Работа вакуумного насоса: принцип работы, устройство, правила выбора

Мембранный вакуумный насос — устройство, принцип работы, производительность, типы, применение

В промышленности очень часто используется вакуум, как особо чистая среда, где нет посторонних примесей, которые могут нарушить технологический процесс. Для получения такой среды применяются специальные аппараты – мембранные вакуумные насосы, как одна из разновидностей. Он откачивают из замкнутой камеры воздух, выделяемый пар или газ, создавая глубокое отрицательное давление с заданными параметрами.

Содержание:

1. Что такое мембранный вакуумный насос
2. Конструкция насоса мембранного вакуумного
3. Особенности работы вакуумного мембранного насоса
4. Основные характеристики насосов диафрагменных
5. Известные бренды мембранных насосов

Что такое мембранный вакуумный насос

Что такое мембранный вакуумный насос

Под мембранным вакуумным насосом следует понимать агрегат, внутри которого имеется шток с мембраной. При совершении возвратно-поступательных движений происходит откачивание воздушной или газовой среды. Он широко применяется в промышленности для создания вакуума в сушильных или плавильных камерах. В первом случае происходит удаление парообразной взвеси, во втором – удаляется весь воздух, который может содержать пыль и множество посторонних включений в виде мелких частиц. Их наличие может сильно повредить качество продукции или эффективность выполнения какого-то технологического процесса.

Конструкция насоса мембранного вакуумного

Конструкция насоса мембранного вакуумного

По сложности устройство мембранного вакуумного насоса не занимает высоких позиций. Скорее, наоборот, его следует отнести к более простым в конструктивном исполнении агрегатам. В общем плане он состоит из следующих деталей:

• Корпуса, который изготавливается методом литья из чугуна или подобного материала.
• Внутри него имеется коленчатый вал.
• На шейках вала располагается один или два шатуна с поршнями.
• К поршням жестко прикреплен шток, на другом конце которого имеется мембрана из резины.
• С обратной стороны мембраны находятся клапана: входной и выходной.

Корпус может быть литым из чугуна или алюминия. Шток, как правило, изготавливается из нержавеющей стали. Шатун с коленчатым валом – из конструкционной или иной углеродистой стали. В любом случае даже если в среде окажется пар, детали от этого не пострадают и сохранят свою работоспособность. Тем более, в маслозаполненных моделях происходит постоянное смазывание вращающихся и трущихся деталей, что только увеличивает продолжительность и срок службы.

Особенности работы вакуумного мембранного насоса

Как и устройство, принцип работы мембранного или диафрагменного насоса довольно прост. В качестве привода вала насоса используется электрический, как правило, асинхронный мотор. Он раскручивает коленчатый вал, тем самым, приводя в возвратно-поступательное движение шток.

Особенности работы вакуумного мембранного насоса

Когда коленчатый вал поворачивается коленом внутрь, шток находится в максимально приближенном состоянии, тем самым, выталкивая из корпуса воздух или пар. Когда колено развернуто на 180 градусов, мембрана оттягивается от клапанной крышки, тем самым, втягивая в корпус очередную порцию воздуха или газа.

Когда мембрана прижата к клапанной крышке, открывается выходной обратный клапан. В нем имеется возвратная пружина, которая возвращает его в прежнее состояние, когда происходит обратный ход. В противном случае открывается входной клапан, который движется внутрь в корпус. И закрывается в следующей фазе. Соответственно, имеется впускной и выпускной клапаны.

Основные характеристики насосов диафрагменных

Как и любое другое подобное оборудование, диафрагменные вакуумные насосы обладают определенными характеристиками. В первую очередь стоит отметить тот факт, что их можно использовать как для создания вакуума в замкнутой камере с любым содержанием влаги или различного рода загрязнений, так и для откачивания воздуха с его дальнейшим контролем на химический состав. В процессе работы в откачиваемый воздух не добавляются включения, которые могут нарушить его состав, тем самым, изменив показания.

Основные характеристики насосов диафрагменных

Вакуумные диафрагменные мембранные насосы обладают следующими характеристиками:

• Тип мембраны – в качестве нее может использоваться специальная резина с повышенной упругостью или пружинная сталь. У модификаций с резиновой диафрагмой ход штока несколько больше, чем моделей со стальной мембраной.
• Скорость откачки или производительность. Это величина, отражающая объем откачиваемого из замкнутого пространства воздуха.
• Предельное остаточное давление. Мембранные модели способны вакуум до 3 и меньше мбар. Притом имеются модели с газобалластом, из-за чего показания вакуума несколько увеличиваются.
• Тип питания или параметры питающего напряжения. В продаже имеются модификации на 380В, 220В и постоянное напряжение 24В.

Известные бренды мембранных насосов

Известные бренды мембранных насосов

Мембранные вакуумные насосы нашли широкое применение в различных отраслях деятельности человека, прежде всего благодаря особенностям его конструкции и принципа действия. Они активно используются в медицине для создания чистого вакуума и проведения лабораторных исследований, в атомной промышленности, в пищевой отрасли, в процессе проведения различных химических реакций и прочее. В виду разнообразия применения производители выпускают множество модификаций, отличающихся по разным параметрам. На рынке можно встретить диафрагмальные насосы таких марок, как:

• Welch – немецкий производитель популярных аппаратов MPR 030 Z-EC.
• KNF – немецкое производство в Фрайбурге. Предлагает мембранные насосы серии LABOООО «Вакуумтех» — представляет насосы серии НВМ, способные создавать остаточное давление в пределах от 0,3 до 50 мм.рт.ст. В том числе во взрывозащищенном исполнении.

Принцип работы вакуумных насосов. Как работают ВН

Разные сферы деятельности требуют создание вакуума. Данная терминология указывает непосредственно на состояние газовой сферы, где давление на порядок ниже атмосферного. Приспособление для создания вакуума, носит название вакуумный насос. Именно о нем и пойдет речь, а точнее об его особенностях и принципах работы.

Как это работает?

Используется вакуумное оборудование во многих сферах и большинство предприятий не представляют возможным свою деятельность без него. Вакуумные устройства не так просты, как кажется. Они имеют довольно сложную конструкцию. Большая часть этих агрегатов основывается на вытеснении. Иными словами, создание вакуума происходит при удалении вещества из замкнутого пространства. Задача же самого вакуумного насоса – изменение внутреннего давления в пространстве за определенный период времени. Если же вовремя давление не меняется, то результата от такого устройства ждать не стоит. При удалении газов из воды, паров полости насоса изменяют объем, а молекулы перекачиваемого вещества отправляются, вытесняются в необходимом направлении. Такой принцип работы признан наиболее эффективным и обеспечивает максимальную продуктивность при незначительных энергозатратах. Используются такие агрегаты успешно во многих сферах, но большую популярность получили именно механические устройства. Наличие движущейся, вращающейся детали позволяет создавать расширительное пространство и выталкивать вещество из приемного патрубка через входное отверстие.

Виды ВН

Материалы для изготовления вакуумного оборудования используют особой прочности, устойчивые к химвоздействию. Это, как правило, пластмасса, металл, чугун. Особое значение при производстве вакуумных агрегатов уделяется подгонке узлов, а также герметичности поверхностей. На рынке представлены разные варианты этих устройств, но все они отличны по своей конструкции и по принципу работы. Рассмотрим каждый из агрегатов более детально.

Водокольцевые ВН

Работа этого оборудования базируется на создании герметичности рабочего объема за счет использования воды. При запуске двигателя воду по стенкам корпуса перегоняет крыльчатка. Между ротором и жидкостью образуется область вакуума, а лопатки вымещают газ в выходное отверстие.

Преимущества водокольцевых насосов:

✔ Детали омываются жидкостью. За счет этого улучшается теплосъем и уменьшается трение.

✔ Такие агрегаты имеют большой срок эксплуатации.

✔ Минимальное потребление энергии.

Водяные вакуумные насосы

По своим особенностям схожи с водокольцевым аналогом. В качестве рабочей жидкости здесь также выступает вода. Движение ротора осуществляется двигателем через муфту. Благодаря этому обеспечиваются значительные обороты и образуется вакуум. Особенность ВВН заключается в создании низкого вакуума. Они отлично откачивают газы, очищают их. Только важно, чтобы их состав не был агрессивным, иначе детали устройства могут повредиться.

Пластинчато-роторные агрегаты

Эти вакуумные насосы относят к устройствам масляного типа. Они имеют цилиндрический корпус. Внутри устройства имеется ротор с подвижными пластинами. За счет того, что они к корпусу прижимают пружины, незанятое пространство делится на части, сектора. Газы передвигаются после запуска двигателя так, что в приемном патрубке образуется разрежение, в напорном же создается избыточное давление.

Одновременно со сжатым газом выходит и конденсат, который может негативно сказываться на функционировании устройства. Именно с этой целью в качестве обязательного дополнения требуется газобалластное устройство.

Особенности пластинчато – роторных насосов:

➤ Эти агрегаты создают сильный вакуум.

➤ Из – за особой чувствительности к загрязнениям устройства данного типа требуют регулярного ухода.

➤ Чтобы уменьшить степень трения пластин и значительно увеличить срок службы используют маловязкие масла.

Мембранно-поршневые ВН

Рабочим органом в данном агрегате выступает гибкая мембрана. Края ее крепятся в корпусе, а центр изгибается, что позволяет регулировать пространство камеры. Вращающихся деталей этот механизм не содержит. Выталкивание поступающих веществ сопровождается изменением объема.

Достоинства этого варианта ВН:

✔ Полная герметизация.

✔ Отсутствие загрязнений, так как нет смазки.

✔ Длительная работа в сухом режиме без вреда конструкции.

✔ Экономичность.

✔ Возможность использования пневматического привода во взрывоопасной сфере.

Винтовые насосы

Основываются на принципе вытеснении вещества вдоль движущегося винта. Перекачиваемая среда не проскакивает назад за счет высокого качества деталей, поэтому на выходе создается избыточное давление, а при приеме образуется вакуум.

Вихревые насосы

Напоминают центробежное оборудование. Отличие их состоит том, что в приемный патрубок располагается на внешней части корпуса. Вихревые насосы создают высокое давление и имеют самовсасывающее свойство.

Преимущества этого оборудования:

✔ Простота в использовании и ремонтопригодность.

✔ Подходит для перекачки газожидкостных смесей.

Как безопасно эксплуатировать вакуумный насос

Конструкция, безопасность и технологии, используемые в вакуумных насосах, значительно улучшились за последние несколько десятилетий. Как бы то ни было, вакуумные насосы и другие сопутствующие устройства, используемые в вакуумных системах, по-прежнему представляют опасность для работающих с ними людей, если они не установлены или не обслуживаются должным образом. Читайте дальше, чтобы узнать, как сделать так, чтобы несчастные случаи, связанные с вакуумным насосом, остались в прошлом. Мы записали некоторые из наших лучших практик, помня о вашей безопасности.

 

Помните! Содержимое данного документа содержит рекомендации, описывающие возможные требования к безопасной эксплуатации вакуумных насосов. Они не претендуют на то, чтобы быть исчерпывающими или давать точную интерпретацию существующего законодательства по безопасности. Кроме того, необходимо учитывать любые особенности, предлагаемые соответствующими продуктами, а также различные возможности их применения.

Использовать по назначению!

Первое правило по назначению заключается в том, что вакуумный насос должен быть использовался по назначению . Теперь, когда мы убрали очевидное, давайте перейдем к менее очевидным причинам:

Вакуумный насос должен:

• эксплуатироваться в зонах или помещениях, как описано в инструкции по эксплуатации;
• эксплуатироваться при температуре окружающей среды и температуре всасывания, установленных производителем в пределах допусков;
• подавать, сжимать или отводить газы только в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

 

Вакуумный насос не должен:

• эксплуатироваться на частично собранной машине
• размещать в закрытом, невентилируемом или недостаточно вентилируемом шкафу

Будьте осторожны с химическими веществами

Из-за увеличения использования опасных химических веществ в вакуумных насосных системах существует большая вероятность возникновения опасных аварий.

Используйте насосы ATEX, чтобы избежать опасных аварий

Чтобы свести к минимуму это, насосы, сертифицированные ATEX, должны использоваться при извлечении, транспортировке и сжатии взрывоопасных и легковоспламеняющихся сред или при установке во взрывоопасных средах. Узнайте о директиве ATEX.

Обучайтесь

Информация — это сила, а знание — это полдела. Это звучит очень верно, когда речь идет о предотвращении несчастных случаев. При работе с вакуумными насосами имейте в виду следующее:

• Прежде чем приступить к работе, прочтите и усвойте инструкции по эксплуатации устройства (устройств).
• Прочтите и поймите инструкции по технике безопасности по установке, вводу в эксплуатацию, эксплуатации, техническому обслуживанию и осмотру устройства.
• Управляйте обязанностями и компетенциями персонала, работающего с устройством, убедившись, что все они являются техническими специалистами и имеют надлежащую аккредитацию.

 

Важно! Кроме того, соблюдайте действующие в вашем регионе правила предотвращения несчастных случаев, техники безопасности и эксплуатации, установленные законом.

Замечания по технике безопасности для оператора

Операторы вакуумных насосов должны уделять особое внимание обеспечению их безопасности. Помните, что вакуумные системы особенно подвержены риску серьезной опасности взрыва, и тем, кто находится в непосредственной близости и соприкасается с вакуумными насосами, примите во внимание следующие советы по безопасности:

• Убедитесь, что горячие части насоса недоступны во время работы.
  эксплуатации и/или оснащены защитными ограждениями
• Убедитесь, что электрические компоненты, такие как шнуры и выключатели, не имеют дефектов
• Не используйте насосы рядом с контейнерами с легковоспламеняющимися химическими веществами, легковоспламеняющимися химическими отходами или горючими материалами, такими как бумага или картон
• Не используйте растворители, которые могут повредить насос
• Убедитесь, что ограждения ремня установлены во время работы насоса
• Всегда закрывайте клапан между вакуумным сосудом и насосом перед выключением насоса. Это предотвращает всасывание вакуумного масла в систему. Вы также можете установить обратный/обратный клапан или использовать насос со встроенным обратным клапаном на всасывании;
• Всегда ставьте под насос поддон для сбора капель масла
• Проверка уровня масла и замена масла при необходимости
• Выполняйте все вакуумные операции за экраном стола или в вытяжном шкафу и всегда надевайте защитные очки
• Всегда используйте ловушку на вакуумных линиях, чтобы предотвратить попадание жидкостей в насос, домашнюю вакуумную линию или канализацию
• Записывать даты замены масла и следить за графиком технического обслуживания насоса
• Никогда не кладите руку на всасывающий патрубок насоса, чтобы проверить уровень всасывания, так как это может привести к серьезной травме
• Насос может запуститься без предупреждения. Всегда отключайте электропитание двигателя перед началом любых работ с насосом и двигателем или любым другим элементом вакуумной системы.

 

Помните…

• Подключение двигателя к источнику питания только электриком, используйте подходящую защиту двигателя
• Для перекачки кислорода или других высокореактивных газов с концентрацией выше атмосферной используйте только насосы, сертифицированные для этой операции
• Выхлопная линия всегда необходима, когда перекачиваемые газы опасны
• Никогда не используйте насос с заблокированным или ограниченным выпускным трубопроводом
• Содержите насос и двигатель в чистоте, особенно охлаждающие вентиляторы, это предотвращает перегрев
• Дайте насосу остыть перед техническим обслуживанием

© 2023 Гарднер Денвер

Типы промышленных вакуумных насосов

Сопутствующие товары

Свяжитесь с нами

Запросить предложение

Газоперекачивающие насосы 

Перекачивающие насосы перекачивают молекулы газа за счет обмена импульсом (кинетическое действие) или объемного вытеснения. Из насоса выбрасывается столько же молекул газа, сколько входит в него, и давление газа на выходе немного выше атмосферного. Степень сжатия – это отношение давления выхлопных газов (на выходе) к наименьшему полученному давлению (на входе).

Кинетические перекачивающие насосы

Кинетические перекачивающие насосы используют высокоскоростные лопасти или введенный пар для направления газа к выпускному отверстию, работая по принципу передачи импульса. Эти типы насосов могут достигать высокой степени сжатия при низком давлении, но обычно не имеют герметичных объемов.

Нагнетательные насосы

Насосы, работающие за счет механического улавливания объема газа и его перемещения через насос, известны как объемные насосы. Часто сконструированный в несколько ступеней на одном приводном валу, изолированный объем сжимается до меньшего объема при более высоком давлении, и, наконец, сжатый газ выбрасывается либо в атмосферу, либо в следующий насос. Для обеспечения более высокого вакуума и скорости потока два перекачивающих насоса часто используются последовательно.

Как упоминалось ранее, объемные вакуумные насосы используются для создания низкого вакуума. Этот тип вакуумного насоса расширяет полость и позволяет газам выходить из герметичной среды или камеры. После этого полость герметизируют и заставляют выпускать ее в атмосферу. Принцип объемного вакуумного насоса заключается в создании вакуума за счет расширения объема контейнера. Например, в ручном водяном насосе механизм расширяет небольшую герметичную полость для создания глубокого вакуума. Из-за давления часть жидкости из камеры выталкивается в маленькую полость насоса. После этого полость насоса отделяется от камеры, открывается в атмосферу, а затем сжимается обратно до мельчайших размеров. Другой пример вакуумных насосов прямого вытеснения: мышца диафрагмы расширяет грудную полость, вызывая увеличение объема легких. Это расширение приводит к созданию частичного вакуума и снижению давления, которое затем заполняется воздухом, нагнетаемым атмосферным давлением. Примерами объемных вакуумных насосов являются жидкостно-кольцевые вакуумные насосы и воздуходувки Рутса, которые широко используются в различных отраслях промышленности для создания вакуума в ограниченном пространстве.

Улавливающие насосы

Насосы, улавливающие молекулы газа на поверхностях внутри вакуумной системы, неудивительно известны как улавливающие или улавливающие насосы. Эти насосы работают при более низких скоростях потока, чем вакуумные насосы, такие как перекачивающие насосы, однако они могут обеспечивать чрезвычайно высокий вакуум, вплоть до 10-12 торр. Улавливающие насосы работают с использованием криогенной конденсации, ионной реакции или химической реакции и не имеют движущихся частей, поэтому создают безмасляный вакуум.

Насосы с ловушками, которые работают с использованием химических реакций, работают более эффективно, поскольку они обычно размещаются внутри контейнера, где требуется вакуум. Молекулы воздуха создают тонкую пленку, которая удаляется по мере работы насоса, вызывая химическую реакцию на внутренних поверхностях насоса. Улавливающие насосы используются вместе с объемными вакуумными насосами и вакуумными насосами с передачей импульса для создания сверхвысокого вакуума.