Что такое вакуумный компрессор

Что такое вакуумный компрессор

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.

Читайте также:  Спальный гарнитур в стиле лофт

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.

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.

Читайте также:  Асинхронный электродвигатель 200 квт

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.

Что такое вакуум насос, применение и схема работы вакуумных насосов разных видов

Начало производства вакуумного оборудования зафиксировано в 1862 году. Именно тогда обществу был представлен ртутно-поршневой компрессор. Это был вакуум насос, с помощью которого откачивали жидкость из водоемов. Позже он стал основой для конструирования мощной трубопроводной системы.

После этого развитие вакуумного оборудования стремительно пошло вверх. Уже в 1905 году Геде представил свое изобретение в этой области. Это был насос вращательного действия. В 1906 году был запатентован криосорбционный компрессор. Принцип его действия был основан на сорбции молекул рабочего вещества. Его создателем стал Дж. Дьюар.

После такого всемирного открытия появились диффузионный и молекулярный вакуум насосы. Конструкции всех агрегатов со временем претерпели незначительных изменений. Несмотря на это, их принцип действия остался тем же.

В современном мире без такой вакуумной техники не обходится ни одна отрасль промышленности и сельского хозяйства. Насосы используют в быту и медицине. Их производство постоянно совершенствуется: разрабатываются новые единицы техники, создаются универсальные установки.

Вакуум насос

По принципу действия агрегат бывает низковакуумным, средневакуумным и высоковакуумным. Также существуют системы для создания сверхвысокой вакуумной среды или предварительного разряжения. Вакуум насос – одна из разновидностей компрессоров. С его помощью снижают показатель атмосферного давления в вакуумной установке. А сам вакуум создается посредством устранения молекул воздуха из рабочего вещества, и их дальнейшего отвода из системы.

Читайте также:  Варочная сенсорная плита электрическая индукционная

Вакуум насос называют компрессором, вакуумным агрегатом, воздуходувкой. Он преобразует механическую энергию в пневматическую. Принцип работы такого оборудования заключается в том, что энергия заставляет вращаться вал. Этот элемент конструкции отвечает за процесс всасывания и нагнетания воздушных масс.

Классификация вакуум насосов:

  1. газопереносящие – отвечают за перемещение газовых, парогазовых, воздушных смесей;
  2. газосвязывающие – работают на основании сорбции молекул рабочих веществ.

Также существует классификация оборудования по принципу действия. Вакуум насос может быть механическим или физико-химическим. Основным отличием агрегатов является способ откачивания рабочего вещества.

Механические вакуум насосы классифицируют на объемные и молекулярные. В эту группу оборудования входят винтовые, поршневые, мембранные (диафрагменные), золотниковые, спиральные, роторные компрессоры и насосы Рутса. Кроме этих агрегатов существуют криогенные, сорбционные, струйные и магниторазрядные установки. Преимуществом вакуумных насосов является возможность работать в качестве самостоятельных единиц техники, и в комплексе с другими подобными системами.

Проверка насоса на вакуум

Существует два способа тестирования агрегатов на способность создавать и поддерживать вакуумную среду. Первый заключается в визуальном осмотре установки. Если на поверхности корпуса или на какой-либо детали обнаружены дефекты, некоторые ее рабочие функции не будут реализованы.

Во втором способе проверка насоса на вакуум осуществляется механически.

Очередность действий:

  1. Закрываются краны, вентили, задвижки. Перекрывается всасывающий, сливной патрубки.
  2. Насосная система подключается к электропитанию.
  3. В ней создается разряжение, которое достигает 0,078 МПа.

После этого необходимо наблюдать за показаниями манометра. Если на нем величина 0,013 МПа, это является удовлетворительным показателем герметичности системы. При ее отклонении, даже незначительном, необходимо тестировать установку с помощью течеискателей.

Примечание. Существует еще один способ определения герметичности установки – опрессовка.

В этой технологии применяют воду или воздух. Наиболее эффективный вариант – жидкость. Она просачивается в том месте, где и находится дефект. Довольно часто опрессовку проводят под воздействием давления. В этом случае оборудование находится в рабочем состоянии. Напор, который создает агрегат, должен достигать 13 кгс/см2.

