Вакуум насосы устройство – принцип работы, устройство, правила выбора

Содержание

10. Вакуум-насосы, схема устройства и принцип работы.

Водокольцевые вакуум насосы применяются для создания вакуума при заливке осивых центробежных насосов. Они могут быть такжу использованы как воздуходувки.

Корпус насоса имеет цилиндрическую форму. Рабочее колесо устанавливается эксцентрично, так что при вращении его лопасти в верхней части соприкасаются с внутренней поверхностью цилиндра. Перед пуском корпус насоса заполняют водой до оси вала. При вращении лопасти рабочего колеса захватывают воду и под действием центробежной силы вода отбрасывается к стенкам корпуса образуя концентр. Водяное кольцо. При этом верхняя часть окружности кольца соприкасается с барабаном колеса, а с диаметрально противоположной стороны лопасти лишь частично погружаются в воду. Образуется серповидное пространство между барабаном рабочего колеса и внутренней частью водяного кольца, являющейся рабочей полостью.

Лопатки рабочего колеса перемещая воду проходят через серповидное пространство величина которого увеличивается, воздух через всасывающий патрубок поступает в серповидное пространство и перемещается от всасывающего патрубка к напорному.

Величина серповидного пространства от начала к концу уменьшается. Воздух через эти отверстия вытесняется в напорный патрубок.

Обычно на насосной станции используется 2-а вакуум-насоса. Один рабочий и один резервный. Водокольцевые вакуум-насосы марки ВВН могут быть использованы как воздуходувки. Заводы изготовители по закзу потребителей поставляют как водокольцевые насосы(ВН), так и компрессоры-воздуходувки.

Различие в комплектации лишь установка воздухосборного бака. Для вакуум насоса удаление отделенного воздуха от воды в атмосферу, а для воздуходувов сборник в котором собирается сжатый воздух, для удаления отделенной воды устанавливают поплавковый регулятор уровня.

№3

3. Схема устройства центробежного насоса, принцип работы.

Основным рабочим органом явл. свободно вращающийся внутри корпуса рабочее колесо, насаженное на балку.

Рабочее колесо насоса состоит из 2-х дисков: переднего и заднего, отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию находятся лопасти плавно изогнутые в сторону противоположно направлению вращению колеса. Между дисками и лопатками образованы межлопастные каналы, которые для нормальной работы центробежных насосов должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью. Корпус насоса имеет 2 патрубка: всасывающий, направленный по оси насоса и напорный, направленный по касательной корпуса.

Центробежные насосы не обладают самовсасыванием. Перед пуском их в работу необходимо заполнить всасывающий патрубок и лопастные каналы.

Насосы марки ЭЦВ имеют подачу от 0,63-1200 м³/ч и напор от 12-680 м. КПД от 35-78 %. Насосный агрегат состоит из многоступенчатого насоса и электродвигателя.

Насосы марки ЭЦВ предназнач. для забора воды из скважин с общей минерализацией не более 1500 мг/л. РН от 6,5-9,5. Хлориды не более 350 мг/л. Сульфаты не более 500 мг/л. Содержание сероводорода не более 1,5 мг/л.

21. Явление кавитации в насосах и пути устранения его вредных последствий. кавитационный запас, определение его величины.

Кавитацией называют явление скопления выделившихся из жидкости пузырьков пара и газа на отдельных участках рабочего колеса насоса.

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности течения жидкости, который происходит на тех участках потока где давление понижаясь достигает некоторого критического значения.

Процесс нарушения сплошности потока сопровождается образованием большого числа пузырьков наполненных преимущественно парами жидкости, а так же газами выделившимися из раствора жидкости. Пузыри, возникшие в области пониженного давления, растут и превращаются в большие кавитационные пузыри, которые потоком выносятся в зону повышенного давления и в ней, за счёт конденсации паров, разрушаются. Разрушение кавитационных пузырей происходит очень быстро. При разрушении возникают микроскопические гидравлические удары, величина которых достигает нескольких сотен тонн на см

2.В насосе создаётся шипение и потрескивание. Изменение структуры потока, вызванное кавитацией, приводит к изменению режима работы насоса. При возникновении кавитации, разрушение рабочего колеса насоса идёт за счёт выбивания частиц металла гидравлическими ударами от разрушающихся кавитационных пузырей и окисление разрушенной поверхности колеса, выделившимся из воды, растворённым кислородом.

С целью предотвращения вредных последствий кавитации, необходимо следить за правильностью установки насоса в отношении соблюдения допустимой высоты всасывания. Исключать излишние гидравлические сопротивления при подводе воды к насосам. Предохранение колёс насосов от разрушения при кавитации достигается подбором материала для рабочих колёс малоподдающихся кавитационному разрушению (легированные стали).

Кавитационный запас. Высота всасывания является одним из определяющих параметров, которые устанавливают отметку оси насоса по отношению к уровню воды в источнике. Но в то же время, высота всасывания не даёт возможности установить степень развития кавитации в насосе. Поэтому для установления значения высоты всасывания пользуются критерием кавитационного запаса. Для нормальной, безкавитационной работы насоса, необходимо иметь запас энергии на входе в насос, величина которой определяется по формуле

Засасывание жидкости будет проходить нормально до тех пор, пока давление на входе будет больше давления упругости паров жидкости при данной температуре. Явление парообразования начнётся когда:

Парообразование начнётся в рабочем колесе насоса в момент когда:

отсюда h_t (запас энергии):

где p_a – атмосферное давление

H_г.в. – геометрическая высота всасывания

где H_вак— вакуумметрическая высота всасывания для нормальной работы насоса. С увеличением подаваемого расхода величина кавитационного запаса возрастает. Для определения критического кавитационного запаса на заводах изготовителях производят кавитационные испытания насоса, в результате которых для каждого режима работы получают кавитационную характеристику, которая представляет собой зависимость напора, КПД и мощности от кавитационного запаса при постоянных частотах вращения вала рабочего колеса насоса. При увеличении кавитационного запаса больше расчётного, возможно возникновение кавитации в рабочем колесе насоса.

№4

19. Рабочие характеристики насоса и способы их получения.

На основании опытных измерений

м.в.с.

Расход измеряют с помощью расходомера или мерным баком, строя напорно-расходную характеристику.

При разных значениях расхода определяют мощность насосного агрегата:

Мощность на валу насоса:

кВт

Зная величины расхода и мощности строят график

Зная величины полезной и использованной мощности подачи КПД насосного агрегата строят характеристику кпд

Выявить зависимость Q от H, N, ɳ наносят эти характеристики на единый график.

Затем определяют максимальное значение кпд и сносят на все характ. точка соответств. максимальному кпд называется оптимальной точкой работы насоса.

Насос в этой точке работает с максимальным КПД, затратив оптимальную мощность, но работать в одной точке не может.

Зная оптимальные точки можно определить оптимальную область насоса +/- 10%

На основе полученных данных рабочих характеристик строится сводное поле работы насоса.

определяют по напору предварительную марку насоса

Если на сводном поле одна линия, то осуществлять расточку рабочего колеса нельзя.

Рабочие характеристики насосов не имеют точных математических формул. Очертание характеристик зависит от конструкции насоса.

Наибольшее разнообразие формы характеристики Q-H. Существуют насосы с пологими характеристиками Q-H; у которых при значительном изменении Q незначительно меняется напор.

Эти насосы применяют в основном на насосных станциях второго подъёма.

Крутопадающая Q-H в этой группе насосов при незначительном изменении расхода резко меняется H.

Эта группа насосов применяется для насосных станций первого подъёма. Промышленностью выпускаются насосы с западающей ветвью Q-H.

При применении насосов при западающей левой ветвью, следует выбирать так, чтобы напор в «A» всегда был меньше начального на закрытой задвижке.

