Види вакуумних насосів і їх принцип роботи

У різних сферах людської діяльності потрібне створення вакууму. Цей термін характеризує стан газової фази, тиск якої нижче атмосферного. Він вимірюється в міліметрах ртутного стовпа або паскалях. Розрідження газів відбувається при примусовому видаленні речовини з пристроїв, що мають обмежений обсяг. Технічне пристосування, призначене для цих цілей, називається вакуумним насосом. Він може використовуватися самостійно або входити в більш складні системи.

Область застосування вакуумних насосів

Вакуум широко застосовується в різних технічних пристроях. Він дозволяє знизити температуру кипіння для води або хімічних рідин, провести видалення газів з матеріалів, що вимагають підвищеної однорідності складу, створити стерильні умови обробки і зберігання. При невеликих габаритах і економічній витраті енергії сучасні вакуумні насоси дозволяють швидко досягати глибокого ступеня розрідження. Вони застосовуються в самих різних процесах і сферах діяльності:

  • в нафтопереробній та хімічній промисловості для підтримки необхідних умов протікання реакцій і розділення одержуваних сумішей;
  • при дегазації металів та інших матеріалів для створення деталей з однорідною структурою і відсутністю пор;
  • в фармацевтиці та текстильної промисловості для швидкої осушки виробів без підвищення температури;
  • в харчовій промисловості при розфасовці молока, соків, м'ясних і рибних продуктів;
  • в процесі вакуумування холодильного та іншого обладнання з підвищеними вимогами до відсутності вологи;
  • для нормального функціонування автоматичних конвеєрних ліній, що використовують в якості захоплень вакуумні присоски;
  • при обладнанні виробничих і науково-дослідних лабораторій;
  • в медицині при експлуатації дихальних апаратів і стоматологічних кабінетів;
  • в поліграфії для фіксації термоплівок.

Принцип роботи вакуумних насосів

Вакуум створюється при механічному видаленні речовини із замкнутого простору. Технічно це реалізується різними способами. Принцип роботи вакуумного насоса струменевого типу заснований на віднесенні молекул газу потоком води або пари, що вилітають з високою швидкістю з сопла ежектора. Його схема передбачає підключення бічного патрубка, в якому створюється розрідження.

Перевагою такої конструкції є відсутність рухомих деталей, а недоліком - перемішування речовин і низький ККД.

У техніці найбільшого поширення набули механічні агрегати. Робота вакуумного насоса з обертається або рухається зворотно-поступально основною деталлю полягає в періодичному створенні всередині корпусу простору, що розширюється, заповненні його газом з приймального патрубка з подальшим виштовхуванням через вихідний отвір. Конструктивну будову вакуумного насоса при цьому може бути найрізноманітнішим.

Основні різновиди вакуумних насосів

При виготовленні пристроїв для створення вакууму використовуються металеві та пластмасові матеріали, стійкі до хімічного впливу середовища, що перекачується і володіють достатньою механічною міцністю. Велика увага приділяється точності підгонки вузлів та герметичності контакту поверхонь, що виключає зворотний проскок газів. Тут наводиться перелік основних видів вакуумних насосів, що розрізняються між собою конструкцією і принципом дії.

водокільцеві

Водокільцевий вакуумний насос є одним з варіантів рідинно-кільцевих агрегатів, використовуючи для створення розрідження циркуляцію чистої води. Він має вигляд циліндра з оснащеним лопатками ротором, що обертається на зміщеному від центру валу. Перед початком роботи його заповнюють рідиною.

При пуску двигуна крильчатка розганяє воду по внутрішніх стінках корпусу. Між нею і ротором утворюється серповидна область вакууму. У неї спрямовується газ з приймального патрубка насоса. Рухомі лопатки переміщують його уздовж вала і викидають через вихідний отвір. Агрегати цього типу часто застосовуються ще і для часткового очищення газу за рахунок його інтенсивного контакту з водою.

Використання рідини в якості робочого органу дає безліч переваг.

  1. Вода, що обертається в просторі між ротором і корпусом насоса, виключає ймовірність зворотного проскока газів, замінюючи собою ущільнення і знижуючи вимоги до точності виготовлення деталей.
  2. Усі обертові частини насоса постійно омиваються рідиною, що зменшує тертя і покращує знімання.
  3. Такі пристрої рідко вимагають ремонту, мають тривалий термін служби і споживають мінімум електроенергії.
  4. Робота з газами, що містять краплі води і дрібні механічні домішки, не робить негативного впливу на технічний стан обладнання.

Остання обставина важливо при використанні таких насосів для відкачування повітря з ємностей, що містять вологу. Їх застосовують для кондиціонерів та інших холодильних установок при вакуумуванні системи перед заповненням їх фреоном.

Пластинчато-роторні

Такі насоси мають циліндричний корпус з ретельно відшліфованою внутрішньою поверхнею і розташований всередині нього ротор. Їх осі не збігаються, тому бічний зазор має різну величину. До складу ротора входять спеціальні рухливі пластини, які притискаються пружинами до корпусу і ділять вільний простір на сектори змінного обсягу. При включенні двигуна гази починають рухатися так, що в приймальному патрубку завжди створюється розрідження, а в напірному - надлишковий тиск.

Для зменшення тертя пластини виготовляються з антифрикційних матеріалів або застосовуються спеціальні маловязкие масла. Насоси цього типу здатні створювати досить сильний вакуум, але вони чутливі до чистоти рідини або газу, вимагають регулярного чищення і забруднюють продукт слідами мастила.

Мембранно-поршневі

Робочим органом насосів даного принципу дії служить гнучка мембрана, пов'язана з важільним механізмом. Вона виготовляється із сучасних композитних матеріалів, стійких до механічних навантажень. Її краї міцно кріпляться в корпусі, а центральна частина під дією електричного або пневматичного приводу згинається, поперемінно зменшуючи і збільшуючи простір внутрішньої камери.

Зміна обсягу супроводжується всмоктуванням і виштовхуванням надходять газів або рідин. При спільній роботі в протифазі двох мембран забезпечується безперервний режим перекачування. Система клапанів регулює правильний розподіл і напрямок потоків. Механізм не має обертових або деталей, що труться, що контактують з перекачується продуктом.

До переваг таких насосів слід віднести:

  • відсутність забруднення продукту мастилом або механічними забрудненнями;
  • повну герметичність, що виключає витоку;
  • високу економічність;
  • легкість регулювання витрати;
  • тривалу експлуатацію в сухому режимі, яка не шкодить конструкції;
  • можливість використовувати пневматичний привід для роботи у вибухонебезпечному середовищі.

гвинтові

Принцип роботи гвинтових насосів заснований на витіснення рідини або газу уздовж обертового гвинта. Вони складаються з приводу, одного або двох роторів гвинтоподібної конфігурації і статора відповідної форми. Висока точність виготовлення деталей не дозволяє перекачується середовищі проскакувати назад. В результаті на виході насоса утворюється надлишковий тиск, а на прийомі - вакуум.

Подібне обладнання через високі вимоги до якості виготовлення коштує недешево. Його не можна довго тримати на «сухому» режимі.

Основні переваги таких насосів:

  • рівномірність витрати;
  • низький рівень шуму;
  • здатність перекачування рідини з механічними включеннями.

вихрові

Вихрові вакуумні насоси своєю конструкцією нагадують відцентрове обладнання. Вони також мають робоче колесо з лопатями, що обертається на центральному валу. Принципова відмінність полягає в розташуванні приймального патрубка на зовнішньому колу корпусу, а не в районі центральної осі.

Мінімальний зазор між крильчаткою і корпусом забезпечує стійкий рух рідини в необхідному напрямку. Агрегати цього типу здатні створювати досить високий тиск нагнітання і мають самовсмоктувальним ефектом. Ці насоси прості в експлуатації, легко ремонтуються і відмінно зарекомендували себе при перекачуванні газорідинних сумішей, але у них низький ККД. Вони чутливі до попадання механічних домішок, здатних привести до швидкого зносу крильчатки.

Самостійне виготовлення вакуумного насоса

Якщо ви не готові нести витрати на придбання заводського обладнання, спробуйте зробити вакуумний насос своїми руками. Для відкачування повітря з ємності невеликого обсягу може згодитися медичний шприц або злегка модернізований ручної велосипедний насос.

Порада! При частому використанні і вакуумування великих судин зручніше скористатися пристроями з електричним приводом.

Розглянемо варіант виготовлення вакуумної установки з компресора старого холодильника. Він уже призначений для перекачування газу і при мінімальному ремонті зможе створювати розрідження. Ваші дії будуть гранично прості:

  • на деякій відстані від компресора обрізати ножівкою по металу дві мідні трубки, які підходять до нього;
  • демонтувати компресор разом зі схемою електроживлення або замінити її разом з пусковим реле на нову по аналогії зі старою;
  • на мідний патрубок, який йшов від конденсатора, надіти дюрітових шланг відповідного діаметру і з'єднати його іншим кінцем з вакууміруемой ємністю;
  • для герметичності з'єднання можна використовувати штатний хомут або скористатися скруткой зі сталевого дроту;
  • виконати підключення вакуумного насоса до електричної мережі і після пуску по виходу повітря з другого мідного патрубка переконатися в його правильній роботі.

Важливо! Компресор холодильника не призначений для експлуатації у вологому середовищі, тому треба стежити, щоб на нього не потрапляла вода.

Комп'ютерна Допомога
Цифрова Техніка
Виробники TV