Принципы работы и основные характеристики вакуумных насосов
Вакуумные насосы в условиях лаборатории используются для откачки пара и газов из вакуумной среды. Между собой такое оборудование может различаться, как конструктивными особенностями, так и показателями производительности. Сегодня они востребованы не только в лабораторных исследованиях, но и необходимы предприятиям промышленности различных направлений.
Между собой все вакуум-насосы подразделяются на две укрупненных категории: механические, физико-химические.
К числу механических принято относить:
- диафрагменные;
- поршневые;
- винтовые;
- спиральные;
- золотниковые;
- пластинчато-роторные.
В свою очередь модели, работа которых строится вокруг физико-химических принципов, подразделяются на:
- магниторазрядные;
- струйные;
- сорбционные;
- криогенные.
Последний из типов насосов применяется только для работы с газами и различными жидкостями с низкими температурами.
В зависимости от физических принципов, используемых в процессе создания вакуума, установки подразделяются на:
газосвязывающие;
газопереносимые.
Для насосов механического типа принято разделять устройства на две категории:
- молекулярные;
- объемные.
Применение вакуумных насосов характерно не только для предприятий промышленности и научно-исследовательских лабораторий, но и бытовой среды, где подобные компрессоры также нашли свою нишу.
Вакуумные насосы
Комплектация подобных устройств может быть различной, поэтому их разделяют по принципам работы на масляные и безмасляные. Модели первого типа являются более предпочтительными и распространенными на рынке. В них все подвижные детали имеют масляную смазку, выступающую в качестве герметизирующего состава. Такие модели насосов на 20% эффективнее при создании вакуума образцов, не предусматривающих использования смазки. Кроме того, для подобных насосов характерна возможность полноценной эксплуатации в условиях низких окружающих температур.
Для масляных моделей характерна надежная защита от поражения коррозией и большая долговечность в эксплуатации.
Эксплуатация компрессоров безмаслянного типа допускается только с рабочими жидкостями или газами, не содержащими в себе вкраплений масла. Отсутствие смазки позволяет отказаться от регулярного технического обслуживания насоса, поэтому они востребованы при установке в местах с ограниченным доступом человека, внутри герметично закрытых емкостей и так далее.
В соответствии с принципами работы предусмотрено деление насосов на: объемные и динамичные. Первые имеют единственный режим всасываемого объема вакуума, а вторые могут изменять его в зависимости от потребностей.
Классификация вакуумных насосов:
- Диафрагменный. Создает вакуум за счет колебаний чувствительной мембраны. Существуют модели с одной или двумя ступенями, а рабочий объем насоса полностью герметичен.
- Поршневой. Устойчивая к различным условиям модель, работающая за счет движения поршня. Подходит для откачки незначительных объемов жидкостей.
- Вакуумный центробежный. Создает низкую вакуумную среду. Насосы данного типа отличаются небольшими размерами, надежностью и долговечностью. Они практически не шумят и не вибрируют, а для отводимого воздуха не требуются специальные емкости.
- С качающим поршнем. Сочетают в себе решения поршневых и диафрагменных моделей. Встречаются модели с одной или двумя ступенями.
- Динамический вакуумный. Насосы данного типа предполагают использование кинетической энергии для нагнетания воздуха.
Компрессоры каждого из указанных типов могут использоваться самостоятельно или в комплексе из установок с различными принципами работы.
Основные характеристики вакуумных насосов
- быстродействие;
- высокое давление;
- широкий диапазон верхнего и нижнего давления.
Водокольцевые вакуумные насосы
Компрессоры данного типа выступают одной из вариаций пластинчатых газовых моделей. Жидкостно-кольцевые насосы получили широкое распространение на производственных предприятиях. За счет наличия подвижных элементов в процессе работы оборудования происходит нагнетание воздуха и его всасывание через изменение внутреннего объема рабочей камеры.
Подобные насосы экономичны, невосприимчивы к качеству перекачиваемых жидкостей, а простота конструкции увеличивает срок службы, упрощает выполнение ремонта в случае выхода из строя.
Обязательным предпусковым условием является частичное наполнение насоса перекачиваемой жидкостью. Вместе с этим часть рабочей жидкости в процессе работы теряется, требуя регулярного пополнения. Конструктивно для этого предусмотрены отдельные трубопроводы. Кроме того, рабочие жидкости нуждаются в охлаждении, чтобы снизить нагрузку от давления в системе.
Конструктивно водокольцевые насосы представляют собой барабан в форме цилиндра с отверстиями входа/выхода и уплотнителями вокруг них. Внутрь корпуса помещен вращающийся ротор с лопатками, причем расположен он не по центральной оси, а со сдвигом в сторону.
Основные принципы работы:
- поступление жидкости в рабочую зону;
- включение ротора;
- неравномерное разделение внутреннего пространства лопатками;
- выдавливание жидкости к стенкам корпуса;
- соединение зон между лопатками;
- появление эффекта всасывания.
Простота, надежность и невысокое потребление электроэнергии относятся к числу основных достоинств водокольцевых насосов.
Насосы ВВН
Оборудование данного типа обеспечивает формирование зоны нагнетания по центральной оси и всасыванием на периферии. Размещенный внутри корпуса ротор в зависимости от скорости своего вращения изменяет величину рабочего объема. Именно непостоянство объема обеспечивает нагнетание объема и всасывание воздуха.
Корпуса насосов чугунные, а крепление бронзового диска на валу через шпонку позволяет получить одинаковые зазоры и свободу перемещения. В процессе вращения диск посредством центробежных сил выдавливает жидкости к стенкам камеры. Работа насосов ВВН допускается только с предварительно очищенными жидкостями и при непрерывности ее подачи.
На сегодня насосы данного типа используются на предприятиях металлургии, в сельскохозяйственной отрасли, при производстве разнообразных стройматериалов. Применяются они и в лабораториях при проведении различных исследований и экспериментов.
Вакуумные лабораторные насосы
Данные насосы необходимы для откачки газов в процессе лабораторных исследований. Они обладают возможностями установления вакуума различной силы или предварительного разряжения. Компрессоры могут обладать различными конструктивными особенностями и некоторыми различиями в принципах работы.
История вакуумных насосов началась в середине XVII века, первый рабочий образец появился в 1650-м году. Это был механический агрегат для откачки газов из герметичных емкостей. Современные модели значительно эффективней и проще по конструкции, предусматривают возможности автоматизации и дистанционного управления.
В фармацевтической отрасли посредством вакуумных насосов проводят испытания лекарственных препаратов, занимаются производством разнообразных мазей. В медицине с их помощью проводят молекулярные анализы. Востребованы они и в других направлениях деятельности.