Насос будет работать только в этом случае стабильно. Если насос будет работать в точке «C» , он работать не будет (отключится от системы)

Насосы с крутопадающей характеристикой имеют коэффициент крутизны К=25…30%, с пологой К=8…12%, величина определяется:

studfiles.net

Схема вакуумного насоса. Работа и принцип действия вакуумных насосов

Оглавление:

Схема работы вакуумного насоса

Принцип работы вакуумного насоса заключается в следующем: он работает по принципу вытеснения, который касается и объемных насосов тоже. Объем создаваемого вакуума полностью зависим от общей герметичности всего рабочего пространства. Именно поэтому эти устройства так востребованы на самых разных производствах и в быту тоже.

Если вас интересует водокольцевой вакуумный насос принцип работы которого заключается в том же, то важно отметить следующее, что этот агрегат можно отнести к насосам чрезвычайно низкого вакуума. Если вы хотите немедленно приобрести данное устройство, то вам, в первую очередь необходимо обратиться в наиболее популярные точки продаж этих аппаратов.

Водяной вакуумный насос принцип работы также очень востребован в силу своей особой конструкции, которая позволяет использовать его на разных видах промышленности, а также в бытовых целях тоже.

Роторные вакуумные насосы принцип работы заключается в том, что с его помощью легко получать даже довольно большой и внушительный вакуум. Существует несколько разновидностей этих устройств, которые бывают как одноступенчатые, так и двухступенчатые. Приобрести такие можно только у официальных представителей, которые отличаются необычайно высоким качеством.

Схема работы вакуумного насоса

Схема работы вакуумного насоса довольно понятна, поэтому они также применяются в разных сферах промышленности. Без этого оборудования на сегодняшний день очень сложно представить современное налаженное производство. Устройство и принцип работы вакуумного насоса дают возможность использовать его на разных производствах, включая полиграфию, медицину и прочее.

Пластинчато-роторный вакуумный насос принцип работы: двухступенчатые модели создают гораздо более низкое давление, в отличие от одноступенчатых. Помимо всего прочего, влияние балластного газа на конечное давление существенно ниже, поскольку он задействуется исключительно в случае возникновения очень высокого уровня давления. Паромасляный вакуумный насос принцип работы ничем не отличается от предыдущих, поэтому он также задействуется в разных отраслях.

ss250.ru

принцип работы и устройство, преимущества использования

Вакуумный насос хорошо зарекомендовал себя среди других типов насосов

Вакуумный насос является прибором для откачки паров или газов до необходимого уровня. Подробнее разобрав типы агрегатов, можно увидеть, что каждый имеет различные параметры, скорость откачки газа, максимальное давление при выпуске веществ. Стоит изучить, из каких компонентов состоит устройство, как отличить его от компрессора и как сделать правильный выбор.

Содержание статьи

Описание форвакуумного насоса

Он является неотделимой частью абсолютно любой системы. Он откачивает необходимый объем до среднего и низкого уровня, поддерживая при этом давление на выходе. Объем камеры и мощность влияют на скорость работы.

Вакуумный насос имеет длительный срок службы благодаря его принципу работы

Такие приборы делятся на сухие и масляные. Масляное охлаждение в насосах делает их наиболее популярными в использовании.

В области предельного вакуума они так и не достигли хороших результатов. Новейшая структура позволяет не беспокоиться о быстром загрязнении устройства парами масла, обратный клапан в процессе работы предотвращает его выброс. А входной и выхлопной фильтр делают процесс еще более чистым. Совершенствуясь, форвакуумные насосы начали изобретать без контакта масла и газовой среды. Их еще называют сухими.

Этот тип агрегатов делится на:

Спиральные;
Синтовые;
Диафрагментальные;
Роторные;
Когтевые.

Реализация этих приборов сложна, поэтому стоят они гораздо дороже. Недостатки, которые имелись у масляных агрегатов, были устранены. Но их обслуживание требует более тщательной и частой утилизации и смены масла. Также некоторые масла стоят гораздо больше, чем сам насос. Это достаточно невыгодно. Все многообразие сухих устройств вызвано тем, что нет одного оптимального варианта, который подходит всюду. Каждый прибор предназначен для собственной цели. С каждым годом их совершенствуют. Но главный их недостаток, предельное низкое давление, по-прежнему остается. Однако его можно решить, установив второй бустерный насос.

