Вакуумные насосы – их устройство, принцип работы и правильный монтаж

В различных сферах человеческой деятельности требуется создание вакуума. Этот термин характеризует состояние газовой фазы, давление которой ниже атмосферного. Он измеряется в миллиметрах ртутного столба или паскалях. Разрежение газов происходит при принудительном удалении вещества из устройств, имеющих ограниченный объем. Техническое приспособление, предназначенное для этих целей, называется вакуумным насосом. Он может использоваться самостоятельно или входить в более сложные системы.

Вакуумные насосы и их особенности

В мире существует множество специализированных устройств, предназначенных для того, чтобы создавать vacuum. Самыми популярными из них являются вакуумные насосы. Все эти агрегаты можно условно разделить на следующие типы:

1. Вакуумные агрегаты;
2. Вакуумные насосы;
3. Вакуумные установки.

Основной задачей этих устройств является откачка воздуха, газов различных типов и воды, парогазовых смесей и тому подобных веществ. В промышленности самыми популярными устройствами являются вакуумные насосы различных типов. Все они имеют одну общую черту – откачка происходит очень быстро. Скорость работы вакуумных насосов зависит от их технических параметров.

Повысительный насос для дачи: какие бывают

Это устройство небольшого размера, которое повышает уже имеющееся невысокое давление. То есть, с нуля они его создавать не могут. Врезается это устройство в существующий водопровод и подкачивает воду, поднимая давление на 1-3 атм. Есть несколько типов повышающих давление насосов:

• По типу охлаждения: с сухим ротором — имеют более высокий КПД, но сильнее шумят и имеют большие размеры;
• с мокрым ротором — уровень шумов невысокий, размеры небольшие, но не очень эффективны, хотя с повышением давления в дачном водопроводе (и не только) справятся на 100%.

Как провести воду в дом из колодца читайте здесь.

Как выбрать

Чтобы особо не путаться, подкачивающий насос для водопровода на даче, обычно берут ин-лайн (встраиваемые) с мокрым ротором. Это самый оптималный дачный вариант: небольшой шум, удобство монтажа.

Тип установки вертикальный или горизонтальный — зависит от того места, в котором его будете устанавливать. Относительно скоростей — лучше, конечно, многоступенчатая регулировка, но такие насосы стоят немало, потому в дачном водопроводе устанавливаются редко.

Еще можно обратить внимание на материал корпуса. Он может быть из чугуна или нержавеющей стали. Из нержавейки, естественно, лучше, но и дороже. Нужно обратить внимание на материал, из которого изготовлена крыльчатка насоса. В самых дешевых моделях она может быть из пластика, в более дорогих — из бронзы или латуни.

Вихревой насос для повышения давления на даче

Принцип работы вакуум насосов

Все вакуумные насосы работают по одному главному принципу, за счёт вытеснения. При откачке вещества вакуумным насосом происходит изменение объёма рабочей камеры. Устройство вакуумного насоса водокольцевого типа состоит в следующем:

1. Форма промышленного насоса, как правило, цилиндрическая;
2. Внутри рабочей камеры расположен специфический вал с колесом, который называется импеллером. Этот узел является ключевой деталью всего агрегата;
3. Колесо, при вращении в корпусе устройства, захватывает своими лопастями воду, в результате чего возникает центробежная сила, которая заставляет воду растекаться по стенкам рабочей камеры;
4. Образуется специфическое водное кольцо из рабочей жидкости, а внутри образуется вакуум.

После того, как насос будет запущен, он начнёт втягивать в себя воздух или газ, после чего отправлять очищенные потоки в нужном направлении.

Вакуумные насосы пластинчато-роторного типа работают по другой схеме, так как их конструкция отличается. Вакуумный насос данного типа состоит из следующих узлов:

1. Корпуса;
2. Входа и выхода;
3. Лопастей;
4. Специального ротора.

Выпускной клапан оборудован масляным уплотнением. Лопасти ротора делят рабочую камеру на два отсека. При включении насоса газ начнёт поступать в расширяющую камеру.

Принцип действия оборудования

Внутри насоса расположено несколько частей, которые осуществляют последовательные движения. В первую очередь работать начинает привод коленчатого вала, который активируется вместе с соединительными элементами и заставляет двигаться поршень цилиндра по вертикальной оси. Когда он доходит до самой нижней точки, всасывающее отверстие открывается, и газ начинает сжиматься. Когда поршень начинает двигаться вверх, всасывающее отверстие закрывается. При создании необходимого давления происходит открытие пластины клапана. Благодаря этому процессу газовая среда перенаправляется через всасывающее отверстие на вторую ступень. Далее газовая среда переходит через перепускной клапан и оказывается в корпусе коленчатого вала. Благодаря специальному уплотнителю во время сжатия впускной канал никак не соприкасается с коленчатым валом. После этого начинается 2 ступень перекачивания рабочей среды. Газ попадает в атмосферу по схожей схеме, которая была описана ранее.

Стоит отметить, что поршневые вакуумные насосы обладают очень весомым преимуществом. Благодаря дополнительному обратному клапану пропущенная через систему газовая среда не способна попасть обратно в рабочую камеру. Также системы этого типа оснащаются предохранительными клапанами, которые сводят к нулю риск прорыва воздуха в том случае, если резко произойдет прекращение подачи необходимой энергии питания.

Принцип действия оборудования

Насос для создания вакуума, область применения

Появление вакуумных насосов позволило упростить различные технологические процессы, для которых нужна вакуумная среда. Вакуумные насосы применяются в следующих сферах промышленности:

1. Защите окружающей среды. Это чрезвычайно широкая сфера, так как многие производства имеют специальные очистные сооружения и контейнеры, которые очищают продукты распада вредных веществ;
2. Полиграфическое производство. Для подготовки, копирования и сканирования изображений применяются вакуумные насосы различных типов;
3. В пищевой промышленности востребованность вакуумных насосов чрезвычайно велика. Они используются для обработки и вакуумной упаковки различных продуктов;
4. В медицинской промышленности. Особой популярностью в медицине пользуются мини-вакуумные приборы;
5. В химической промышленности вакуумные насосы для перегонки веществ и продуктов распада пользуются огромным спросом. Многие процессы в современной химической промышленности невозможно представить без использования вакуумных систем;
6. В производстве стекла и керамики часто используют вакуумные контейнеры;
7. Деревообрабатывающая промышленность.

Кроме промышленности, вакуумные насосы используются в сельском хозяйстве, и даже в быту.

Как устроена насосная станция?

Для организации автономного водоснабжения дома из колодца или скважины стоит приобрести дополнительные элементы и объединить их в полноценную насосную станцию. Помимо насоса понадобится гидробак, а также реле давления. Это реле включает и отключает насос, в зависимости от того, опустошен или заполнен гидробак.

Схема демонстрирует подробный порядок водоснабжения частного дома из колодца с помощью поверхностного насоса в составе насосной станции

В результате, в доме всегда будет в наличии некоторый запас воды, а работа насоса вхолостую полностью исключается. Это значительно продлевает ресурс его работы. Кроме того, наличие гидробака компенсирует возможные гидроудары, что положительно сказывается на состоянии водопровода в целом.

Дополнительно рекомендуется также приобрести манометр (если гидробак им не укомплектован). Разумеется, можно приобрести насосную станцию, укомплектованную всеми необходимыми компонентами. Порядок установки станции промышленного производства и собранной самостоятельно не слишком различаются.

Поверхностные насосы часто используют в составе насосной станции вместе с гидроаккумулятором и реле давления, которое авоматизирует работу этого комплекса устройств

Гидроаккумулятор или гидробак представляет собой емкость, снабженную специальной резиновой мембраной. По мере заполнения бака эта мембрана растягивается, а при его опустошении — сжимается. Такое устройство считается высокоэффективным для автономного водоснабжения.

Вакуумные водяные насосы и их характеристики

Водяные вакуумные насосы чрезвычайно популярны в промышленности. Они долговечны, просты в обслуживании и обладают широким спектром возможностей. Основные технические характеристики вакуумных насосов данного типа выглядят следующим образом:

1. Скорость откачки зависит от мощности двигателя вакуумного насоса. Большинство современных моделей способны обеспечить скорость откачки от 1.1м3 в минуту, до 12 и более м3 в минуту;
2. Мощность двигателей вакуумных водяных насосов варьируется от 4 до 40 кВт, хотя встречаются и более мощные двигатели;
3. Габариты вакуумных насосов зависят от производительности агрегатов;
4. Средний вес насосов данного типа стартует от 25 кг и заканчивается 2 000 кг. Хотя встречаются и более тяжёлые насосы.

Сейчас вакуумные водяные насосы широко представлены на рынке вакуумного оборудования. Множество отечественных и зарубежных производителей предлагают своё оборудование, имеющее различные характеристики и назначение. Отечественные насосы способны составить достойную конкуренцию зарубежным аналогам. Благодаря простоте конструкции, долговечности и качественным материалам корпуса, они могут использоваться в самых тяжёлых условиях и любых промышленных и хозяйственных сферах.

Примечания по применению

Безмасляные поршневые насосы имеют более высокую скорость откачивания, чем диафрагменные насосы, и предназначены для работы в условиях чистого безуглеводородного вакуума при околопредельном давлении. Благодаря удалению впускного клапана удается обеспечивать более низкое базовое давление по сравнению с диафрагменными насосами. Подобно всем насосам объемного вытеснения, поршневые насосы обеспечивают одинаковую скорость откачивания для всех газов.

Поршневые насосы подходят для использования в качестве форвакуумных насосов для турбомолекулярных насосов. Однако, во избежание концентрации водорода и водяных паров в форвакуумной зоне турбонасоса, при необходимости, следует использовать газовый балласт. Поршневые насосы особенно хорошо подходят для использования в аналитических приложениях и теческателях. Устройство гелиевого течеискателя). Если контрольные образцы напрямую откачиваются форвакуумным насосом с целью обнаружения течи, то при использовании безмасляного форвакуумного насоса они не загрязняются парами масла.

Поршневые насосы не подходят для откачивания коррозионных и абразивных сред.

Область применения

Применяется в качестве автономного насоса во всех областях применения среднего вакуума

Аналитические системы

• Масс-спектрометры
• Течеискатели
• Электронные микроскопы

Другие области применения

• Робототехника (системы управления)
• Дифференциальные уплотнительные системы
• Вакуумная упаковка

а также в качестве форвакуумного насоса для высоковакуумных насосов, таких как турбонасосы Pfeiffer Vacuum.

Установка вакуум насоса

Монтаж вакуумной установки не представляет собой ничего сложного, но необходимо строго следовать рекомендациям в паспорте изделия. Основные требования при установке вакуумного насоса состоят в следующем:

1. Насос устанавливается в самом сухом и чистом месте, которое имеется в помещении;
2. Вакуумный насос нужно устанавливать на фундамент, масса которого должна превышать массу насоса не менее чем в 2-3 раза;
3. Место для размещения вакуумного насоса должно иметь открытый доступ для проведения работ различного типа;
4. Температура воздуха в помещении, где устанавливается вакуумное оборудование, должна быть в пределах +5-40 градусов по Цельсию;
5. Агрегат должен устанавливаться горизонтально, а наличие зазора между опорной поверхностью насоса и основанием. Все крепёжные болты нужно затягивать до упора. Если пренебречь данным требованием, насос будет вибрировать при работе, что может привести к поломкам и повышению уровня шума при работе.

Правильно установленный вакуумный насос будет работать долгое время без поломок. Несмотря на это, визуальный осмотр вакуумного оборудования нужно проводить ежедневно. Особое внимание уделяется крепёжным болтам, если они ослабли, необходимо их затянуть.

Устройство насоса Рутса

Принцип работы роторного вакуумного насоса был описан выше, а вот информацию о его устройстве вы сможете отыскать в этом разделе. Упомянутые насосы можно отнести к категории вытесняющих роторных вакуумных насосов, которые работают на сухом ходу. Среди основных составляющих оборудования следует выделить:

• двигатель;
• выпускной патрубок;
• лабиринтные уплотнения;
• перепускной клапан;
• индикатор уровня масла;
• неподвижный подшипник;
• свободный подшипник;
• камеру всасывания;
• отвод масла;
• выпускной канал.

На двух боковых поверхностях расположены подшипники вала ротора. Для того чтобы обеспечить неравномерное тепловое расширение между поршнем и корпусом, они сконструированы в качестве неподвижных подшипников и уплотнительных внутренних колец с разных сторон. Подшипники обрабатываются маслом, которое нагнетается из брызговиков. Приводной вал выводится наружу и изолируется кольцами радиаторного вала.

Кольца выполняются из фторкаучука, а после смазываются уплотняющим маслом. Кольца, располагающиеся на рукаве, необходимы для защиты вала, их, кстати, при необходимости можно заменить. Если снаружи необходимо герметичное уплотнение, то оборудование можно привести в движение с помощью муфты со стаканом и магнитами.

Назначение индикаторов

Тактико-технические характеристики

Таблица № 1