Вакуумный промышленный насос — что это такое и где используется

Что представляет собой форвакуумный насос

Форвакуумный насос является неотделимой часть абсолютно любой системы. Он откачивает необходимый объем до среднего и низкого уровня, поддерживая при этом давление на выходе. Объем форвакуумной камеры и мощность влияют на скорость работы.

Форвакуумный насос имеет длительный срок службы

Насос бывает сухой и масляный. Масляное охлаждение в насосах делает их наиболее популярными в использовании.

Новейшая структура позволяет не беспокоиться за быстрое загрязнение устройства масляными парами, обратный клапан в процессе работы предотвращает выброс масла. А входной и выхлопной фильтр делают процесс еще более чистым. Совершенствуясь, форвакуумные насосы начали изобретать без контакта масла и газовой среды. Их еще называют сухими.

Форвакуумные насосы бывают:

• Спиральными;
• Синтовыми;
• Диафрагментальными;
• Роторными;
• Когтевыми.

Реализация таких насосов сложна, поэтому стоят они гораздо дороже. Недостатки, которые имелись у масляных насосов, были устранены. Но их обслуживание требует более тщательной и частой утилизации и смены масла. Также некоторые масла стоят гораздо больше, чем сам насос. Это довольно невыгодно. Все многообразие сухих насосов вызвано тем, что нет одного оптимального варианта, который подходит всюду. Каждый насос предназначен для собственной цели. С каждым годом их совершенствование все растет. Но главный их недостаток — предельное низкое давление — по-прежнему остается. Однако проблему можно решить, установив второй бустерный вакуумный насос.

Вакуумные насосы. Водокольцевые вакуумные насосы

Плунжерный вакуумный насос это тип механического вакуумного насоса, который способен сжимать газы до атмосферного давления. Такой аппарат обладает устройством аналогичным поршневому компрессору двойного действия. Основное отличие состоит в том, что плунжерный вакуумный насос отличается более высокой степенью сжатия.

Изображение 1. Плунжерный насос.

Слева-начальная стадия, 2 позиции в центре — промежуточная стадия, справа — конечная стадия

Плунжер включает в себя цилиндрическую часть, которая охватывает эксцентрик и полую прямоугольную часть, которая свободно перемещается в пазу шарнира. Когда поворачивается плоская часть плунжера, шарнир также свободно поворачивается в гнезде корпуса насоса. Данный плунжер оснащен каналом, по которому газ поступает в насосную камеру из откачиваемой полости. Попадание встречного потока газа во входную часть насоса ограничивается предварительным закрытием входа при движении золотника. Существует также возможность сокращения вредного пространства. Герметичность контакта ротора с цилиндром в насосах обеспечивается тем, что в клине между ротором и цилиндром образуется толстый слой масла.

Механические вакуумные насосы осуществляют откачивание объема, начиная с уровня атмосферного давления. По причине того, что откачиваемый газ выбрасывается в атмосферу, относительно механических вакуумных насосов не используют такие характеристики как наибольшее рабочее давление, а также наибольшее давление запуска и выпуска. Ключевыми характеристиками механических вакуумных насосов с масляным уплотнением являются:

• предельное остаточное давление;
• быстрота действия.

Механические вакуумные насосы

Механический вакуумный насос это агрегат, удаляющий газ, который используется для получения/поддержания давления ниже атмосферного в емкостях, откуда откачивается рабочая жидкость на определенных интервалах при определенном составе и величине газового потока.

Работа такой насосной установки основана на том, что газ перемещается в результате механического движения рабочих деталей насоса, тем самым совершает откачивающее действие. Объем, который заполнен газом, отсекается от входа и двигается на выход. Газ систематически продвигается на выход насосной установки в результате импульса движения, который передается молекулам газа.

В соответствии с особенностями конструкции и способом действия данного вида насоса выделяют семь видов насосов (винтовые/диафрагменные/поршневые/пластинчато-роторные/ золотниковые/рутса/спиральные). В соответствии с видом рабочей жидкости, механические насосы могут быть молекулярными (функционируют за счет течения молекул вещества) и объемными (функционируют за счет ламинарного течения вещества). Механические вакуумные насосы дифференцируются в соответствии с уровнем концентрации вакуума (высокого, низкого, среднего). Кроме того, данный вид насосов подразделяют на те, что могут функционировать без смазочного материала и со смазочным материалом.

Данный тип насосных установок используется в самых разных отраслях промышленности: химия, металлургия, электроника, пищевая промышленность, медицина, космонавтика. Механические вакуумные насосы также применяются в составе самых разных промышленных установок, а также в техпроцессах (на пример переплавка металлов, нанесение тонких пленок, моделирование космических условий т.п.).

В связи с ростом потребности в насосных установках, механические вакуумные насосы непрерывно совершенствуются и развиваются, разрабатываются насосные установки с улучшенными показателями.

Скорость действия таких насосов не зависит от вида откачиваемого газа. Остаточное давление зависит от конструкции насосной установки и свойств рабочей жидкости. Рабочей жидкостью, как правило, является масло, которое обладает перечнем необходимых характеристик:

• низкая кислотность;
• вязкость;
• хорошие смазывающие свойства;
• низкое давление насыщенных паров в интервале рабочих температур насоса;
• малое поглощение газов и паров;
• стабильность вязкости при изменении температуры;
• высокая прочность тонкой (0,05–0,10 мм) масляной пленки, способной выдержать в зазоре перепад давлений, равный атмосферному давлению.

Стабильность характеристик механических вакуумных насосов зависит от размера зазоров между поверхностями, количества данных зазоров, а также качества масла, смазывающего трущиеся поверхности.

Плунжерный вакуумный насос может оснащаться перепускным устройством для повышения коэффициента полезного действия. Перепускные устройства могут отличаться конструктивно. Их функция заключается в выравнивании давления по обе стороны поршня в конце хода поршня.

Изображение 2. Цилиндр вакуумного насоса, оснащенного перепускными каналами

При отсутствии данных каналов остаток сжатого газа из вредного пространства расширяется по мере того, как поршень двигается слева направо. При этом, остаток сжатого газа имеет уровень давления p2. Кривая ea1 до давления всасывания p1 и p1 и λ0=V1/V. В вакуумном насосе при крайнем левом положении поршня остаток газа передвигается в правую полость цилиндра, где давление равно p1. Давление во вредном пространстве падает от p2 до pв, а остаток газа расширяется по кривой fa. Всасывание начинается в самом начале хода поршня (λ0=(V’1/V)>λ0). Аналогичный процесс протекает при ходе поршня в обратном направлении (справа налево). В результате объемный коэффициент полезного действия повышается с 0.8 до 0.9 λ0.

Наличие вредного пространства является причиной по которой поршневой вакуумный насос не способен создать абсолютный вакуум и имеет теоретический предел данной величины, что соответствует определенному остаточному давлению pпр. Величина pпр при отсутствии перепуска больше, чем при его наличии.

Если вакуумный насос работает непрерывно, то объем отсасываемого газа равный объему выбрасываемых в атмосферу технологических газов и объемы, которые подсасываются извне сквозь неплотные участки, не меняются во времени. Показатель мощности на валу вакуумного насоса также не подвержен изменениям. Следует отметить, что данный параметр в разы выше для машин оснащенных перепуском, т.к. теряется работа расширения перепускаемого количества сжатого газа.

Особенности водокольцевого оборудования

Такой вид насоса рассчитан для создания водной среды с необходимым уровнем натиска газов. Центробежные силы образуют работу насоса, откачивая за счет образования кольца газ. А через кольцо низкое давление появляется внутри.

Водокольцевой насос — это аппарат, состоящий из барабана в форме цилиндра с пролетом для входа и выхода.

Там расположено уплотнительное кольцо, из которого в процессе работы выходит очищенный пар. При запуске ротора вода прижимается к цилиндрическим «оболочке», формируется полость (неплотный вакуум), по форме похожая на серп. Такой тип насосов пользуется большой популярностью.

Время от времени водокольцевое оборудование следует обслуживать, меняя изношенные детали

Они имеют ряд преимуществ:

• Неприхотливость конструкции;
• Прочность;
• Дешевый ремонт;
• Надежность;
• Экономичность.

Починка производится достаточно редко, ведь элементы друг с другом не соприкасаются, и изнашивание деталей не происходит. Клапаны, чаще всего нуждающиеся в ремонте, отсутствуют, как и шестеренки. В смазке нуждаются подшипники ротора, так как они взаимодействуют с водой. Угроза поломки грозит лишь в случае недосмотра за уплотнительным кольцом. Но в целом водокольцевой насос экономичный и надежный.

Как выбрать вакуумный насос

При выборе оборудования изучаются характеристики вакуумного насоса – мощность, производительность, остаточное давление. Учитывается сфера применения устройства, его тип, размеры и вес, количество потребляемого масла. Стоит обратить внимание на наличие систем безопасность, обратных клапанов. Это позволит купить технику, которая справится с поставленными задачами, не будет требовать внепланового обслуживания.

Назначение

Оборудование этого типа используется в пищевой промышленности при упаковывании продуктов, обслуживании холодильной техники. Технику применяют при ремонте бытовых и автомобильных кондиционеров. В процессе работы в этих отраслях внутренние детали контактируют с безвредными средами – воздухом, инертными газами, парами воды.

При использовании в системах канализации, технологических линиях предприятий химической, фармакологической отрасли рабочие элементы контактируют с агрессивными веществами. В этом случае нужно выбирать технику, которая изготовлена с использованием химически устойчивых материалов. Для работы во взрывоопасных газовых средах нужно применять приборы в соответствующем исполнении – с кожухами, которые предупреждают возможной распространение искр при работе электродвигателя.

Тип насоса

Самыми распространенными приборами являются пластинчато-роторные модели. Выпускают модификации с масляной смазкой и сухие. Масляные имеют простую конструкцию, низкую цену, но нуждаются в регулярном обслуживании. Сухие обеспечивают чистый вакуум, но не способны достичь низкого остаточного давления.

Модели с водокольцевым принципом действия эффективны при перекачивании загрязненных сред. Оборудование имеет низкую цену, но требует большого количества энергии, что снижает рентабельность применения. Мембранные устройства работают тихо, обеспечивают глубокий вакуум, отличаются надежностью и компактными размерами. Недостатком гаджетов является низкая производительность, что делает их актуальными для применения в научно-исследовательских и учебных лабораториях.

Мощность и производительность

Одним из главных параметров работы является мощность установленного электродвигателя, которая влияет на скорость откачки. В промышленности используют оборудование от 0,5 до 12 кВт. При выборе нужно учитывать, что мощные моторы потребляют больше электроэнергии.

Производительность – скорость откачки среды из емкости ограниченного объема. Зависит от конструктивных особенностей, мощности электромотора. Для выполнения ремонтных работ достаточно агрегатов, откачивающих 30-40 куб.м. в час. На производственных предприятиях устанавливают модели с производительностью до 40 000 куб.м. в час.

Лучшие дренажные насосы

Преимущества агрегата мембранного типа

Этот вид насоса используется при перекачке растворов и жидкостей, которые отличаются различной вязкостью и агрессивностью. Они отличаются отсутствием двигателя. Лакокрасочная, пищевая, нефтеперерабатывающая промышленность не смогут ни дня обойтись без такого насоса.

Основными составляющими являются 2 мембраны, совмещенные штоком посреди пары дисков.

При работе с мощными насосами следует соблюдать правила техники безопасности
Воздух входит сперва в одну камеру, затем в другую, осуществляя центробежный цикл действий, которые затем возвращаются. Золотник клапана перераспределяет среду. Жидкость распределяется в таком порядке: впускной коллектор – рабочая камера – выпускной коллектор.

Какими преимуществами обладают диафрагменные (мембранные) насосы:

• Обходится без починки деталей, так как износа не происходит;
• Надежная конструкция простого типа;
• Исключено формирование искр, надежность при работе с горючими;
• При необходимой регулировки следует изменить лишь объем подачи воздуха.

Примеси не попадают внутрь из-за высокого уровня герметичности устройства. Их применяют в областях, где не допускаются утечки и соблюдается стерильность. Это химическая и пищевая индустрия, исследования в лабораториях, медицина, полиграфия. Устройство полностью безопасно и для животных, и для людей, поэтому ими оснащаются доильные аппараты. Привилегиями считается бесшумность, малое потребление энергии и компактность.

Устройство в дизельном двигателе

Дизель включает в себя ротор, лопасть в котором разделяет пространство на 2 части. При вращении ротора, который не расположен в центре, рабочее пространство с обеих сторон то сокращается, то возрастает.

Часто используется для понижения температуры некоторых элементов двигателя.

Масло проходит по специальному каналу, покрывая и уплотняя лопасти. А чтобы насос сослужил хорошую службу, нужна схема подключения и правильный выбор.

Главными критериями выбора являются:

• Выпускное давление по максимуму;
• Хорошее отправное давление;
• Высокая степень производительности.

Дизельный двигатель обладает хорошей эффективностью
Отдельные механизмы не годны при выводе газов в атмосферу после откачки, поэтому для них создают форвакуум. Предельному давлению нужен продиагностированный в прочно закрытой ёмкости показатель. Максимальному выпускному – высокое давление. Упомянутые виды измеряются в Паскалях. Также во время покупки надо позаботиться о размере, ступенях откачки и их количестве, мощности двигателя, количестве оборотов.

Вакуумные насосы для климатических камер

Аналогично ситуация обстоит и с таким видом оборудования. Вакуумные насосы для климатических камер выбирают в зависимости от типа выполняемого техпроцесса, а также модификации используемого оборудования.

Как правило, в оснащении установок используют отечественные компрессоры: АВЗ, НВР, ВВН. Они отличаются мощностью и производительностью. Для создания форвакуума применяют дополнительные виды агрегатов.

Пластинчато-роторные вакуумные насосы

Установки характеризуются средней производительностью. Пластинчато-роторные вакуумные насосы имеют другое название – шиберные. Их относят к самовсасывающим системам объемного типа действия. Они предназначены для перекачивания жидкостей, которые наделены смазывающими способностями.

Рабочий орган оборудования представлен эксцентрично расположенным ротором. На нем имеются продольные радиальные пазы. Они оснащены плоскими пластинами, называемыми шиберами. Именно по этой причине оборудование называют шиберными компрессорами.

При вращении ротора пластины соприкасаются с внутренними стенками корпуса. Они входят в ротор и выходят из него. Во время эксплуатации агрегата на всасывающей стороне происходит разряжение. Перекачиваемое рабочее вещество заполняет пространство. После прохождения через пластины ротора, оно вытесняется посредством патрубка.

Виды высоковакуумных насосов

Такой тип насосов предназначен для разрежения давления. Принцип действия может отличаться при работе с форвакуумным насосом, который обеспечивает надлежащую планку для разрежения.

Имеется несколько разновидностей насосов:

• Криогенные;
• Магниторазрядные;
• Турбомолекулярные;
• Диффузионные.

Диффузионные насосы применяются при раскопках, создании приборов, сплавке различных металлов, хранении медицинских препаратов. Крионасос самый простой из всех остальных. У него отсутствует жидкая среда, поэтому вероятность загрязнения исключена. А также он имеет минимальную стоимость, максимально качественно производя работу. Главное условие работы магниторазрядного насоса состоит в том, что титан распыляется с газом в одинаковых количествах.

Принцип работы вакуумного насоса показан на иллюстрации

Основным механизмом откачивания инертных газов является попадание ионов в материал катода.

Для сохранения высокого вакуума эксплуатируется турбомолекулярный насос. Быстрота действий насоса обусловлена скоростью откачки. Мощность и трение увеличивается по причине возрастания давления. При предотвращении появления раковин на поверхности надежность увеличивается. Управление приводом осуществляется контроллером.

Факторы, которые говорят о правильной работе вакуумного насоса

Есть два необходимых действия, которые должен выполнять абсолютно любой вакуумный насос. Он должен:

1. Создавать вакуум заданной глубины во время откачивания газового элемента из необходимого пространства без перебоев;
2. Выполнить первый пункт за четко определенное время.

При невыполнении какого-либо пункта возникнет необходимость подключения дополнительного насоса. Например, если за заданный отрезок времени не было обеспечено давление нужного объема, подключают насос форвакуумного типа. Он позволяет в нужном количестве снизить давление для обеспечения рабочей атмосферы. Этот принцип схож с последовательным подключением. Если не была получена нужная откачиваемая скорость, требуется подключение насоса, способного с большой скоростью создать нужный вакуум. Этот тип работы сравним с подключением параллельного типа.

На размер глубины, которую создал вакуум, влияет герметичность рабочей атмосферы. Ее обеспечивают насосные компоненты, а точнее масло специального типа. Масло позволяет не только сделать зазоры плотными, но и плотно их закрыть. Насос, который способен создавать вакуум и имеет такую конструкцию, считают масляным. Сухой насос же тот, что обеспечивает работу без масла. Более распространены в использовании именно сухие насосы, потому что они не требуют особого ухода.

Принцип работы вакуумного насоса бывает разным, так как каждый вид работает по-своему. Подробнее о видах вы можете прочитать про Виды вакуумных насосов.

Рассмотрим три самых популярных вида вакуумных насосов, используемых на производстве.

Принцип работы агрегата и сферы применения

Давление и объем камеры – ведущие составляющие действий этого вида насоса. В случае неполадок может произойти заполнение пространства газом с давлением, ниже атмосферного. Молекулы в газообразном либо жидком состоянии неизменно направляются к областям низкого давления. При заборе среды газа следует подключить форвакуумный насос. Если устройство понижает давление, но без нужной скорости, можно подключить дополнительный агрегат. Замена происходит в случае, если новый механизм обеспечит необходимый объем вакуума и будет обладать нужными характеристиками.

При этом имеется ряд условий:

• Устойчивость перед агрессивной средой;
• Неблагоприятная среда не смешается с воздухом или газом.

Применение водокольцевых и гидравлических насосов вместе создает высокие характеристики и производительность. Они экономят энергию. И насосная станция использует их, обеспечивая работу больших насосов.

Водокольцевой насос, применяемый по стандартной схеме, совершенно не подходит для откачки токсичного газа.

Обладая функциями высушивания и обезвоживания, вакуумный насос широко распространен в фармацевтике и пищевой промышленности. Это может быть откачка воздуха или высушивание кожи, устранение примесей в металлургии, производство материалов. Такое оборудование применяется также в нефтегазовой и химической промышленности, сельском хозяйстве.

Если вы не имеете опыта, то выполнять ремонт насоса самостоятельно не рекомендуется

Установка холодильных устройств также не обходится без применения вакуум-насоса. Порой происходит сталкивание с ним и в повседневной жизни: упаковка продуктов, экономия пространства при герметизации путем понижения воздуха, создание тяги в различных конструкциях. Работа транспорта также требует присутствия вакуумных насосов, например, чтобы усилить управление или тормозной привод. А электровакуумный вид оборудования необходим для тормозной системы машины.

Виды вакуумных насосов и их характеристики

Диффузионные насосы

Главное преимущество диффузионного насоса — надежность. Данное оборудование совершенно не капризно, может откачивать практически любой газ. Имеет высокую устойчивость к внешним факторам.

Но будьте готовы, что данный насос затратит много энергии. Также минусом является то, что пары масла могут попасть в откачиваемый объем.

Диффузионные насосы подойдут для производства по переработке древесины, упаковки различных продуктов. Также это оборудование хорошо подходит для изготовления электрических приборов и нанесения покрытий.

Диффузионный насос — простое средство для создания высокого вакуума.

Мембранные насосы

Мембранные насосы имеют массу достоинств: они очень компактны и не требуют частого технического обслуживания. Это оборудование производит мало шума и, в принципе, совершенно безвредно для людей, находящихся вокруг него. И не стоит забывать о высокой герметичности данного вида насоса. Но у мембранного оборудования есть минус — невысокая производительность.

Данный товар найдёт применение в различных сферах: медицина, полиграфия и пищевая промышленность. Так как эти отрасли зачастую используют агрессивные химические вещества, мембранные насосы — отличный вариант, ведь они имеют химически стойкие части.

Турбомолекулярные насосы

Турбомолекулярные насосы — универсальны. Данный товар имеет широкий диапазон рабочих давлений, так что подойдёт для работы в разных областях. И главное достоинство — этого оборудования — монтаж в любом положении. Однако такие насосы отличаются сложностью конструкции.

Этот насос часто применяют в напылении тонкопленочных покрытий, в полупроводниковой промышленности и в лабораторных исследованиях.