Особенности водокольцевого вакуум-насоса

Данный вид прибора рассчитан для создания водной среды с необходимым уровнем натиска газов. Центробежные силы образовывают работу агрегата, откачивая за счет образования кольца газ. А через кольцо низкое давление появляется внутри прибора.

Водокольцевое устройство – это аппарат, состоящий из барабана в форме цилиндра с пролетом для входа и выхода.

Там расположено уплотнительное кольцо, из которого в процессе работы выходит очищенный пар. При запуске ротора вода прижимается к цилиндрической «оболочке» и формируется полость (неплотный вакуум), по форме похожая на серп. Данный тип (высоковакуумные) пользуется большой популярностью.

Перед покупкой вакуумного насоса следует проконсультироваться с продавцом

Они имеют ряд привилегий:

Неприхотливость конструкции;
Прочность;
Дешевый ремонт;
Надежность;
Экономичность.

Починка производится достаточно редко, ведь элементы друг с другом не соприкасаются, изнашивания деталей не происходит. Клапаны, чаще всего нуждающиеся в ремонте, отсутствуют, как и шестеренки. В смазке нуждаются подшипники ротора, так как взаимодействуют с водой. Поломка грозит лишь в случае недосмотра за уплотнительным кольцом. Но в целом водокольцевой насос экономичный и надежный.

Принцип работы агрегата мембранного вида

Данный вид используется при перекачке растворов воды и жидкостей, которые отличаются различной вязкостью и агрессивностью. Отличается отсутствием двигателя. Лакокрасочная, пищевая, нефтеперерабатывающая промышленность не смогут ни дня обойтись без такого прибора.

Основными составляющими являются 2 мембраны, совмещенные штоком посреди пары дисков.

Воздух входит сперва в одну камеру, затем в другую, осуществляя центробежный цикл действий, которые затем возвращаются. Золотник клапана перераспределяет среду. Жидкость распределяется в таком порядке: впускной коллектор – рабочая камера – выпускной коллектор.

На вакуумные насосы зачастую распространяется гарантия

Преимущества диафрагменных (мембранных) насосов:

Обходятся без починки деталей, так как износа не происходит;
Надежная конструкция простого типа;
Исключено формирование искр, надежно при работе с горючими;
При необходимой регулировке следует изменить лишь объем подачи воздуха.

Мембранные приборы похожи на рассмотренный вариант. Примеси не попадают внутрь из-за высокого уровня герметичности устройства. Области, где не допускаются утечки и соблюдается стерильность, применяют их. Это химическая и пищевая индустрия, исследования в лабораториях, медицина, полиграфия. Устройство полностью безопасно и для животных, и для людей, поэтому ими оснащаются доильные аппараты. Привилегиями считаются бесшумность, малое потребление энергии, компактность.

Устройство в дизельном двигателе

Строение дизеля устроено так, что включает в себя ротор, лопасть в котором разделяет пространство на 2 части. При вращении ротора, который не расположен в центре, рабочее пространство с обеих сторон то сокращается, то возрастает.

Часто используется для понижения температуры некоторых элементов двигателя.

Масло проходит по специальному каналу, покрывая и уплотняя лопасти. А чтобы агрегат сослужил хорошую службу, нужна схема подключения и правильный выбор.

Главными критериями выбора являются:

Выпускное давление по максимуму;
Хорошее отправное давление;
Высокая степень производительности.

Чтобы вакуумный насос работал долгое время, его стоит иногда осматривать на наличие изношенных деталей и поломок

Отдельные механизмы не годны при выводе газов в атмосферу после откачки. Поэтому для них создают форвакуум. Предельному давлению нужен продиагностированный в прочно закрытой ёмкости показатель. Максимальному выпускному – высокое давление. Упомянутые виды измеряются в Паскалях. Также во время покупки заботятся о размере, степени откачки, мощности двигателя, количестве оборотов.

Виды высоковакуумных приборов

Данный тип агрегатов предназначен для разрежения давления. Принцип действий может отличаться при работе с насосом форвакуумным, который обеспечивает надлежащую планку для разрежения.

