні насоси можна розділити на масляні (мокрі) і сухі (безмасляні), в залежності від того, чи піддається газ впливу масла або води в процесі перекачування.

Залежно від конструкції вакуумні насоси можна розділити на масляні (мокрі) і сухі (безмасляні), в залежності від того, чи піддається газ впливу масла або води в процесі перекачування.

У конструкції мокрого насоса використовується масло або вода для змащення і / або герметизації. Дана рідина може забруднювати перекачується газ. Сухі ж насоси не мають рідини в проточній частині та залежать від ущільнених зазорів між обертовими і статичними частинами насоса. Як ущільнення найчастіше використовують полімер (PTFE) або діафрагму для відділення механізму насоса від перекачується газу. Сухі насоси знижують ризик забруднення системи масла в порівнянні з мокрими насосами.

В якості первинних (форвакуумних) насосів найчастіше використовуються такі конструкції, описані нижче.

 

Маслозаповнений ротаційний лопатевий насос

(Мокрий, об’ємний)

У ротаційному лопастном насосі газ надходить у вхідний отвір і захоплюється ексцентрично встановленим ротором, який стискає газ і передає його в випускний клапан Підпружинений клапан дозволяє випускати газ при перевищенні атмосферного тиску.

Масло використовується для герметизації і охолодження лопатей. Тиск, що досягається за допомогою роторного насоса, визначається кількістю сходинок. Двоступенева конструкція може забезпечувати тиск 1 × 10-3 мбар.

Продуктивність становить від 0,7 до 275 м3 / год.

Водокільцевий вакуумний насос. Конструкція і принцип роботи

(Мокрий, об’ємний)

Водокільцевий насос стискає газ за допомогою обертового робочого колеса, розташованого ексцентрично всередині корпусу насоса. Рідина подається в насос і за допомогою відцентрового прискорення утворює рухоме циліндричне кільце. Це кільце створює серію ущільнень в проміжках між лопатями робочого колеса, які і є камерами стиснення.

Ексцентриситет між віссю обертання робочого колеса і корпусом насоса призводить до зменшення обсягу між лопатками робочого колеса і тим самим до стиснення газу і випуску його його через вихідний патрубок. Цей насос має просту, міцну конструкцію, так як вал і робоче колесо є єдиними, що рухаються. Водокільцевий насос має великий діапазон потужності і може забезпечувати тиск 30 мбар при використанні води температурою 15 ° С.

При використанні інших рідинах можливі і більш низькі тиску. Діапазон доступних производительностей від 25 до 30 000 м3 / год.

Діафрагмовий вакуумний насос

(Сухий об’ємний)

На діафрагменних насосах використовується гнучка діафрагма, яка з’єднана з штоком і поперемінно переміщується в протилежних напрямках, так що газ потрапляє в простір над діафрагмою і повністю заповнює його. Потім впускний клапан закривається, а випускний клапан відкривається, щоб випустити газ.

 

Діафрагмовий вакуумний насос компактний і дуже легко обслуговується. Термін служби діафрагм і клапанів зазвичай становить понад 10 000 годин роботи. Діафрагмовий насос використовується для підтримки невеликих турбомолекулярних насосів в чистому, високому вакуумі. Це насос малої потужності, широко використовуваний в науково-дослідних лабораторіях для підготовки проб. Типове граничний тиск 5 × 10-3 мбар. Продуктивність від 0,6 до 10 м3 / год (від 0,35 до 5,9 фут3 / хв).

Спіральний вакуумний насос

(Сухий об’ємний)

Основними елементами насоса є спіральні ротор і статор. Розширений газ потрапляє в великі круглі простору, які звужуються, при досягненні центру спірального обертового ротора. Ущільнення з полімеру PTFE забезпечує герметичність між спіральними елементами насоса без використання масла в перекачується газі. Досягається тиск 1 × мбар. Продуктивність від 5 до 46 м3 / год.

Двороторний вакуумний насос

(Сухий об’ємний)

Двохроторннім насоси в основному використовується в якості дожимні (бустерних) насосів і призначені для видалення великих обсягів газу. Два ротора, не торкаючись один одного, обертаються, щоб безперервно передавати газ в одному напрямку через насос. Це підвищує продуктивність первинного / форвакуум насоса, збільшуючи швидкість відкачування приблизно 7: 1 і покращує остаточне тиск, приблизно 10: 1. Бустерні насоси можуть мати два або більше роторів. Типове граничний тиск 1 торр).

