Что такое вакуум насос и где используется и как проверить его работоспособность

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.

Навигация:

1. Вакуум насос
2. Проверка насоса на вакуум
3. Водокольцевые вакуум насосы
4. Насос высокого вакуума
5. Турбомолекулярный насос

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.

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.

Область применения вакуумных насосов

Вакуум широко применяется в различных технических устройствах. Он позволяет снизить температуру кипения для воды или химических жидкостей, произвести удаление газов из материалов, требующих повышенной однородности состава, создать стерильные условия обработки и хранения. При небольших габаритах и экономичном расходе энергии современные вакуумные насосы позволяют быстро достигать глубокой степени разрежения. Они применяются в самых разных процессах и сферах деятельности:

• в нефтеперерабатывающей и химической промышленности для поддержания необходимых условий протекания реакций и разделения получаемых смесей;
• при дегазации металлов и иных материалов для создания деталей с однородной структурой и отсутствием пор;
• в фармацевтике и текстильной промышленности для быстрой осушки изделий без повышения температуры;
• в пищевой промышленности при расфасовке молока, соков, мясных и рыбных продуктов;
• в процессе вакуумирования холодильного и иного оборудования с повышенными требованиями к отсутствию влаги;
• для нормального функционирования автоматических конвейерных линий, использующих в качестве захватов вакуумные присоски;
• при оборудовании производственных и научно-исследовательских лабораторий;
• в медицине при эксплуатации дыхательных аппаратов и стоматологических кабинетов;
• в полиграфии для фиксации термопленок.

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.

Пластинчато-роторный масляный насос

Пластинчато-роторный масляный насос

Используя пластинчато-роторный масляный насос, необходимо помнить о таких нюансах:

1. За счет масла охлаждаются детали, и создается уплотнение. Оно выходит из резервуара по трубкам, смазывая поверхность статора и возвращая нужные порции в камеру сжатия. Чтобы масло не попадало в перекачиваемый поток, систему дополнительно оборудуют клапанами.
2. Чтобы избежать потерь масла, используется масляная ловушка для вакуумного насоса. Она улавливает и масляный туман.
3. Во время эксплуатации оборудования нужно контролировать, чтобы показатели масла в смотровом окне не превышали допустимой нормы. Если оно меняет свой цвет, нужно заменить его. Слив разрешается производить при полном охлаждении агрегата, чтобы избежать ожогов.
4. Необходимо использовать масло марок, указанных в инструкции, не смешивая разные виды.

Перед использованием масляного пластинчато-роторного аппарата следует проверить оборудование на соответствие заявленным техническим характеристикам и требованиям ГОСТ.

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.

Дополнительно об особенностях работы

Если вас заинтересовал принцип работы вакуумного насоса, то следует ознакомиться с этой темой более подробно. Этот процесс не столь легок, каким может показаться на первый взгляд. Следует начать с того, что анализ внутреннего устройства таких агрегатов, создающих вакуум, указывает, что почти все устройства данного типа функционируют по принципу вытеснения, что можно сравнить с принципом действия объемных насосов. Они используются для откачки продуктов распада разных смесей и воды.

Создаваемый вакуум, а вернее его величина, зависит от герметичности пространства, которая возникает вследствие работы механизмов насоса, среди них следует выделить:

• колеса;
• специальные пластины;
• золотники.

Принцип работы вакуумного насоса сводится к тому, что агрегат должен выполнить два условия, первое из них выражено в понижении давления в замкнутом пространстве, тогда как второе заключается в выполнении предыдущего условия за определенный промежуток времени. При этом важно, чтобы последовательность условий была сохранена.

Когда газовая среда будет вобрана оборудованием, а давление не окажется понижено до нужной величины, то потребуется использование форвакуумного аппарата. Это, в свою очередь, снизит давление газовой среды. Данный принцип предполагает возможность последовательного присоединения насосов.

Принцип работы вакуумного насоса должен предполагать использование вакуумного масла, что исключает газовые утечки через зазоры трущихся деталей. Благодаря использованию масла, есть возможность уплотнить и полностью перекрыть зазоры. Это масло выступает в качестве отличного смазочного средства.

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.

Изготовление вакуумника своими руками

Бытовая помпа, своими руками может быть изготовлена различными способами и установками. Простейшая конструкция состоит из частей, которые возможно соединить в домашних условиях. Бытовыми условиями вакуумные установки могут найти применение при упаковке вещей, продуктов и т. д.

Составляющие вакуумного насоса, изготовленного своими руками:

• поршень с приводом;
• ручка;
• трубка сливная;
• гайка с шайбой;
• сальник из резины;
• впускной клапан
• штуцер фланцевого типа.

Модификация различных исполнений происходит с помощью велосипедного или автомобильного насоса, аквариумного нагнетателя, старого холодильного компрессора.

Преобразование манжетного насоса

Манжетные конструкции применяются ручными автомобильными насосными изделиями. Для изготовления требуемого прибора понадобиться сам механизм, несколько трубок и клапан. Переделка происходит несколькими шагами, самодельный вакуумный насос не требует применения сложных инструментов.

1. Разбирается механизм, для этого необходимо открутить контр гайку, вынуть содержимое. Внутри изделия располагается манжета, пружина, застопоренные шайбой и гайкой, которые нужно демонтировать.
2. Далее нужно развернуть манжету противоположной стороной, решение подойдет для операций, не требующих мощного вакуума.
3. Изделие собирается обратным порядком, перед установкой манжеты, ее можно смазать небольшим слоем солидола, это продлит срок службы, увеличит мягкость хода.
4. Для сохранения состоянию вакуума понадобится обратный клапан. Его установка производится в подобранную трубку подходящего размера, к основанию модификации. Герметичность достигается установкой хомутов на соединениях, используется герметик при установке.