Турбомолекулярные насосы обеспечивают вакуум без примесей масла и замечательно работают при перекачке агрессивных газов. Из-за этих свойств они и используются в перечисленных отраслях.

4.Винтовые насосы

Винтовые насосы имеют важные качества: стабильность, плавность работы и высокую производительность. Также простота конструкции и откачка агрессивных газов позволяют положительно оценить возможности данного вида насосов.

Единственный недостаток этого товара — высокая цена. Винтовой вид насосов применяется почти во всех сферах производства.

Пластинчато-роторные насосы

Пластинчато-роторные насосы очень надежны и стабильны во время рабочего процесса. Также очень важное качество — насосы не производят вредных выбросов в атмосферу. Для данного вида насосов не нужно использовать смазку. Одними из главных минусов являются высокая цена и сильный нагрев при долгой работе. Ко всему прочему этот вид насосов имеет короткий срок службы рабочих лопаток.

Активно применяют пластинчато-роторные насосы в радиотехнической и химической отраслях, в нефтепроизводстве.

Спиральные насосы

Спиральные насосы очень компактны и имеют простую конструкцию с такой же простой схемой обслуживания. Этот товар выдержит большую нагрузку и долгую работу. Плюс ко всем этим достоинствам, спиральные насосы — экологичны, не позволяют вредных выбросам попасть в окружающую среду.

Данный вид насосов имеет высокую стоимость и совершенно не подходят для взрывчатых газов. Но хорошо справляется с откачкой сред с большим содержанием паров воды.

Спиральные насосы полезны в химической промышленности и в производстве различной электроники.

Кулачковые насосы

Кулачковые насосы обладают высокой производительностью, не нуждаются в регулярном техническом обслуживании. Этот насос прослужит долго и не будет тратить много энергии. Не имеет изнашиваемых деталей. Но производит низкий уровень вакуума, что является недостатком кулачковых насосов.

Часто применяют данный товар в транспортировке и подаче материала повышенной вязкости. Находит свое применение в пищевой и химической промышленности. Кулачковые насосы создают непрерывный и плавный поток — это основное преимущество этих насосов.

В этой статье мы разобрали основные моменты в выборе вакуумных вопросов, познакомились с их разновидностями, оценили достоинства и недостатки каждого вида.

Основные отличия от компрессора

Отличия вакуумного насоса от компрессора заключаются в следующем:

1. Атмосферное и получаемое давление не способны иметь разницу выше 760 мм ртутного столба.
2. Уменьшение массы воздуха при его впуске по мере того, как уровень вакуума повышается, когда компрессор имеет неизменную эффективность и давление.
3. Насос пропускает гораздо меньшее количество воздуха с повышением давления, и тепло растворяется внутри механизма, поэтому у вакуумного оборудования трудностей в отводе тепла не случается.

Вакуумный насос трансформирует механическую энергию в пневмоническую с помощью выкачивания воздуха. Процент давления снижается. Количество выкачанного газа влияет на норму проделанной работы. Пункты проделанных шагов схожи с воздушными компрессорами, но исключается выбрасывание воздуха из замкнутого объема. Основное различие этих двух приборов заключается в выдаче «поглощающей» линии давления меньше атмосферного, которое почти исчезает при вакууме более высокой ступени.

Если произошло разряжение агрегата, не обязательно спешить за помощью специалистов. Возможна починка дома или создание нового насоса, например, из автомобильной помпы. А правильное подключение агрегата точно обеспечит высокий уровень работы.

Рейтинг вакуумных насосов

При составлении обзора эксперты изучили особенности приборов торговых марок, которые присутствуют на отечественном рынке. Анализировались технические особенности, соответствие заявленных характеристик данным, полученным при практическом использовании. Учитывались отзывы пользователей, мнения технологов и монтажников оборудования. Основное внимание уделили следующим параметрам:

• Мощность – влияет на производительность;
• Остаточное давление – от показателя зависит чистота вакуума;
• Производительность – объем перекачиваемого воздуха;
• Тип – выпускают пластинчатые, роторные, водокольцевые, мембранные модели.

Перегревающиеся двигатели, нестабильная работа, дефицит запасных частей – приборы с такими дефектами исключались из нашего рейтинга.