Дифузійні паромаслянние насоси

(Мокрий, кінетичний)

Парові дифузійні насоси передають кінетичну енергію молекулам газу з використанням високошвидкісного нагрітого масляного потоку, який переміщує газ з входу в випускний отвір. Тим самим забезпечує знижений тиск на вході. Дана конструкція є досить застарілою.

Значною мірою вони витісняються на ринку більш зручними сухими Турбомолекулярний насосами. Дифузійні паромаслянние насоси не мають рухомих частин і забезпечують високу надійність. Даний вакуумний насос володіє низькою ціною. Граничний тиск менше 7,5 х 10-11 Торр.

 

Діапазон продуктивності 10 – 50 000 л / с.

криогенний насос

(Сухий, технологія уловлювання газу)

Кріогенні насоси працюють шляхом захоплення і зберігання газів і парів, а не перекачування їх через себе. Даний тип насосів іспользуетт криогенну технологію для заморожування або уловлювання газу на дуже холодної поверхні (кріоконденсація або абсорбція) при температурі 10 ° К до 20 ° К (мінус 260 ° С). Ці насоси дуже ефективні, але мають обмежену ємність для зберігання газу.

Зібрані гази / пари повинні періодично віддалятися з насоса, нагріваючи поверхню. Відкачуються вони за допомогою іншого вакуумного насоса. Цей процес також відомий як регенерація. Кріогенні насоси вимагають установки додаткової компресорної системи охолодження для створення холодних поверхонь.

Ці насоси можуть досягати тиску 7,5 х 10-10 Торр і мають діапазон продуктивності від 1200 до 4200 л / с.

Основні виробники вакуумних насосів

Вакуумний насос купити можна виробництва наступних виробників

BUSCH www.buschvacuum.com

Типи вакуумних насосів

навіщо потрібен вакуумний насос

В даний час технологія вакуумирования використовується в самих різних сферах господарської діяльності людини, де потрібно в деякому просторі створити розрядження шляхом дегазації – відкачування газоподібного середовища різного типу. Для отримання вакууму в цьому обсязі застосовуються вакуумні насоси, модифікацій яких сконструйовано чимало в залежності від потреб споживача.

 

Промислове застосування

Вакуумні насоси дозволяють здійснювати дегазацію, тому активно застосовуються для зневоднення і висушування у фармацевтичній, текстильній і харчовій промисловості. Зокрема це може бути відкачка повітря з скляної тари при розливі рідин або просушування шкіри після її дублення. Технологія екструзії, що застосовується для виробництва полімерних виробів різного призначення, неможлива без вакуумізації.

У металургії пристроями даного типу виконується усунення газоподібних домішок в структурі металевого розплаву, що необхідно для отримання монолітних матеріалів, позбавлених раковин і пористості, що неприпустимо.

Крім того, вакуумна техніка використовується в нафтогазовій, електротехнічної, хімічної галузях промисловості, а також у виробництві будівельних матеріалів, сільському господарстві, медицині і багатьох інших сферах.

У холодильній галузі вакуумирование важлива частина технологічного процесу установки і монтажу устаткування – з холодильного контуру обов’язково необхідно видаляти повітря і вологу, інакше забезпечити нормальну працездатність не вдасться. Для цього випускають спеціальні вакуумні насоси для HVAC-галузі.

Навіщо потрібно штучно створювати вакуум в побуті?

Крім промислового використання, сучасна людина часто стикається з вакуумної апаратурою в побутовому житті. Наведемо кілька прикладів.

  • Механізми вакуумного посилення гальмування в транспортних засобах дозволяють полегшити роботу гальмівної системи і збільшити термін її експлуатації. Вони застосовуються в конструкції педалі гальма і за рахунок створюваного розрядження дозволяють знизити навантаження на водія.
  • Вакуумні насоси використовуються в системах кондиціонування повітря для стравлювання суміші газів з фреонового трубопроводу, що необхідно з метою усунення кисню (як сильного окислювача) і водяної пари. Сторонні домішки в трасі спліт-систем призводять до її передчасного виходу з ладу.
  • Вакуумізації потрібно в упаковці харчових продуктів і дозволяє збільшити термін зберігання швидкопсувної їжі за рахунок практично повного усунення кисню, як окислювача і одного з найважливіших компонентів для нормальної життєдіяльності мікроорганізмів, відповідальних за гниття, бродіння, пліснявіння та інших патогенних факторів.
  • Видалення кисню з герметично замкнутій упаковки дозволяє знизити її обсяг і обумовлює економію простору, що особливо актуально при зберіганні різних речей повсякденного вжитку людини, наприклад, ковдр, подушок, одягу тощо.