Готовое изделие, при соблюдении технических условий способно выдавать КПД до 85%. Достаточно соблюдать параметры герметичности, технического состояния манжеты.

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.

Основные разновидности вакуумных насосов

При изготовлении устройств для создания вакуума используются металлические и пластмассовые материалы, устойчивые к химическому воздействию перекачиваемой среды и обладающие достаточной механической прочностью. Большое внимание уделяется точности подгонки узлов и герметичности контакта поверхностей, исключающей обратный проскок газов. Здесь приводится перечень основных видов вакуумных насосов, различающихся между собой конструкцией и принципом действия.

Водокольцевые

Водокольцевой вакуумный насос является одним из вариантов жидкостно-кольцевых агрегатов, используя для создания разрежения циркуляцию чистой воды. Он имеет вид цилиндра с оснащенным лопатками ротором, вращающимся на смещенном от центра валу. Перед началом работы его заполняют жидкостью.

При пуске двигателя крыльчатка разгоняет воду по внутренним стенкам корпуса. Между ней и ротором образуется серповидная область вакуума. В нее устремляется газ из приемного патрубка насоса. Движущиеся лопатки перемещают его вдоль вала и выбрасывают через выходное отверстие. Агрегаты этого типа часто применяются еще и для частичной очистки газа за счет его интенсивного контакта с водой.

Использование жидкости в качестве рабочего органа дает множество преимуществ.

1. Вода, вращающаяся в пространстве между ротором и корпусом насоса, исключает вероятность обратного проскока газов, заменяя собой уплотнения и снижая требования к точности изготовления деталей.
2. Все вращающиеся части насоса постоянно омываются жидкостью, что уменьшает трение и улучшает теплосъем.
3. Такие устройства редко требуют ремонта, имеют длительный срок службы и потребляют минимум электроэнергии.
4. Работа с газами, содержащими капли воды и мелкие механические примеси, не оказывает негативного влияния на техническое состояние оборудования.

Последнее обстоятельство важно при использовании таких насосов для откачки воздуха из емкостей, содержащих влагу. Их применяют для кондиционеров и иных холодильных установок при вакуумировании системы перед заполнением их фреоном.

Пластинчато-роторные

Такие насосы имеют цилиндрический корпус с тщательно отшлифованной внутренней поверхностью и расположенный внутри него ротор. Их оси не совпадают, поэтому боковой зазор имеет разную величину. В состав ротора входят специальные подвижные пластины, которые прижимаются пружинами к корпусу и делят свободное пространство на сектора переменного объема. При включении двигателя газы приходят в движение так, что в приемном патрубке всегда создается разрежение, а в напорном – избыточное давление.

Для уменьшения трения пластины изготавливаются из антифрикционных материалов или применяются специальные маловязкие масла. Насосы этого типа способны создавать достаточно сильный вакуум, но они чувствительны к чистоте перекачиваемой жидкости или газа, требуют регулярной чистки и загрязняют продукт следами смазки.

Мембранно-поршневые

Рабочим органом насосов данного принципа действия служит гибкая мембрана, связанная с рычажным механизмом. Она изготавливается из современных композитных материалов, устойчивых к механическим нагрузкам. Ее края прочно крепятся в корпусе, а центральная часть под действием электрического или пневматического привода изгибается, попеременно уменьшая и увеличивая пространство внутренней камеры.

Изменение объема сопровождается всасыванием и выталкиванием поступающих газов или жидкостей. При совместной работе в противофазе двух мембран обеспечивается непрерывный режим перекачки. Система клапанов регулирует правильное распределение и направление потоков. Механизм не имеет вращающихся или трущихся деталей, контактирующих с перекачиваемым продуктом.

К преимуществам таких насосов следует отнести:

• отсутствие загрязнения продукта смазкой или механическими загрязнениями;
• полную герметичность, исключающую утечки;
• высокую экономичность;
• легкость регулирования расхода;
• длительную эксплуатацию в сухом режиме, которая не вредит конструкции;
• возможность использовать пневматический привод для работы во взрывоопасной среде.

Винтовые

Принцип работы винтовых насосов основан на вытеснении жидкости или газа вдоль вращающегося винта. Они состоят из привода, одного или двух роторов винтообразной конфигурации и статора соответствующей формы. Высокая точность изготовления деталей не позволяет перекачиваемой среде проскакивать назад. В результате на выходе насоса образуется избыточное давление, а на приеме – вакуум.

Подобное оборудование из-за высоких требований к качеству изготовления стоит недешево. Его нельзя долго держать на «сухом» режиме.

Основные достоинства таких насосов:

• равномерность расхода;
• низкий уровень шума;
• способность перекачки жидкости с механическими включениями.

Вихревые

Вихревые вакуумные насосы своей конструкцией напоминают центробежное оборудование. Они также имеют рабочее колесо с лопастями, вращающееся на центральном валу. Принципиальное отличие заключается в расположении приемного патрубка на внешней окружности корпуса, а не в районе центральной оси.

Минимальный зазор между крыльчаткой и корпусом обеспечивает устойчивое движение перекачиваемой жидкости в необходимом направлении. Агрегаты этого типа способны создавать достаточно высокое давление нагнетания и обладают самовсасывающим эффектом. Эти насосы просты в эксплуатации, легко ремонтируются и отлично зарекомендовали себя при перекачке газожидкостных смесей, но у них низкий КПД. Они чувствительны к попаданию механических примесей, способных привести к быстрому износу крыльчатки.