Имеется несколько разновидностей насосов:

Криогенные;
Магниторазрядные;
Турбомолекулярные;
Диффузионные.

Диффузионные применяются в раскопках, создании приборов, сплавке различных металлов, хранении медицинских препаратов. Крионасос самый простой из всех остальных. У него отсутствует жидкая среда, поэтому вероятность загрязнения исключена. А также он имеет минимальную стоимость, максимально качественно производя работу. Главнейшее условие работы магниторазрядного прибора состоит в том, что титан распыляется с газом в одинаковых количествах.

Вакуумный насос зачастую окрашивается в синий цвет

Основным механизмом откачивания инертных газов является попадание ионов в материал катода.

Для сохранения высокого вакуума эксплуатируется турбомолекулярный насос. Быстрота его действия обусловлена скоростью откачки. Мощность и трение увеличиваются по причине возрастания давления. При предотвращении появления раковин на поверхности надежность увеличивается. Управление приводом осуществляется контроллером.

Применение насоса вакуумного

Давление и объем камеры – ведущие составляющие действий этого вида. В случае неполадок может произойти заполнение пространства газом с давлением ниже атмосферного. Молекулы в газообразном либо жидком состоянии неизменно направляются к областям низкого давления. Работа правил вытеснения полностью обусловлена при работе насосов. При заборе среды газа следует подключить форвакуумный агрегат. Если он понижает давление, но без нужной скорости, можно подключить дополнительный прибор. Замена происходит в случае, если новый механизм обеспечит необходимый объем вакуума и будет обладать нужными характеристиками.

При этом имеется ряд условий:

Устойчивость перед агрессивной средой;
Неблагоприятная среда не смешается с воздухом или газом.

Перед началом использования вакуумного насоса нужно ознакомиться с инструкцией

Применение водокольцевых и гидравлических насосов вместе создает высокие характеристики и производительность. Они экономят энергию. И насосная станция использует их, обеспечивая работу больших приборов.

Водокольцевой, применяемый по стандартной схеме, совершенно не подходит для откачки токсичного газа

Отличие от компрессора

Обладая функциями высушивания и обезвоживания, вакуумный агрегат широко распространен в фармацевтике, пищевой промышленности. Это может быть откачка воздуха или высушивание кожи, устранение примесей в металлургии, производство материалов.

Применяется в нефтегазовой и химической промышленности, сельском хозяйстве.

Установка холодильных устройств также не обходится без его применения. Порой происходят встречи с ним и в повседневной жизни: упаковка продуктов, экономия пространства при герметизации путем понижения воздуха, создание тяги в различных конструкциях. Работа транспорта также требует присутствия вакуумных насосов, например, чтобы усилить управление или тормозной привод. А электровакуумный вид прибора необходим для тормозной системы машины.

Без соответствующего опыта не рекомендуется ремонтировать насос самостоятельно

Иные расхождения заключаются в следующем:

Атмосферное и получаемое давление не способны иметь разницу выше 760 мм ртутного столба.
Уменьшение массы воздуха при его впуске по мере того, как уровень вакуума повышается, когда компрессор имеет неизменную эффективность и давление.
Насос пропускает гораздо меньшее количество воздуха с повышением давления, и тепло растворяется внутри механизма, поэтому у вакуумного трудностей в отводе тепла не случается.

Вакуумный прибор трансформирует механическую энергию в пневмоническую с помощью выкачивания воздуха. Процент давления снижается. Количество выкачанного газа влияет на норму проделанной работы. Пункты проделанных шагов схожи с воздушными компрессорами, но исключается выбрасывание воздуха из замкнутого объема. Основное различие этих двух приборов заключается в выдаче «поглощающей» линии давления меньше атмосферного, которое почти исчезает при вакууме более высокой ступени.

Если произошло разрежение агрегата, необязательно спешить за помощью специалистов. Возможна починка дома или же создание нового насоса, например, из автомобильной помпы. А правильное подключение точно обеспечит высокий уровень работы.

kanaliza.ru

Принцип работы вакуумного насоса, устройство и особенности

Вакуумный насос, устройство, принцип работы которого будут описаны ниже, представляет собой оборудование, которое используется для откачки и удаления паров или газов до заданного уровня давления. Последний еще называется сантехническим вакуумом.

Развитие вакуумной техники стартует в 1643 году. Тогда впервые было измерено атмосферное давление. Во второй половине XIX века человечество вступило в технологический этап создания вакуумной техники и приборов. Это было связано с возникновением ртутно-поршневого насоса, что произошло в 1862 году.

Принцип работы

Принцип работы вакуумного насоса заключается в том, что откачка обеспечивается изменением объема рабочей камеры. Такие объемные насосы применяются для получения предварительного разряжения, который называется форвакуумом. Сюда следует отнести насосы:

ротационные;
жидкостно-кольцевые;
поршневые.

Наибольшую популярность в вакуумной технике получили насосы вращательного типа. Если же речь идет о высоко-вакуумных насосах, то к ним следует отнести турбомолекулярные, пароструйные и паромасляные насосы. Молекулярные производят откачку за счёт передачи молекулами газа движения от твердой, парообразной или жидкой поверхности, последняя из которых двигается с высокой скоростью.

К ним относятся эжекторные, водоструйные, диффузионные, молекулярные устройства с одинаковым направлением движения поверхностей и молекул газа. К тому же классу можно отнести турбомолекулярные агрегаты, у которых движение твердых поверхностей закачиваемого газа происходит взаимно-перпендикулярно.

Дополнительно об особенностях работы

Если вас заинтересовал принцип работы вакуумного насоса, то следует ознакомиться с этой темой более подробно. Этот процесс не столь легок, каким может показаться на первый взгляд. Следует начать с того, что анализ внутреннего устройства таких агрегатов, создающих вакуум, указывает, что почти все устройства данного типа функционируют по принципу вытеснения, что можно сравнить с принципом действия объемных насосов. Они используются для откачки продуктов распада разных смесей и воды.

Создаваемый вакуум, а вернее его величина, зависит от герметичности пространства, которая возникает вследствие работы механизмов насоса, среди них следует выделить:

колеса;
специальные пластины;
золотники.

Принцип работы вакуумного насоса сводится к тому, что агрегат должен выполнить два условия, первое из них выражено в понижении давления в замкнутом пространстве, тогда как второе заключается в выполнении предыдущего условия за определенный промежуток времени. При этом важно, чтобы последовательность условий была сохранена.

Когда газовая среда будет вобрана оборудованием, а давление не окажется понижено до нужной величины, то потребуется использование форвакуумного аппарата. Это, в свою очередь, снизит давление газовой среды. Данный принцип предполагает возможность последовательного присоединения насосов.

Принцип работы вакуумного насоса должен предполагать использование вакуумного масла, что исключает газовые утечки через зазоры трущихся деталей. Благодаря использованию масла, есть возможность уплотнить и полностью перекрыть зазоры. Это масло выступает в качестве отличного смазочного средства.

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.

ВВН и принцип его функционирования

Принцип работы вакуумного насоса ВВН тоже основан на создании среды для отсасывания паров и газов. В качестве главного узла таких устройств выступает круглый барабан, в котором находится ротор с лопатками. Когда ротор начинает вращаться, вода прижимается к стенкам барабана под действием центробежной силы. Вследствие этого образуется кольцо.

Ротор находится в стороне от центра, благодаря этому под ним образуется полость, которая разделена на ячейки разного объема. Когда ячейка находится на краю полости, она обладает незначительным объемом, что называется всасывающим окном. Однако при вращении объем возрастает, и в этой кондиции происходит засасывание газа. Объем становится максимальным, а ротор делает еще один круг. Из этого понятно, что принцип работы в этом случае основан на центробежной силе.

