Применение вакуумных насосов, принцип их работы и разновидности

Область применения вакуумных насосов

Устройства используются в разных промышленных приборах с целью:

• снижения температуры кипения вещества

• повышения однородности структуры материала путем дегазации

• создания стерильных условий на производстве продуктов питания или в фармакологии

• экстренной просушки, не допуская повышения температуры

• создания нейтральной среды, необходимой для нормального течения химических реакций.

В быту вакуумные насосы применяются:

• для герметичного хранения сезонных вещей

• в кондиционерах

• для откачки воды

• в тормозной системе автомобиля

• для других бытовых нужд.

В сельском хозяйстве применяется для доильных аппаратов.

Принцип работы вакуумных насосов

На практике принудительное выдавливание газовой смеси из емкости ограниченного объема реализуется 2 методами:

• Водяным. Принцип работы водного насоса предполагает создание вакуума путем вытеснения газа из емкости. Процесс осуществляется водяной или паровой струей высокого давления. Подобная схема имеет существенный недостаток – низкий коэффициент полезного действия.

• Механическим. Схема подобного агрегата предполагает наличие основного вращающегося/движущегося звена. В процессе работы механического насоса через равные отрезки времени внутри емкости создается расширяющееся пространство, что приводит к выталкиванию вещества. Используются механические насосы в промышленном производстве.

Основные разновидности вакуумных насосов

При производстве вакуумных агрегатов используют химически нейтральные механически прочные материалы. Особенно тщательно подгоняют узлы и места соединения различных поверхностей. Все это делается с целью исключения обратного попадания газообразного вещества в емкость.

Вакуумные насосы разделяют на несколько основных типов.

Водокольцевые

В агрегатах данного типа применяется струя воды высокого давления. Внешний вид аппарата представляет собой цилиндр, внутри которого находится вал, оборудованный лопастями. Перед началом каждого цикла заполняется дистиллированной водой.

Во время работы двигателя, вал вращается и лопасти распределяют воду по стенкам цилиндра. Между ними и крутящимся валом образуется вакуум, который тут же заполняет газообразное вещество. Движущаяся крыльчатка перемешивает газообразное вещество с жидкостью и выбрасывает полученную смесь через выходной патрубок.

На практике прибегают к использованию водокольцевых насосов для неполной очистки вещества за счет энергичного взаимодействия с водной массой.

Устройство водокольцевой конструкции имеет массу преимуществ:

• Дистиллированная вода с успехом заменяет уплотнения (некоторым образом сглаживая дефекты производителя) и тем самым исключает вероятность обратного проникновения газа

• За счет простой схемы, практически не требуют ремонта. Это связано с тем, что вода снижает трение, повышая также износостойкость. Оборудование долговечно и энергоэкономично

• Дистиллированная вода является химически нейтральным веществом, поэтому не оказывает разрушающего действия на устройство.

Пластинчато-роторные

Конструкция данного типа предполагает размещение корпуса и ротора в разных геометрических плоскостях. Боковой зазор между внутренней поверхностью агрегата и вала имеет разный зазор по всей длине окружности из-за несовпадения их осей.

Крутящийся вал оснащен подвижным пластинами, которые при работающем двигателе создают сектора переменного давления.

Пластины в устройстве данного типа изготавливают из материалов с пониженным коэффициентом трения. Например, фторопласта, бронзы, железо-графита, латуни или баббита. Кроме того для снижения силы трения применяют маловязкие масла.

Насосы данной конструкции создают самый сильный вакуум, но слишком требовательны к чистоте обрабатываемого вещества и смазки. Поэтому их необходимо регулярно чистить.

Мембранно-поршневые

Работа этих агрегатов основана на применении гибкой мембраны, колеблющейся под действием электрического или пневматического механизма.

Основной рабочий орган мембранно-поршневого насоса изготавливают из пластичных многокомпонентных материалов высокой прочности.

При изгибании центральной части пластины, создается переменное давление внутри емкости, сопровождающееся всасыванием и выталкиванием жидкого или газообразного вещества.

Направление воздушных потоков определяет совокупность клапанов.

Достоинствами мембранно-поршневых агрегатов являются:

• долговечность конструкции благодаря режиму «сухой» работы

• высокая энергоэкономичность

• чистота, благодаря отсутствию масел

• абсолютная герметичность.

Винтовые

Метод действия основан на вытеснении вещества вдоль вращающегося винтового ротора. В результате работы агрегата образуются сектора переменного давления, на выходе – избыточное, на входе – вакуум.

К недостаткам конструкции относятся высокие требования к тщательному подгону узлов и мест соединений различных материалов. Это повышает стоимость устройства.

К достоинствам винтовых насосов относятся:

• высокая шумоизоляция

• возможность работы с механическим приводом.

Вихревые

Конструкция вихревых вакуумных насосов основана на принципе действия центробежной силы. Как и все остальные агрегаты имеют рабочий крутящий вал.

Отличительной особенностью центробежных насосов, является расположение входной трубки на внешней поверхности корпуса, а не вблизи крутящего вала.

Подобная схема создает простоту в использовании и ремонте. Однако вихревые вакуумные насосы обладают низким коэффициентом полезного действия при перекачивании газожидкостных смесей, и чувствительны к попаданию механических примесей.

Популярные производители

Отлично зарекомендовали себя в применении вакуумные насосы следующих фирм-производителей:

• Becker

• Pfeiffer Group

• BUSCH

• Elmo Rietschle

• Robuschi

• РОСВАКУУМ

• NASH

• Samson Pumps.

Самостоятельное изготовление вакуумного насоса

При желании, можно сэкономить и не покупать готовый вакуумный агрегат, сделав его собственными руками. Если насос планируется использовать для дома, например, откачивать воздух из небольших емкостей, то пригодится одноразовый шприц. Необходимо соединить тройник и шприц гибкими трубочками. По бокам устанавливаются 2 обратных клапана.

В бытовых целях народные умельцы модернизируют автомобильные или велосипедные насосы. Для этого устройство разбирают, разворачивают манжету на 180 градусов и собирают заново. Подобное изменение конструкции приводит к тому, что агрегат перестает накачивать воздух, а, наоборот, начинает вытягивать. Необходимо установить обратный клапан в месте соединения шланга и модернизированного устройства.

В качестве обратного клапана можно использовать запасную часть от аквариумного компрессора.

Чтобы изготовить качественный вакуумный насос часто используют компрессор от холодильника. Принцип его работы заключается в откачке паров хладагента из испарителя, и последующего направления их в конденсатор. Поскольку он уже предназначен для перекачки газообразного вещества, то модернизация будет минимальной. Для этого необходимо:

• отделить устройство от остальных приборов

• установить воздушный фильтр на входе

• прикрепить патрубок на выходе

• подключить к электрической сети.

Применять модернизированный агрегат для откачки газожидкостной смеси ни в коем случае нельзя. Водные пары могут стать причиной поломки вакуумного насоса.

Вакуумные насосы отличаются габаритами, производительностью, объемом. Различные типы агрегатов применяют в завимости от особенностей конструкции.