В технологии опрессовки воздухом применяют дополнительный источник давления. В его качестве может выступать аналогичный агрегат. Его соединяют с испытываемой установкой, которую предварительно обмазывают мыльным раствором. В системе создают большой воздушный напор. Пузырьки мыльного раствора на поверхности корпуса или отдельной детали свидетельствуют о наличии утечки в этом месте.

Водокольцевые вакуум насосы (ВВН)

Другое название оборудования: жидкостно-кольцевые агрегаты. Водокольцевые вакуум насосы (ВВН) нашли широкое применение во всех отраслях промышленности, медицине, быту и сельском хозяйстве. Они относятся к технике объемного типа действия.

Преимущества оборудования:

  • универсальность – способность работать как самостоятельные единицы техники, так и в комплексе с другими компрессорами;
  • практичность в эксплуатации и ремонте, поскольку одной изнашивающейся деталью является колесо с пластинами;
  • прочность, надежность и долговечность;
  • способность самовсасывания, что значительно сокращает временные затраты на создание необходимого уровня технического вакуума.

Во время работы оборудование характеризуется низким уровнем шума и вибрации. Такой показатель достигается путем сбалансированности конструкции. Водокольцевые вакуум насосы, купить которые можно в специализированных магазинах, используют при работе с газовыми, парогазовыми, воздушными смесями, жидкостями и неагрессивными веществами. Запрещено откачивать с их помощью пожаро- и взрывоопасные смеси.

Водокольцевые вакуум насосы (ВВН), цена которых зависит от их модификации, состоят из таких основных узлов:

  • герметичного корпуса;
  • ротора с лопастями (рабочего колеса);
  • электродвигателя;
  • водоотстойника;
  • стока охлажденной воды;
  • подводных, выпускных, впускных клапанов и прочей специализированной арматуры.

Также оборудование оснащают вакуумными датчиками, манометрами и прочими приборами контроля создания и поддержания вакуума.

Конструктивные особенности техники (ВВН):

  • корпус цилиндрической формы расположен горизонтально;
  • он оснащен отверстиями для присоединения специализированной арматуры, которые расположены в разных частях установки;
  • за герметичность конструкции отвечают многочисленные уплотнители и прокладки, находящиеся на всех соединениях элементов;
  • в корпусе отсутствуют трущиеся детали.

Насосы ВВН могут быть одно- и двухступенчатыми. Они отличаются показателями мощности и производительности. Второй вид техники считается более востребованным.

В качестве рабочей жидкости выступает вода. При выполнении некоторых сложных технологических процессов возможно использование вакуумного масла. Рабочим веществом заполняют внутреннее пространство оборудования. Если это вода, ее необходимо постоянно пополнять. Особенно важно учесть это в работе оборудования на высоких температурных режимах. Она имеет способность испаряться.

Насос высокого вакуума

В качестве такой техники выступает высоковакуумный компрессор. Насос высокого вакуума может быть молекулярным или пароструйным. Действие первого типа оборудования основано на взаимодействии молекул рабочего вещества. К этой категории относят диффузионные, эжекторные и водоструйные компрессоры.

Второй тип техники классифицируют на паромасляные и парортутные системы. Последний вид техники производят из стали, которая устойчива к коррозии. Они характеризуются одним циклом действия.

Паромасляные установки имеют другое название – фракционные. В них создаются несколько ступеней действия. Первые две – зонтичного типа, третья – эжекторная. Агрегаты выделяются высоким показателем мощности.

Турбомолекулярный насос

Оборудование используют для создания и поддержания любого уровня технического вакуума. Турбомолекулярный насос представляет собой осевой компрессор с определенным количеством ступеней. Он позволяет создать низкий, средний, высокий вакуум.

Оборудование работает в молекулярном течении газовой смеси. Его основным преимуществом является работа в безмасляном состоянии. Это позволяет создать чистую вакуумную среду. Конструкция техники проста в обслуживании.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector