Вакуумные насосы активно применяются в различных отраслях промышленности и в сфере сельского хозяйства. Насосы бывают разных видов, это зависит от их конструкции и от сферы деятельности, для которой они предназначены. Например, компактные модели получили широкое распространение в сфере науки и исследований, с их помощью проводятся различные эксперименты и испытания. Эти вакуумные насосы служат для откачки газа из различных герметичных емкостей для создания в них вакуума.
Разновидности вакуумных насосов
Вакуумные насосы делятся на различные виды, по определенным параметрам. Для начала обозначим разделение по конструктивным особенностям, в зависимости от применения масла в устройстве насоса. Здесь выделяют два вида: масляные и сухие насосы.
- Масляные вакуумные насосы. Такие насосы являются более производительными и надежными. Масляная смазка способствует более длительному сохранению работоспособности всех деталей насоса. Также масло выполняет своеобразную герметизирующую роль, что позволяет улучшить производительность. Кроме того, наличие смазки позволяет вакуумному маслосмазываемому насосу функционировать при более низких температурах.
- Сухие вакуумные насосы. Такой тип насосов являются менее надежными и производительными, однако, в некоторых ситуациях они являются оптимальным решением для выполнения конкретных задач. Например, в некоторых процессах категорически не допускается наличие в воздухе масляных испарений. Также такие насосы не требуют особого обслуживания, что позволяет устанавливать их в труднодоступных местах.
С точки зрения конструктивных решений, вакуумные насосы делятся на объемные и динамические. Начнем с объемных, они бывают нескольких видов:
- Поршневые. Основным плюсом такого насоса является его эффективность. Поршень способен создать вакуум от 35 до 80 мбар . вместе с этим, он неприхотлив к условиям, в которых будет проходить его эксплуатация. К недостаткам такой конструкции можно отнести шум, вибрацию и ограничения по расходу;
- Диафрагменные (мембранные вакуумные насосы). Такой агрегат создает вакуум путем деформации мембраны, которая находится внутри рабочей камеры. Конструкция может иметь одну ступень (создает вакуум до 200 мбар ) или две (создает вакуум до 18 мбар );
- Насосы с качающимся поршнем. Эта конструкция сочетает в себе компактность мембранной конструкции и производительность поршневой. Одноступенчатая конструкция создает вакуум до 70 мбар . двухступенчатая до 18 мбар . Единственным существенным минусом конструкции является ограничение по объему перегоняемого воздуха. Самая мощная версия такого насоса сможет перекачать всего 70 л/мин;
- Центробежные лопастные. Обладают целым рядом преимуществ, таких как компактность, сравнительно тихий режим работы, более слабая вибрация и, самое главное, стоят такие устройства значительно дешевле остальных. Но максимальны уровень вакуума всего 50-300 мбар . Бывают исключения, некоторые модели способны создать вакуум до 1 мбар, но это большая редкость;
- Центробежные винтовые. Такие насосы способны создавать вакуум такого же уровня как и поршневые агрегаты, однако, работают практически без пульсаций;
- Динамические насосы осуществляют свою работу за счет кинетической энергии. Главным отличием таких насосов является способность обеспечивать большой объемный расход. Но такие насосы склонны к утечкам, поэтому их не применяют в местах, где необходим высокий уровень вакуума.
Принцип работы вакуумных насосов
Основная задача любого вакуумного насоса, независимо от его вида, - это вытеснение. Проще говоря, насос должен оставить рабочую площадь без различных газов, испарений и воздуха. Задача насоса - создать требуемый уровень вакуума за определенное количество времени. Это достигается путем изменения объема рабочей камеры.
Принцип действия вакуумных насосов зависит еще от способа удаления газа из откачиваемого объекта или среды, а следовательно от конструкции насоса.
Выделяют две основные группы вакуумных насосов:
- Газоперемещающие вакуумные насосы — газ из откачиваемого объема, поступающий во всасывающие отверстие, перемещается в проточной части насоса и выбрасывается через нагнетательное отверстие;
- Газопоглощающие вакуумные насосы — удерживают газ внутри или на поверхности поглощающих элементов, но требуют регенерации, когда поглощающая способность материала исчерпана.
Принцип работы вакуумного насоса ВВН
Водокольцевой вакуумный насос работает за счет жидкость, именно создает герметичность. В корпусе такого насоса находится ротор, он смещен вверх относительно центра корпуса. К этому ротору прикреплено колесо, на котором находятся лопасти. В рабочем режиме корпус наполняется водой, и эти лопасти за счет центробежной силы захватывают воду, а затем отбрасывают ее в сторону. Из-за большой скорости работы насоса выбрасываемая вода образует что-то наподобие кольца, это и служит рабочей камерой насоса, что и служит предметом создания герметичности.
Лопасти колеса делят камеру на несколько частей, через которые будет проходить газ. При таком процессе происходит его постепенное сжатие, газ будет проходить тот же цикл несколько раз, пока не достигнет требуемых характеристик.
Насосы ВВН обладают рядом преимуществ, они стойки к загрязнениям, не выделяют токсичных газов и просты в устройстве. Но они требую должного ухода, периодической замены подшипников.
Устройство вакуумного насоса
Основные элементы вакуумного насоса:
- Маслоотделитель;
- Масляный бак;
- Устройство газобалланса ;
- Вакуумный отсек.
Насос, как правило, изготавливается из прочных материалов, многие элементы выполнены из сплавов алюминия или нержавеющей стали. Ключевые элементы (например, поршень) выполнены из серого чугуна. Это добавляет прочность устройству, но, к сожалению, значительно утяжеляет конструкцию. Главным требованием к устройству насоса всегда была герметичность. Вакуумный насос не должен пропускать воздух, для этого используются различные прокладки в конструкции. В то же время и насос не должен выпускать из себя пары масла и прочие химические элементы.
Безмасляный вакуумный насос
Такие насосы используются в местах, где их последующее обслуживание будет затруднительным и в местах, где требуется идеально чистый воздух. Вместо масла, для смазки элементов конструкции, используется вода. А основные элементы насоса изготавливаются из прочных видов пластика и подобных материалов. Ключевые элементы насоса (подшипники) заполняются специальной графитовой смазкой, которой хватает на весь срок их службы.
Такие насосы работаю на ровне с масляными, они способны перекачивать жидкость, пар, различные газы, кислоты и даже щелочь. Безмасляная конструкция возможна практически для всех вариантов вакуумных насосов. Особенное распространение сухие вакуумные насосы получили в области металлургии. Сухие вакуумные насосы повлияли на развитие области термической обработки металлов. Благодаря им промышленность освоила качественное нанесение пленки на свои изделия.
Масляные вакуумные насосы
При должном обслуживании, такие насосы во всем превосходят безмасляные аналоги. Масло выполняет функцию герметика и препятствует утечкам. Также масло положительно влияет на срок службы всех элементов механизма вакуумного насоса. Масляные насосы не могут использоваться с целью откачки смесей на основе пара, так как эти пары будут конденсироваться на деталях агрегата, а далее снова превратятся в пар, когда нагреются. Рабочий поток постоянно будет загрязняться выделениями масла из насоса.
В корпусе масляных вакуумных насосов никогда не возникает коррозии.
Винтовой вакуумный насос
Для примера можно взять немецкий образец от компании Busch Cobra -VR с двумя винтовыми валами, которые вращаются в противоположных направлениях. Воздух всасывается и перемещается к точке нагнетания, при этом осуществляется его всасывание. Винты и роторы не касаются друг-друга и корпуса агрегата, что позволяет обойтись без смазки. Охлаждение насоса происходит путем распыления воды. Также такие насосы работают бесшумно и не создают вибрацию.
На примере вакуумного насоса Busch Cobra рассмотрим средние характеристики таких насосов:
- Перекачка - 35000 литров в минуту;
- Остаточное давление - 20 мБар ;
- Мощность двигателя - 55 кВт;
- Скорость работы двигателя - 13000 оборотов в минуту;
- Шумность - 79 децибел;
- Размеры (миллиметры) - 2226/880/898;
- Вес - 2 тонны.
Сферы применения вакуумных насосов
Вакуумные насосы широко востребованы в различных отраслях промышленности. В пищевой среде они активно используются для очистки и упаковки продуктов. В химии они служат для удаления различных газов, которые вызывают коррозию или даже взрывы, а также для производства пластика. Активно вакуумные насосы применяются в медицине, производстве бумаги, крупных производствах и даже в сфере экологии.
Ключевые области применения вакуумных насосов:
- энергетика и металлургия;
- производство полупроводников, фотоэлементов, микроэлектроники и другой технологически сложной продукции;
- нефтяной, химической, пищевой, фармацевтической и аэрокосмическая промышленность;
- процессы вакуумной плавки, сварки, сушки, формовки и упаковки;
- автомобилестроение и т.д.
Преимущества и недостатки вакуумных насосов
🟢 К основным преимуществам вакуумных насосов можно отнести их надежность, достаточно высокие показатели по экологичности , высокую скорость работы, высокий уровень ремонтопригодности, автономность. Кроме того, вакуумные насосы могут легко объединяться в оду общую установку и, сравнительно, работают без лишнего шума и вибрации.
🔴 Из существенных недостатков таких насосов стоит отметить только их привередливость к перекачиваемым жидкостям и газам. Такие насосы зачастую требуют практическим идеальной чистоты веществ.
Какое масло лучше выбрать для вакуумного насоса?
Используемое масло не должно вступать в реакции с перекачиваемыми субстанциями, должно быть стойким к нагреванию, иметь слабые окислительные свойства и не должно высыхать.
Все механизмы насоса требуют смазки для продления их работоспособности. Лучше всего использовать именно те сорта масел, которые рекомендует производитель устройства.