Загальний механізм дії

Незалежно від виду, вакуумний насос призначений для створення тяги (розрядження) в конструкціях, системах, або їх окремих елементах. В ході цього процесу формується область зниженого атмосферного тиску, в яку «притягуються» частинки газоподібного середовища.

При цьому молекули можуть рухатися в різних режимах, що включають в себе не тільки спрямовані потоки, але і хаотичні переміщення. Логічно припустити, що в процесі свого переміщення, молекули можуть взаємодіяти один з одним, що визначає зміна їх траєкторії і швидкості.

 

Характер струму середовища і її швидкість визначається ступенем створюваного насосом розрядження, яка, в свою чергу, тісно пов’язана з типом такого пристрою.

Найбільш поширені типи вакуумних насосів

З огляду на широту застосування пристроїв для вакуумування, стає ясно, що варіантів їх конструкції існує безліч. Спробуємо виділити найбільш часто використовувані.

Пластинчато-роторні насоси

Пластинчато-роторні механізми, що підрозділяються на масляні (робочі поверхні змащуються спеціальними вакуумними складами) і безмасляні (мастило не потрібно). Даний тип конструкцій має зібраний на валу електродвигуна ротор, і не відрізняється занадто високою швидкістю відкачування, тому вони використовуються для закритих систем невеликого розміру.

Конструктивно робоча камера цієї апаратури складається з двох модулів, що мають різний обсяг. Переміщення ротора і лопатей визначає рух газового середовища за принципом «заміщення» внутрішнього обсягу відсіків поперемінно. Пі цьому нагнітання газу з однієї камери в іншу призводить до відкривання випускного клапана, через який відбувається підбурювання середовища в камеру всмоктування.

Пристрої роторного типу працюють в області вакууму низькою глибини і є одними з найпопулярніших видів вакуумних насосів.

водокільцеві насоси

Водокільцеві вакуумні насоси, що працюють в області глибокого вакууму, з точки зору свого пристрою схожі з пластинчато-роторними пристроями.

Освіта області зниженого тиску в цій конструкції відбувається за рахунок занурення обертового ротора (импеллера) в рідкому середовищі (частіше застосовується чиста вода), яка повинна безперервно надходити в установку.

Обертання ротора з лопатками всередині рідини призводить до стиснення закачаного в систему газу і його переміщенню до вихідного клапану робочої камери. Звідти газоподібне середовище випускається з насоса під тиском. Такий хід ротора усередині камери забезпечується його ексцентричним положенням всередині робочого простору.

Володіючи масою переваг (резистентність по відношенню до домішок в транспортується газоподібному середовищі, простоті пристрою, відсутність масляних включень в відкачувати газ і деякі інші), водокільцеві вакуумні насоси вимагають періодичного обслуговування сервісної рідини, що є їх недоліком.

Мембранно-поршневі

Мембранно-поршневі насоси, в робочій камері яких проводиться здавлювання газоподібного середовища за рахунок переміщення поршнем гнучкою, що не проникною для молекул газу мембрани. При цьому при стисканні газ з робочої камери виводиться через випускний клапан за межі насоса, що визначає зниження тиску в камері, за рахунок якого відбувається втягування нової порції в систему.

Поршень в цих установках приводиться в рух валом електродвигуна, з’єднаного з шатуном за допомогою ексцентрика.

Головна перевага таких типів вакуумних насосів їх практично повна безшумність і універсальність щодо середовища, що транспортується (наприклад, конструкція і тип приводу в таких апаратах обумовлює відсутність можливості утворення іскор, тому механізми даного типу придатні для перекачування пожежо- та вибухонебезпечних середовищ).

Крім того, в побуті і промисловості застосовуються і інші типи конструкцій, що відрізняються продуктивністю і глибиною одержуваного вакууму.

До них відносяться спіральні, кулачкові, вихрові та інші модифікації вакуумних насосів, що розрізняються по продуктивності, контрольованої за національною російському стандарту ГОСТ Р 53335-2009, відповідному міжнародному нормативу ІСО1607-1: +1193.

 

Ви також можете насолодитися:

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *