По какому принципу работает вакуумный насос?

В настоящее время вакуумные насосы применяются и для бытовых нужд, и в крупных промышленных предприятиях для более серьезных и масштабных работ. Виды вакуумных насосов насчитают несколько различных по специфике работы аппаратов, имеющих, однако, общий принцип работы.

Промышленный вакуумный насос для откачки газов

Есть насосы и доильного предназначения, и лабораторный вид вакуумных агрегатов, электрический вакуумный насос и многие другие. И если область применения каждого из видов понятна и доступна даже простому обывателю, то принцип работы, увы, нет. Именно с этой темой мы сейчас и разберемся.

1 Основные особенности

В современном мире создать устройство для откачки воды или газа, а также других веществ и их продуктов распада (даже на молекулярном уровне!) достаточно просто. Тому пример огромное количество подобных аппаратов.

Наиболее технологичным и развитым из таких аппаратов можно с уверенностью назвать вакуумный насос. Промышленные виды вакуумных насосов подразделяются на такие типы, как:

• Вакуумный насос;
• Вакуумный агрегат;
• Вакуумная установка.

Другим наименованием вакуумных моделей является «устройство для откачки», так как данное устройство используется преимущественно для откачки воздуха, различных газов, воды, парогазовых смесей и подобных веществ. Основные характеристики вакуумных насосов таковы:

• Быстрая скорость откачки смесей или воды;
• Величина произведенного вакуума.

Скорость откачки, имеющая символ «S», всегда измеряется в литрах за секунду, и показывает объем откачиваемой среды в одну единицу времени. Объем вакуума измеряется величиной, так называемого остаточного давления, в полости с разреженной атмосферой.

При этом единицами измерения описываемой величины являются: проценты от общего атмосферного давления, кПа, Па и миллиметры ртутного столба (мм.рт.ст).

У вакуумных насосов имеются и подвиды. Такие, как:

• Вакуумный аппарат для создания предельного остаточного давления (характеристики от 1*10-3 миллиметров ртутного столба);
• Высоковакуумные аппараты производящие предельное остаточное давление (характеристики от 5*10- до 5*10-7 миллиметров ртутного столба);
• Вакуумные водокольцевые аппараты.
  
  

  Вакуумный насос с манометром, от компании Value

При этом, как бы сильно на первый взгляд не отличались данные подвиды друг от друга, каждая насосная система работает на одном и том же механизме, общем для всех подвидов. И, как уже писалось выше, существуют более узкие и специфичные версии вакуумных насосов. Такие, как:

• Электрический вакуумный насос (обычно марки «Value»);
• Водяной вакуумный аппарат (как и описанный выше насос, тоже чаще всего марки «Value»);
• Мини-вакуумный насос (как правило, для бытовых нужд);
• Насос доильного предназначения;
• Вакуумные контейнеры «Value», «GE» и т.д.

к меню ↑

1.1 Области применения

Изобретение этих насосов дало человеку возможность решить множество различных ситуаций, которые требовали его вмешательства. Вакуумные насосы и контейнеры применяются в очень многих промышленных областях и решают поистине огромный список задач:

• Защита окружающей среды (очистные контейнеры, фильтры продуктов распада веществ с заводов и т.д., где применяют насосы «Value»);
• Полиграфическое дело (подготовка изображений, их копирование и сканирование, где применяют аппараты «Value» и «2НВР»);
• Пищевая промышленность (обработка продуктов вроде птицы/молока/фруктов, вакуумные контейнеры для упаковки и т.д.);
• Медицинская отрасль (мини-вакуумные приборы для дыхательных аппаратов, мини-вакуумные трубки в стоматологии для откачки крови и слюны);
• Химическая промышленность (перегонка веществ и продуктов их распада, сжатие газов и т.д.);
• Производство керамики и стеклянных изделий, где наиболее часто применяют вакуумные контейнеры «2НВР» и «5ДМ»;
• Деревообрабатывающая отрасль, где применяют аппараты «2НВР» и вакуумные контейнеры.

Мобильный вакууматор для пищевых продуктов

При этом наиболее популярны бытовые вакуумные насосы «Value» и мини версии вакуумных насосов. Аппараты «Value» весьма распространены в сельскохозяйственном ремесле, тогда как мини-вакуумные устройства применяют преимущественно в медицине. Так, например, без мини-вакуумных устройств не обходится ни один прибор для искусственной вентиляции легких.
к меню ↑

1.2 Какие преимущества использования вакуумных насосов?

Что очевидно, каждая отдельно взятая группа вакуумных насосов, будь то контейнеры или мини аппараты, имеет свои определенные преимущества благодаря конструктивным особенностям, принципа работы и других, менее значимых факторов.

Водокольцевые аппараты, например, отличаются особой прочностью и способны выполнять свою работу при предельно высоких температурах или других подобных тяжелейших условиях. Обычно их применяют для откачивания загрязненных паров, воздуха и газов. Они особенно востребованы при проведении промышленных работ.

Пластинчато-роторные устройства весьма стойки к парам воды, очень компактные и предельно надежны. Они показывают высокую производительность откачки и, при этом, потребляют предельно маленькое количество энергии.

Так называемые «насосы Рутса» показывают мощную производительность, скорость работы и, что очень важно для насосных систем, равномерность откачки носителя. При их работе в сжимаемом газе полностью отсутствуют примеси масла.

Мембранные и спиральные аппараты вакуумного принципа работы используют для проведения работ в агрессивной среде. Однако, в отличие от водокольцевых устойчивых аппаратов, мембранные и спиральные требуют предварительного нанесения специального защитного покрытия на все детали насосной системы.

Винтовые насосные системы отличаются тем, что вообще не потребляют масла и не требуют установки конденсаторов. Кроме того, они прекрасно экономят расход потребляемой энергии.

Вакуумные контейнеры отличаются широтой применения, и некоторые их виды отличаются повышенной мобильностью и возможность легкой транспортировки. Впрочем, такие контейнеры хотя и достаточно защищены, но все же не способны на работу в агрессивной среде как в случае с водокольцевыми аппаратами.

Доильный аппарат с подключенным вакуумным насосом

Однако вакуумные контейнеры для таких условий не применяются вовсе. Они используются в быту, на кухне, для сохранения остатков пищи, откладывания запасов, скоропортящихся или нуждающихся в защите вещей.
к меню ↑

2 Принцип работы вакуумной насосной установки

На самом деле принцип работы вакуумных насосных агрегатов не так легок, как может показаться. Нужно начать с того, что тщательный анализ внутреннего устройства насосов создающих вакуум (в том числе мини версий) показывает, что практически все аппараты данного типа работают по методу «вытеснения», что очень похоже на принцип работы объемных насосов.

Объемные насосы, между тем, тоже применяют для водяной откачки и откачки продуктов распада различных смесей.

Производимый вакуум, то есть, если быть точнее, его величина, напрямую зависит от герметичности производственного пространства, что создается рабочими механизмами насоса (золотниками, специальными пластинами и так называемыми «колесами»).

В общем-то, принцип работы такого аппарата сводится к тому, что он должен выполнить два определенных условиях. Первое, это понижение давления в рабочем замкнутом пространстве. Второе, это выполнить предыдущее условие за определенное заданное время. Такие условия одинаково необходимы как для водяной откачки, так и для доильного дела.

При этом последовательность условий должна быть сохранена, как и выполнение каждого из них. Ведь, например, если объем забора определенной газовой среды аппарат выполнит, но при этом не понизит давление до необходимой величины, то необходимо будет использование для корректировки применение форвакуумного аппарата.

А это уже дополнительно снижает давление определенной газовой среды. Собственно, данный принцип работы вакуумного аппарата полностью повторяет технику последовательного присоединения насосов. В последнем случае при обеспечении заданной величины снижения давления устройством, без последующего обеспечения скорости забора, присоединяют другой насос.

Изображение внутренностей водокольцевого вакуумного насоса

Для предотвращения возможных газовых утечек, через имеющиеся зазоры постоянно трущихся деталей вакуумных устройств, применяют так называемое вакуумное масло. Благодаря вакуумному маслу можно уплотнить зазоры, полностью перекрыв их. Кроме того, данное масло является еще и отличным смазочным средством.

Выходит, что механические насосные системы вакуумного принципа работы, в которых применяют данное вакуумное масло и как уплотнитель для зазоров, и как смазку, по факту являются масляными. А вот насосы, где вакуумное масло не применяется, именуют сухими. Наиболее оптимальным вариантом выбора является всегда второй вид насосов, так как они не нуждаются в обслуживании.

Если описать все более кратко, то вакуумные насосы попросту элиминируют газы, в том числе продуктов распада различных веществ, пары воды, воздух и другие вещества из объемов так называемой рабочей камеры устройства. При этом камеры устройства обладают замкнутостью и полной герметичностью.

По мере того, как газы, пары воды и других веществ удаляются, объем полостей устройства изменяется, из-за чего молекулы вещества, которое перекачивает насос, распределяются в необходимом направлении. Более того, принцип работы вакуумных насосов еще и напрямую зависит от типа используемого агрегата.

И, как уже было сказано, такой принцип действия применим для вакуумных насосов, как доильного применения, так и для промышленных насосов по перекачке воды или продуктов распада различных веществ.
к меню ↑

2.1 Какой принцип работы обычного вакуумного насоса? (видео)