Typy a typy vákuových čerpadiel pre vákuové systémy a inštalácie. Lopatková pumpa – jej nevýhody v porovnaní s lopatkovou vákuovou pumpou

Dnes sa pomerne veľa fyzikálnych a chemických procesov uskutočňuje vo vákuovom prostredí. Na jeho vytvorenie sa používajú vákuové čerpadlá rôznych typov a typov. Sú rozdelené podľa druhu práce, technických možností, funkčného účelu. K dnešnému dňu výrobcovia vákuových zariadení vyrábajú objemové a nevolumetrické čerpadlá.

Navigácia:

Objemové mechanické inštalácie vykonávajú čerpanie vzduchu v dôsledku pôsobenia pohyblivých pracovných prvkov. Vykonávajú postupné stláčanie vzduchu s zmenšovaním objemu komory. Tento typ čerpadiel zahŕňa inštalácie s membránou, rotačnou lopatkou, vodným prstencom, vačkou a špirálovým pracovným prvkom. Spravidla sa používajú na vytvorenie nízkeho a stredného vákua, ktoré sa rovná 10-2 mm Hg. čl. Niektoré jednotky sú schopné generovať vysoký tlak.

Ostatné čerpadlá využívajú nemechanický princíp činnosti, pri ktorom sú plyny vystavené nízkym teplotám alebo iným javom, ktoré prispievajú k vytvoreniu vákua. Čerpadlá tohto typu sa používajú na vytvorenie vysokého a ultravysokého vákua. Patria sem difúzne, paro-olejové, viacnásobne nabité, getrové, getr-iónové a iné čerpadlá. Väčšina týchto čerpadiel však pracuje v spojení s čerpadlami prednej línie, aby zabezpečili požadovaný tlak. Sú potrebné na vytvorenie predbežného výboja a sú reprezentované všetkými typmi mechanických čerpadiel.

Domáce vákuové pumpy

Domáce vákuové čerpadlá, na rozdiel od zahraničných inštalácií, majú veľké rozmery, sú vyrobené z vysoko kvalitných materiálov, sú vysoko produktívne a spoľahlivé. Využitie nájdu v rôznych priemyselných odvetviach, ale aj v poľnohospodárstve. Domáce vzorky tej istej série majú podobný dizajn, pričom majú veľa úprav. Väčšina prvkov čerpadla je vhodná pre iné modely, takže majú vysokú udržiavateľnosť.

Medzi najčastejšie modely, ktoré sa u nás vyrábajú, patria inštalácie radu NVR a VVN. Sú široko používané v rôznych systémoch, ale výrazne sa líšia svojim dizajnom. Tieto modely majú veľa úprav, ktoré sa líšia veľkosťou, hlavnými ukazovateľmi výkonu a zvyškovým tlakom. Jednotky HBP používajú minerálne a polosyntetické vákuové oleje, ktoré sú určené na utesnenie medzier. V čerpadlách VVN sa ďalšie mazacie prvky nepoužívajú, pretože túto funkciu vykonáva pracovná tekutina, ktorú spravidla predstavuje voda.

Vákuové pumpy NVR

Lopatkové vývevy HBP sa používajú na vytvorenie nízkeho stredného a vysokého vákua. Široká škála inštalácií umožňuje ich využitie v priemyselných, poľnohospodárskych, drevospracujúcich, potravinárskych a iných podnikoch. Zariadenia sa vyznačujú tým, že sú schopné v krátkom čase vytvoriť vákuum s vysokým zvyškovým tlakom. Čerpadlá HBP sú všestranné, pretože môžu vykonávať rôzne typy úloh.

Modelový rad predstavujú jednotky ako NVR-0.1D, 2NVR-0.1D, 2NVR-0.1DM, NVR-1, NVR-4.5D, 2NVR-5DM, 2NVR-5DM1, 2NVR-60D, 2NVR-90D, 2NVR -250D. Jednotky môžu mať jednostupňový a dvojstupňový typ prevádzky, môžu byť modifikované plynovým balastovým ventilom a majú rôzne výkony. Zariadenia tohto typu môžu vykonávať efektívne čerpanie iba vtedy, ak je vákuový systém úplne zbavený prachu, nečistôt a kondenzátu.

Vákuové čerpadlá VVN

Vákuové čerpadlá modelového radu VVN sa výrazne líšia od ostatných čerpadiel tým, že sa v systéme počas prevádzky používa kvapalina. V tejto kapacite sa spravidla používa voda. Čerpadlá majú užšiu funkčnosť, ale sú nepostrádateľné v mnohých oblastiach činnosti.

Hlavné výhody vodnokruhových vákuových čerpadiel VVN:

• schopný vyčistiť čerpanú zmes;
• použiteľné v systémoch s mechanickým znečistením;
• ekologická čistota;
• nedostatok vákuového oleja v systéme;
• jednoduchosť používania a údržby;
• nízka spotreba energie;
• udržiavateľnosť;

Vákuové vývevy VVN sa používajú v potravinárskom, chemickom, medicínskom, celulózovom a papierenskom, mikrobiologickom, poľnohospodárskom, drevospracujúcom, farmaceutickom a voňavkárskom priemysle.

Vákuové čerpadlá pre priemyselné pece

V priemyselných peciach sa vákuové čerpadlá používajú na urýchlenie žíhania, normalizácie, kalenia a zlepšenie kvality materiálu. Vo vákuovom priestore prebiehajú všetky chemické a fyzikálne procesy rýchlo a efektívne.

Vákuové čerpadlá je možné použiť v priemyselných peciach oblúkového, indukčného, ​​tepelného, ​​vodíkového typu. Na zabezpečenie nízkeho zvyškového tlaku sa často používajú difúzne pece, ktoré majú neobjemový typ prevádzky.

Aby bolo možné efektívne vykonávať tepelné spracovanie v priemyselnej peci, musia sa použiť čerpadlá, ktoré poskytujú dostatočnú rýchlosť čerpania. Umožňuje tiež počítať s vysokým výkonom. Nemenej dôležitým ukazovateľom je zvyškový tlak, ktorý sa však v rôznych peciach môže výrazne líšiť v závislosti od typu vykonávanej operácie.

Vákuové čerpadlá pre klimatické komory

Klimatické komory sú zariadenia, ktoré sú potrebné na štúdium vlastností rôznych materiálov a agregátov. Pre efektívnu a rýchlu prevádzku sa v inštaláciách používajú vákuové čerpadlá.

Aby bolo možné použiť čerpadlo v klimatickej komore, musí byť:

• odoláva vysokým / nízkym teplotám;
• vysoká vlhkosť;
• vytvorte dostatočnú úroveň vákua;
• mal schopnosť vytvárať a udržiavať potrebný tlak.

Rotačné lopatkové vývevy

Rotačné lamelové čerpadlá sú vynikajúce pre priemyselné aplikácie. Široká škála modelov umožňuje vykonávať operácie rôznych typov. Zariadenia s vysokým zvyškovým tlakom a rýchlosťou sa používajú pre klimatické komory a pece na tepelné spracovanie.

Inštalácie majú vysokú spoľahlivosť, odolnosť proti opotrebovaniu, udržiavateľnosť. Možno ich pripísať množstvu univerzálnych prostriedkov na vytvorenie vákua. Zároveň je pre zabezpečenie ich prevádzky potrebné, aby bol vákuový systém vyčistený od mechanických nečistôt a vlhkosti. Pre prácu v klimatických komorách sa používajú čerpadlá vyrobené z nehrdzavejúcej ocele.

Vákuové čerpadlá pre odplyňovacie komory

Odplyňovanie je proces, ktorý nemôže prebiehať bez účasti vákuovej pumpy. Ale vykonáva hlavnú úlohu čerpania plynov a zmesí plynov z rôznych materiálov. Na čerpanie plynov a pár z hustých materiálov sa spravidla používajú dvojstupňové vývevy.

Dvojstupňová vákuová pumpa

Dvojstupňová vákuová pumpa je modernizovaná verzia jednostupňovej vákuovej pumpy s vyšším výkonom. Tento typ inštalácie je široko používaný vo výrobných priestoroch, kde je potrebné vytvoriť vyšší tlak. Zároveň sú spoľahlivé a dajú sa použiť s rôznymi druhmi plynov.

V dvojstupňových vývevách sú komory na sebe závislé. Pomáha to synchronizovať, a teda zvyšovať produktivitu. Každým rokom sa stávajú čoraz obľúbenejšími vďaka tomu, že prakticky nemajú veľké rozmery, no zároveň poskytujú najlepší technický výkon.

Suché vákuové čerpadlo

Suché vývevy sú čoraz dôležitejšie, pretože sú schopné odčerpať systém bez kontaminácie. Na rozdiel od iných jednotiek nepoužívajú olejové tesnenie.

Majú nižší výkon ako analógové jednotky, ale sú celkom spoľahlivé. Pre efektívnu a správnu prevádzku je potrebné vykonávať pravidelnú údržbu s výmenou platní, ktoré sa môžu počas prevádzky opotrebovať.

Bezolejová vákuová pumpa

Bezolejové vysávače sa používajú v podnikoch, kde je potrebné zabezpečiť čistotu prevádzky. Veľmi často ich používam pri laboratórnom výskume, kde je potrebné v krátkom čase vytvoriť dostatočnú úroveň zvyškového tlaku. Zariadenia majú vysokú spoľahlivosť a udržiavateľnosť.

Pri výrobe tohto typu čerpadla konštruktéri robia starostlivé výpočty, pretože je dôležité, aby medzi prvkami boli dostatočné medzery, ktoré zabránia treniu, ale nie také veľké, aby umožnili výrazné zníženie výkonu.

Vysoké vákuové čerpadlá

Vytváranie vysokého vákua sa spravidla uskutočňuje pomocou niekoľkých čerpadiel, vrátane predvákuovej a vysokovákuovej jednotky. Podporné čerpadlo, reprezentované jednou z objemových jednotiek, vykonáva predbežné vypúšťanie, odčerpáva až 97% plynov, a vysokovákuové čerpadlo vykonáva zvyšok práce, pričom dosahuje hraničné hodnoty.

Ako vysokovákuové čerpadlá možno použiť:

• turbomolekulárne;
• difúzia;
• iónové;

Turbomolekulárne čerpadlá

Turbomolekulárne čerpadlá sa výrazne líšia od ostatných vysokotlakových čerpadiel. Sú schopné nezávisle vytvárať vysoké vákuum, pretože majú mechanický princíp činnosti. Nastavenia fungujú v rozsahu 10-2 - 10-8 Pa. Hlavný pracovný mechanizmus predstavuje stator a rotor s kotúčmi, ktoré sú umiestnené pod určitým uhlom.

Molekuly plynnej zmesi, ktoré sú v turbomolekulárnom čerpadle, výrazne zvyšujú rýchlosť pohybu v dôsledku vzájomnej kolízie. Rotor sa otáča rýchlosťou, ktorá presahuje 10 000 otáčok, čo je hlavný dôvod vytvárania vysokého tlaku.

Iónová vákuová pumpa

Iónové alebo getrové iónové vývevy boli široko používané pred príchodom iných vysokovákuových vývev. S ich pomocou sa vytvorí tlak rovnajúci sa 10-6 mbar. Dnes sa používajú menej často, ale stále si nachádzajú svojho spotrebiteľa. Čerpadlá tohto typu sa vyznačujú šetrnosťou k životnému prostrediu a výhodnou metódou na získanie ultra vysokého vákua.

V zariadení sú molekuly zachytené a viazané plynmi alebo vrstvou getra a potom držané v objeme zariadenia. Sú schopné udržať vákuum, aj keď sa nepoužívajú. Hlavným prvkom čerpadla je komora a ďalšie pevné prvky. Iónová pumpa spotrebúva malé množstvo elektriny a má nízku hlučnosť.

Bezolejové (suché) rotačné lopatkové vývevy sú objemové vývevy, ktoré vytvárajú stredne hlboké vákuum pri úplnej absencii výfukových plynov vo výfukovom vzduchu. Hĺbka dosiahnutého vákua - od 90 do 400 mbar zvyškového tlaku v závislosti od modelu. Čo je od 9 do 40% atmosférického tlaku.

Je dosť ťažké vytvoriť dobré bezolejové rotačné lopatkové čerpadlo, takže počet výrobcov na svete nie je taký veľký. V podstate sú vyrobené v Európe (, a). A len čerpadlá s malou produktivitou sa vyrábajú v USA, Číne a na Taiwane. Medzi poslednými sú najžiadanejšie taiwanské čerpadlá.

Princíp fungovania

Suché rotačné lamelové čerpadlá vo všeobecnosti fungujú na rovnakom princípe ako . Používajú tiež excentricky uložený rotor s lamelami, ktoré sa môžu voľne posúvať vo svojich drážkach.
Animácia 1: princíp činnosti rotačného lamelového čerpadla

Existujú však určité rozdiely. Suché čerpadlá nepoužívajú žiadny olej na utesnenie medzery medzi lopatkami a plášťom, na mazanie pohyblivých častí alebo na chladenie. Preto lopatky suchých čerpadiel nie sú vyrobené z kovu, ale z grafitového kompozitu. Grafit vytvára oveľa menšie trenie ako kov, takže nevyžaduje veľké chladenie. Okrem toho sa grafitové lopatky rýchlo otierajú o povrch, po ktorom kĺžu, čím poskytujú dobré utesnenie medzier medzi plášťom a lopatkami.

Na jednej strane je konštrukcia bezolejových čerpadiel jednoduchšia: neexistuje žiadny odlučovač oleja a žiadne olejové kanály. Na druhej strane nedostatok mazania zvyšuje požiadavky na kvalitu povrchovej úpravy.

Výhody a nevýhody bezolejových rotačných lamelových vývev (v porovnaní s olejom)

Existujú dva hlavné dôvody pre výber suchého rotačného lamelového čerpadla: relatívne čistý vzduch na výstupe a schopnosť pracovať s hrubým vákuom po dlhú dobu. Navyše nie je potrebné neustále sledovať hladinu oleja a starať sa o odčerpávanie čerpaného plynu.

Všetky výhody suchých čerpadiel sú zrkadlovým obrazom nevýhod olejom mazaných modelov: ak olej uprednostňuje prácu v režime udržiavania hlbokého vákua, potom môže suché čerpadlo pracovať dlhú dobu s hrubým vákuom pri prívod. Tiež často nastáva situácia, keď čerpaný vzduch zostáva v tej istej miestnosti, kde pracujú ľudia. Po prechode olejom mazaným modelom je vzduch nevyhnutne nasýtený olejovými parami, ktoré nielenže zapáchajú, ale ani nie sú pre ostatných veľmi užitočné. Filtre výfukového potrubia tento problém do určitej miery riešia. Neexistujú však žiadne dokonalé filtre.

Na druhej strane po prechode bezolejovým rotačným čerpadlom síce vzduch nezostane dokonale čistý, no v tomto prípade sa do vzduchu namiesto oleja dostávajú čiastočky grafitového prachu. Tento prach sa po prvé uvoľňuje oveľa menej ako olej. A po druhé, grafit nezapácha a je oveľa jednoduchšie ho filtrovať. Preto je bezolejové čerpadlo dobrou voľbou do miestností, kde pracujú ľudia.

Ďalšou významnou nevýhodou čerpadiel mazaných olejom je potreba neustáleho sledovania hladiny oleja. Táto hladina sa môže zvýšiť v dôsledku výskytu kondenzátu a znížiť, napríklad pri práci s hrubým vákuom alebo pri prekročení teploty. Ktorýkoľvek z týchto scenárov je pre lopatkové olejové čerpadlo škodlivý: ak nie je dostatok oleja, prehreje sa a vyhorí, a ak je v oleji veľa kondenzátu, čerpadlo rýchlo zhrdzavie. Bezolejové čerpadlo spočiatku nemá tieto nevýhody: nie je potrebné ho neustále monitorovať, stačí skontrolovať hrúbku lopatiek každých 2-3 000 pracovných hodín.

Vo všeobecnosti je pre zvyškové tlaky nad 400 mbar dobrou voľbou bezolejové čerpadlo. Na vytvorenie hlbšieho vákua sa už ale nehodí. Najpokročilejšie modely v našom katalógu môžu poskytnúť iba 100 mbar zvyškového tlaku. Ďalším obmedzením je životnosť. Modely s olejovou náplňou dokážu roky podávať rovnaký výkon (vyžaduje sa len občasné doliatie oleja), čo mnohé laboratóriá využívajú na udržanie stabilného podtlaku v laboratórnej skrini vo dne aj v noci. Suché rotačné lamelové čerpadlo môže tiež pracovať 24 hodín denne, 7 dní v týždni, ale s opotrebovaním lopatiek jeho výkon klesá. Preto sa odporúča zapnúť takéto čerpadlo presne vtedy, keď je to potrebné, a vypnúť ho na konci zmeny.

Opotrebenie pracovných dosiek

Ako môžete vidieť z animácie vyššie, pracovné dosky sa neustále pohybujú pozdĺž špeciálnych štrbín v rotore. Vyletujú pod pôsobením odstredivej sily, tesne priliehajú k stenám komory a rozdeľujú voľný priestor pracovnej komory na niekoľko izolovaných objemov.

Rotor čerpadla sa otáča vysokou rýchlosťou (zvyčajne 1400-1500 ot./min., keďže sa používajú 4-pólové elektromotory), takže vzniká problém s trením dosiek o vnútorný povrch pracovnej komory. U olejom mazaných čerpadiel nie je tento problém akútny, takže pracovné dosky (čepele) môžu byť buď kompozitné, alebo odolnejšie kovové. V suchých čerpadlách však môžu byť dosky vyrobené iba z grafitového kompozitu (uhlíkové lopatky). Samotný grafit je dobré mazivo - grafitové dosky kĺžu cez pracovnú komoru bez prehrievania. No zároveň sa grafit pomerne rýchlo opotrebuje. Navyše sa nielen zmenšuje jeho dĺžka v dôsledku trenia o teleso čerpadla, ale aj jeho hrúbka sa zmenšuje v dôsledku trenia o rotor.

Obrázok 1. Tri typy opotrebovania grafitových lopatiek rotačných lamelových čerpadiel.

Opotrebované grafitové čepele (dosky) vedú k úniku vzduchu a zníženiu hĺbky vákua, ako aj výkonu pumpy. Aká je priemerná životnosť čepele bezolejových čerpadiel? Väčšina výrobcov toto obdobie hanblivo neuvádza. Máme však nejaké informácie.

Taiwanský schodiskový vysávač indikuje potrebu výmeny nožov po 8 000 až 10 000 hodinách. Poznamenávajú však, že výkon akéhokoľvek bezolejového rotačného lamelového čerpadla začína klesať po 3 000 hodinách prevádzky.

Taliani DVP píšu o životnosti rekordných 10 000 hodín. Raz prišiel k nám do kancelárie inžinier, ktorý mal čerpadlo SB 16 od tejto talianskej firmy. Povedal, že čerpadlo im pracovalo 20 000 hodín (síce v kompresorovom režime, ale to nič nemení na podstate), potom prestalo normálne fungovať (išlo o opotrebovanie lopatiek, nie o poruchu čerpadlo). Zároveň boli výfukové hadice vo vnútri pokryté tenkou vrstvou grafitového prachu. Tento príklad hovorí, že výrobca udáva minimálnu garantovanú životnosť lopatiek, v praxi môžu pracovať dlhšie, no s poklesom prevádzkových parametrov.

Nemci Becker radu VX, KVX držia rekord v životnosti lopatiek (bohužiaľ, aj v cene čerpadiel) - minimálne 20 000 hodín, v praxi od 20 do 40 tis.

Obrázok 2. Graf poklesu výkonu suchých rotačných lamelových čerpadiel v dôsledku opotrebovania lopatiek.

V akej hĺbke vákua je účinnosť rotačných lamelových vývev najvyššia?

Účinnosť bezolejových lamelových čerpadiel nie je pevne stanovená hodnota, ale závisí od pracovného bodu (hĺbka vákua). Pri takmer atmosferickom vstupnom tlaku (pri hrubom vákuu) je účinnosť pumpy veľmi nízka a stáva sa prijateľnou (40 % a viac) pri hĺbke vákua 300 mbar (700 mbar zvyškový tlak). Účinnosť dosahuje svoje maximum (takmer 60%) pri vákuu 600-700 mbar (300-400 mbar absolútny tlak) a potom opäť začína klesať na 40%, keď sa vákuum prehlbuje.

Obrázok 3. Porovnanie účinnosti suchej rotačnej lopatkovej vývevy a vírivého jednostupňového dúchadla.

Ak porovnáme napríklad bezolejovú rotačnú lopatkovú vývevu a jednostupňové vírivé dúchadlo pracujúce vo vákuovom režime, vyjde nám, že tieto 2 zariadenia si nekonkurujú, ale dopĺňajú sa. V rozsahu generovaných tlakov od -100 do -300 mbar vykazuje najlepšie hodnoty účinnosti vírové dúchadlo a v rozsahu od -300 do -900 mbar pracuje rotačné lopatkové dúchadlo oveľa efektívnejšie.

Skrutkové vákuové čerpadlo DRYVAC od Leybold GmbH (Nemecko)

Princíp činnosti, založený na otáčaní skrutiek, umožňuje ťažbu plynu bez prítomnosti oleja v oblasti kompresie. Skrutková výveva DRYVAC má kompresnú dutinu tvorenú povrchom krytu, ako aj dva rotory, ktoré vykonávajú synchrónne otáčanie. Vďaka tomu, že sa rotory otáčajú v opačných smeroch, dochádza k postupnému pohybu kompresnej dutiny zo strany nasávania smerom k strane výfuku, čo v konečnom dôsledku poskytuje požadovaný pumpovací efekt.

Napriek tomu, že v uvažovanom dizajne dochádza k procesu vnútornej kompresie plynu, „cesta častíc“ vo vnútornom priestore čerpadla je minimálna. Táto funkcia výrazne zjednodušuje údržbu a tiež znižuje potrebu servisných prác na možné minimum.

Rad DRYVAC je nový rad bezolejových zariadení založených na skrutkových vývevách. Kompletnú sadu, ktorá môže byť rôzna, je potrebné vybrať s ohľadom na rozsah použitia, ako aj ďalšie individuálne kritériá.

Pri vývoji série sa brali do úvahy skutočné potreby procesov, pri ktorých sú požiadavky na vákuové čerpacie systémy dosť vysoké. Uvažované zariadenia sa používajú najmä pri výrobe obrazoviek, fotovoltaických prvkov, ako aj v rade iných priemyselných aplikácií.

Každá verzia čerpadla radu DRYVAC je chladená vodou, vďaka čomu sa vyznačuje kompaktným dizajnom a možnosťou relatívne jednoduchej inštalácie aj v zložitých systémoch paralelne so spoľahlivými čerpacími jednotkami RUVAC radu WH, WS a WA. séria.

Sortiment skrutkových vákuových čerpadiel DRYVAC zahŕňa:

• model DV 450
• model DV 450S
• model DV 650
• model DV 650-r
• model DV 650 S
• model DV 650 S-i
• model DV 650 C
• model DV 650 C-r
• model DV 1200
• model DV 1200 S-i
• model DV 5000 C-i

V rôznych sférach ľudskej činnosti je potrebné vytvorenie vákua. Tento pojem charakterizuje stav plynnej fázy, ktorej tlak je nižší ako atmosférický. Meria sa v milimetroch ortuťového stĺpca alebo pascalov. K riedeniu plynov dochádza, keď je látka nútená odstrániť zo zariadení, ktoré majú obmedzený objem. Technické zariadenie určené na tento účel sa nazýva vákuová pumpa. Môže byť použitý samostatne alebo môže byť súčasťou zložitejších systémov.

Vákuum je široko používané v rôznych technických zariadeniach. Umožňuje znížiť bod varu vody alebo chemických kvapalín, odstrániť plyny z materiálov, ktoré vyžadujú zvýšenú homogenitu zloženia, vytvoriť sterilné podmienky na spracovanie a skladovanie. Vďaka malým rozmerom a ekonomickej spotrebe energie vám moderné vákuové pumpy umožňujú rýchlo dosiahnuť hlboký stupeň vákua. Používajú sa v širokej škále procesov a oblastí činnosti:

• v ropnom a chemickom priemysle udržiavať potrebné podmienky pre priebeh reakcií a separáciu výsledných zmesí;
• pri odplyňovaní kovov a iných materiálov vytvárať diely s homogénnou štruktúrou a absenciou pórov;
• vo farmaceutickom a textilnom priemysle na rýchle sušenie produktov bez zvýšenia teploty;
• v potravinárskom priemysle pri balení mlieka, džúsov, mäsa a rybích výrobkov;
• v procese evakuácie chladiacich a iných zariadení so zvýšenými požiadavkami na neprítomnosť vlhkosti;
• pre normálne fungovanie automatických dopravníkových liniek s použitím vákuových prísaviek ako chápadiel;
• pri vybavovaní výrobných a výskumných laboratórií;
• v medicíne pri obsluhe dýchacích prístrojov a pri stomatologických ordináciách;
• v polygrafii na fixáciu termofólií.

Princíp činnosti vákuových čerpadiel

Vákuum vzniká pri mechanickom odstránení látky z uzavretého priestoru. Technicky sa to realizuje rôznymi spôsobmi. Princíp činnosti prúdové vákuové čerpadlo je založená na strhávaní molekúl plynu prúdom vody alebo pary vyletujúcim z ejektorovej dýzy vysokou rýchlosťou. Jeho schéma umožňuje pripojenie bočného potrubia, v ktorom sa vytvára vákuum.

Výhodou tejto konštrukcie je absencia pohyblivých častí a nevýhodou miešanie látok a nízka účinnosť.

V technike najčastejšie mechanické jednotky. Prevádzka vákuovej pumpy s rotujúcou alebo vratnou hlavnou časťou spočíva v periodickom vytváraní expandujúceho priestoru vo vnútri krytu, jeho plnení plynom zo vstupného potrubia a jeho následnom vytláčaní von cez výstup. Konštrukcia vákuového čerpadla v tomto prípade môže byť veľmi rôznorodá.

Hlavné typy vákuových čerpadiel

Pri výrobe zariadení na vytváranie vákua sa používajú kovové a plastové materiály, ktoré sú odolné voči chemickým účinkom čerpaného média a majú dostatočnú mechanickú pevnosť. Veľká pozornosť sa venuje presnosti osadenia uzlov a tesnosti kontaktu povrchov, čo vylučuje spätný sklz plynov. Tu je zoznam hlavných typov vákuových čerpadiel, ktoré sa líšia dizajnom a princípom činnosti.

Vodný krúžok

Vákuová pumpa s vodným kruhom je jednou z možností pre jednotky s kvapalinovým kruhom, ktorá sa používa na vytvorenie vákua čistá cirkulácia vody. Má tvar valca s rotorom vybaveným lopatkami, otáčajúcimi sa na mimostredovom hriadeli. Pred začatím práce sa naplní kvapalinou.

Pri štartovaní motora obežné koleso urýchľuje vodu pozdĺž vnútorných stien krytu. Medzi ním a rotorom je vytvorená vákuová oblasť v tvare polmesiaca. Plyn do nej prúdi zo vstupného potrubia čerpadla. Pohyblivé lopatky ho posúvajú pozdĺž hriadeľa a vyhadzujú ho cez výstup. Často sa používajú aj jednotky tohto typu na čiastočnú úpravu plynu kvôli jeho intenzívnemu kontaktu s vodou.

Použitie kvapaliny ako pracovného orgánu poskytuje mnoho výhod.

1. Voda rotujúca v priestore medzi rotorom a plášťom čerpadla eliminuje možnosť spätného rázu plynu, nahrádza tesnenia a znižuje požiadavky na presnosť pri výrobe dielov.
2. Všetky rotujúce časti čerpadla sú neustále preplachované kvapalinou, čo znižuje trenie a zlepšuje odvod tepla.
3. Takéto zariadenia zriedka vyžadujú opravu, majú dlhú životnosť a spotrebúvajú minimum elektriny.
4. Práca s plynmi obsahujúcimi vodné kvapky a drobné mechanické nečistoty neovplyvňuje nepriaznivo technický stav zariadenia.

Posledná okolnosť je dôležitá pri použití takýchto čerpadiel na čerpanie vzduchu z nádob obsahujúcich vlhkosť. Používajú sa pre klimatizácie a iné chladiace jednotky, keď je systém pred naplnením freónom evakuovaný.

Lamelovo-rotačné

Takéto čerpadlá majú valcové telo so starostlivo lešteným vnútorným povrchom a rotor umiestnený vo vnútri. Ich osi sa nezhodujú, takže bočná vôľa má inú hodnotu. Rotor obsahuje špeciálne pohyblivé dosky, ktoré sú pružinami pritlačené k telu a rozdeľujú voľný priestor na sektory premenlivého objemu. Pri naštartovaní motora sa plyny pohybujú tak, že v sacom potrubí vzniká vždy podtlak a v tlakovom potrubí vždy pretlak.

Na zníženie trenia sú dosky vyrobené z antifrikčné materiály alebo sa používajú špeciálne oleje s nízkou viskozitou. Čerpadlá tohto typu sú schopné vytvárať dostatočne silné vákuum, sú však citlivé na čistotu čerpanej kvapaliny alebo plynu, vyžadujú pravidelné čistenie a znečisťujú produkt stopami mastnoty.

Membrána-piest

Pracovným orgánom čerpadiel tohto princípu činnosti je flexibilná membrána spojené s pákovým mechanizmom. Je vyrobený z moderných kompozitných materiálov, ktoré sú odolné voči mechanickému namáhaniu. Jeho okraje sú pevne pripevnené k telu a stredná časť sa pôsobením elektrického alebo pneumatického pohonu ohýba a striedavo zmenšuje a zväčšuje priestor vnútornej komory.

Zmena objemu je sprevádzaná nasávaním a vytláčaním prichádzajúcich plynov alebo kvapalín. Pri spoločnej práci v protifáze dvoch membrán je zabezpečený kontinuálny režim čerpania. Ventilový systém reguluje správnu distribúciu a smer prúdenia. Mechanizmus nemá žiadne rotujúce alebo trecie časti v kontakte s čerpaným produktom.

Komu výhody takýchto čerpadiel by mala obsahovať:

• žiadne znečistenie produktu mastnotou alebo mechanickými nečistotami;
• úplná tesnosť, s výnimkou netesností;
• vysoká ziskovosť;
• jednoduchosť ovládania prietoku;
• dlhodobá prevádzka v suchom režime, ktorá nepoškodzuje štruktúru;
• schopnosť používať pneumatický pohon na prácu vo výbušnom prostredí.

skrutka

Princíp činnosti skrutkových čerpadiel je založený na vytláčanie kvapaliny alebo plynu pozdĺž rotujúcej skrutky. Pozostávajú z pohonu, jedného alebo dvoch špirálových rotorov a vhodne tvarovaného statora. Vysoká presnosť výroby dielov nedovoľuje spätnému skĺznutiu čerpaného média. V dôsledku toho sa na výstupe čerpadla vytvorí pretlak a na vstupe sa vytvorí vákuum.

Takéto zariadenie je drahé kvôli vysokým požiadavkám na kvalitu. Nedá sa dlhodobo udržiavať v „suchom“ režime.

Hlavné výhody takýchto čerpadiel:

• rovnomernosť toku;
• nízka hladina hluku;
• schopnosť čerpať kvapaliny s mechanickými inklúziami.

Vortex

Vortexové vývevy svojou konštrukciou pripomínajúce odstredivé zariadenie. Majú tiež lopatkové obežné koleso, ktoré sa otáča na centrálnom hriadeli. Zásadný rozdiel spočíva v umiestnení prívodného potrubia na vonkajšom obvode telesa, a nie v oblasti stredovej osi.

Minimálna medzera medzi obežným kolesom a skriňou zabezpečuje stabilný pohyb čerpanej kvapaliny v požadovanom smere. Jednotky tohto typu sú schopné vytvoriť dostatočne vysoký výtlačný tlak a majú samonasávací účinok. Tieto čerpadlá sú ľahko ovládateľné, ľahko opraviteľné a osvedčili sa pri čerpaní zmesí plyn-kvapalina, majú však nízku účinnosť. Sú citlivé na vniknutie mechanických nečistôt, ktoré môžu viesť k rýchlemu opotrebovaniu obežného kolesa.

Vlastná výroba vákuovej pumpy

Ak nie ste pripravení znášať náklady na získanie továrenského vybavenia, skúste si vyrobiť vákuovú pumpu sami. Na čerpanie vzduchu z nádoby s malým objemom sa môže hodiť lekárska striekačka alebo mierne upravená ručná pumpa na bicykel.

Poradte! Pri častom používaní a evakuácii veľkých plavidiel je vhodnejšie použiť zariadenia s elektrickým pohonom.

Zvážte možnosť výroby vákuovej inštalácie z kompresora starej chladničky. Je už navrhnutý na čerpanie plynu a s minimálnymi opravami bude schopný vytvoriť vákuum. Vaše akcie budú veľmi jednoduché:

• v určitej vzdialenosti od kompresora odrežte pílkou na kov dve medené rúrky, ktoré sú na to vhodné;
• demontujte kompresor spolu s napájacím obvodom alebo ho vymeňte spolu so štartovacím relé za nové podobné starému;
• na medenú rúrku, ktorá vyšla z kondenzátora, navlečte odolnú hadicu vhodného priemeru a pripojte ju druhým koncom k nádobe, ktorá sa má evakuovať;
• pre tesnosť spojenia môžete použiť bežnú svorku alebo použiť krútenie oceľového drôtu;
• zapojte vákuovú pumpu do elektrickej siete a po spustení sa odvzdušnením z druhej medenej rúrky presvedčte o jej správnom fungovaní.

Dôležité! Kompresor chladničky nie je určený na prevádzku vo vlhkom prostredí, preto treba dávať pozor, aby sa naň nedostala voda.

Piestové (piestové) vývevy. Obísť zariadenia. škodlivý priestor

Piestové vákuové čerpadlo je typ mechanického vákuového čerpadla, ktoré je schopné stlačiť plyny na atmosférický tlak. Takéto zariadenie má zariadenie podobné dvojčinnému piestovému kompresoru. Hlavným rozdielom je, že piestové vákuové čerpadlo má vyšší kompresný pomer.

Vľavo - počiatočná fáza, 2 polohy v strede - medzistupeň, vpravo - konečná fáza

Piest obsahuje valcovú časť, ktorá obklopuje excentr, a dutú pravouhlú časť, ktorá sa voľne pohybuje v štrbine závesu. Keď sa plochá časť piestu otáča, čap sa tiež voľne otáča v sedle krytu čerpadla. Tento piest je vybavený kanálom, cez ktorý plyn vstupuje do čerpacej komory z čerpanej dutiny. Vniknutie prichádzajúceho prúdu plynu do vstupu čerpadla je obmedzené predbežným uzavretím vstupu pri pohybe cievky. Existuje tiež možnosť zníženia škodlivého priestoru. Tesnosť kontaktu rotora s valcom u čerpadiel je zabezpečená tým, že v kline medzi rotorom a valcom sa vytvorí hrubá vrstva oleja.

Mechanické vývevy vykonávajú čerpanie objemu, počnúc úrovňou atmosférického tlaku. Vzhľadom na to, že čerpaný plyn sa uvoľňuje do atmosféry, v porovnaní s mechanickými vývevami sa nepoužívajú také charakteristiky ako najvyšší pracovný tlak, ako aj najvyšší štartovací a výfukový tlak. Kľúčové vlastnosti olejom utesnených mechanických vývev sú:

• konečný zvyškový tlak;
• rýchlosť konania.

Mechanické vákuové pumpy

Mechanická vákuová pumpa je jednotka na odstraňovanie plynu, ktorá sa používa na získanie/udržanie tlaku pod atmosférickým tlakom v nádržiach, z ktorých sa v určitých intervaloch odčerpáva pracovná kvapalina pri určitom zložení a veľkosti prúdu plynu.

Prevádzka takejto čerpacej jednotky je založená na skutočnosti, že plyn sa pohybuje v dôsledku mechanického pohybu pracovných častí čerpadla, čím sa vykonáva čerpacia činnosť. Objem, ktorý je naplnený plynom, sa odreže od vstupu a presunie sa k výstupu. Plyn je systematicky posúvaný k výstupu z čerpacej jednotky v dôsledku hybnosti pohybu, ktorá sa prenáša na molekuly plynu.

V súlade s konštrukčnými vlastnosťami a spôsobom prevádzky tohto typu čerpadla sa rozlišuje sedem typov čerpadiel (skrutkové / membránové / piestové / rotačné lopatky / cievka / korene / špirála). V súlade s typom pracovnej tekutiny môžu byť mechanické čerpadlá molekulárne (fungujú vďaka prúdeniu molekúl látky) a objemové (fungujú vďaka laminárnemu prúdeniu látky). Mechanické vývevy sa rozlišujú podľa úrovne koncentrácie vákua (vysoká, nízka, stredná). Okrem toho je tento typ čerpadiel rozdelený na tie, ktoré môžu pracovať bez maziva a s mazivom.

Tento typ čerpacích jednotiek sa používa v rôznych odvetviach: chémia, hutníctvo, elektronika, potravinársky priemysel, medicína, astronautika. Mechanické vývevy sa tiež používajú ako súčasť širokej škály priemyselných zariadení, ako aj v technických procesoch (napríklad pretavovanie kovov, nanášanie tenkých vrstiev, simulácia priestorových podmienok atď.).

Vzhľadom na rastúci dopyt po čerpacích jednotkách sa neustále zdokonaľujú a vyvíjajú mechanické vývevy, vyvíjajú sa čerpacie jednotky so zlepšeným výkonom.

Rýchlosť prevádzky takýchto čerpadiel nezávisí od typu čerpaného plynu. Zvyškový tlak závisí od konštrukcie čerpacej jednotky a vlastností pracovnej tekutiny. Pracovnou tekutinou je spravidla olej, ktorý má zoznam potrebných charakteristík:

• nízka kyslosť;
• viskozita;
• dobré mazacie vlastnosti;
• nízky tlak nasýtených pár v rozsahu prevádzkových teplôt čerpadla;
• nízka absorpcia plynov a pár;
• stabilita viskozity pri zmenách teploty;
• vysoká pevnosť tenkého (0,05-0,10 mm) olejového filmu schopného odolať tlakovému rozdielu v medzere rovnajúcemu sa atmosférickému tlaku.

Stabilita charakteristík mechanických vývev závisí od veľkosti medzier medzi plochami, počtu týchto medzier, ako aj od kvality oleja, ktorý maže trecie plochy.

Piestové vákuové čerpadlo môže byť vybavené obtokovým zariadením na zvýšenie účinnosti. Obtokové zariadenia sa môžu štrukturálne líšiť. Ich funkciou je vyrovnať tlak na oboch stranách piesta na konci zdvihu piesta.

V neprítomnosti týchto kanálov sa zvyškový stlačený plyn zo škodlivého priestoru rozširuje, keď sa piest pohybuje zľava doprava. V tomto prípade má zvyšok stlačeného plynu úroveň tlaku p2. Krivka ea 1 až po sací tlak p1 a p1 a λ 0 \u003d V 1 / V. Vo vákuovej pumpe sa v krajnej ľavej polohe piesta presunie zvyšok plynu do pravej dutiny valca, kde sa tlak rovná p1. Tlak v škodlivom priestore klesá z p2 predtým p in, a zvyšok plynu expanduje pozdĺž krivky fa. Nasávanie začína na samom začiatku zdvihu piesta ( λ 0 \u003d (V "1 / V)> λ 0). Podobný proces nastáva, keď sa piest pohybuje v opačnom smere (sprava doľava). V dôsledku toho sa objemová účinnosť zvyšuje z 0,8 na 0,9 λ 0 .

Prítomnosť škodlivého priestoru je dôvodom, prečo piestové vákuové čerpadlo nie je schopné vytvoriť absolútne vákuum a má teoretickú hranicu tejto hodnoty, ktorá zodpovedá určitému zvyškovému tlaku p pr. Hodnota p pr viac pri absencii bypassu ako pri jeho prítomnosti.

Ak výveva pracuje nepretržite, potom sa objem nasatého plynu rovná objemu procesných plynov emitovaných do atmosféry a objemy, ktoré sú nasávané zvonku cez netesné miesta, sa časom nemenia. Indikátor výkonu na hriadeli vákuovej pumpy tiež nepodlieha zmenám. Je potrebné poznamenať, že tento parameter je mnohonásobne vyšší pre stroje vybavené bypassom, pretože práca na expanzii obtokového množstva stlačeného plynu sa stráca.