Принцип функционирования вакуумного насоса для двигателя

Принцип работы вакуумного насоса дизеля может заинтересовать автолюбителя. Если проводить сравнение с бензиновыми двигателями, где есть дроссельная заслонка и возможность создания разряжения для использования с разными целями, в дизельном двигателе нет дроссельной заслонки, как и описанной выше возможности. Поэтому в дизельных моторах для создания разряжения используется насос. Он дополнен эксцентрично установленным ротором с перемещающейся пластмассовой лопастью, разделяющей полость на две части.

Дополнительные нюансы

Когда происходит вращение ротора и перемещение в нём лопасти, одна часть полости увеличивается в объеме, тогда как другая – уменьшается. Забор воздуха из вакуумной системы происходит на одной стороне всасывания, а после воздух вытесняется через канал.

Он используется для охлаждения узлов конструкции. Масло подается через канал, идет вдоль головки цилиндра, а после поступает к насосу. Используется масло не только для смазки, но и для уплотнения лопасти в рабочей полости. Привод осуществляется от коленчатого и распределительного вала, в последнем случае насос совмещается с топливоподкачивающим насосом системы.

Принцип действия водяного насоса

Принцип работы вакуумного насоса для воды заключается в процессе вытеснения. При работе откачка воды осуществляется в результате изменения параметров рабочей камеры. Объем вакуума связан с уровнем герметичности рабочего пространства, которое регулируется, что позволяет снизить или увеличить давление в определённом месте до нужной величины.

Водяной вакуумный насос, принцип работы которого может заинтересовать потребителя, как правило, имеет цилиндрическую форму. Внутри располагается импеллер или вал с колесом, что обладает специальными лопастями. Импеллер выступает в качестве основного элемента. Колесо вращается в корпусе, который заполнен рабочей жидкостью. В результате вращательных движений лопасти захватывают воду, которая растекается по стенкам. Возникает центробежная сила, провоцирующая появление кольца из жидкости. Внутри образуется свободное пространство, которое называется вакуумом.

Особенности вакуумного насоса

Вакуумные водяные насосы обладают определенными особенностями, среди них следует выделить:

незначительный уровень шума и вибрации;
высокую производительность;
высокую прочность конструкции;
хорошую скорость подачи и закачки воды;
большое давление запуска;
экологичность.

Дополнительной отличительной особенностью можно выделить изотермическую герметизацию. Агрегат превосходно справляется с откачкой газов и паров, а также способен отводить жидкости, делая это одновременно. Довольно часто такое оборудование имеет встроенный грязеотделитель.

Принцип работы пластинчатого роторного насоса

Пластинчато-роторные вакуумные насосы, принцип работы которых заключается в вытесняющем действии, представляет собой оборудование с масляным уплотнением. Система имеет в составе:

корпус;
лопасти;
внецентренно установленный ротор;
вход и выход.

Масляное уплотнение устанавливается на выпускной клапан, который разработан по подобию вакуумного предохранительного клапана. В процессе работы он находится в открытом состоянии. Рабочая камера располагается внутри корпуса, а лопасти ротора разделяют камеру на два отсека, разные по объему. Как только устройство будет включено, газ поступит в расширяющую камеру, пока его не перекроет второй лопастью.

Что еще следует знать о работе роторного насоса

Газ внутри сжимается, пока не будет открыт выпускной клапан под давлением. Если применяется газовый балласт, то открывается наружное отверстие, сквозь которое газ выпускается в камеру всасывания, расположенную на передней стороне. Такое оборудование имеет еще второе название – вакуумный насос масляный, принцип работы данного устройства был описан выше. В качестве рабочей жидкости выступает масло, которое выполняет несколько функций. Оно смазывает подвижные части и заполняет пространство под выпускным клапаном. Заполняются маслом и узкие промежутки между выходом и входом. Рабочая жидкость уплотняет зазор между рабочей камерой и лопастями, обеспечивая оптимальное равновесие температуры за счет теплообмена.

Заключение

Вакуумные насосы можно классифицировать еще и по физическим принципам работы на газосвязывающие и газопереносные. Последние транспортируют частицы или рабочий объем. Некоторые разновидности вакуумных насосов предполагают молекулярное течение переносимого вещества, другие – ламинарное. Если же речь идет о механических насосах, то их можно подразделить на молекулярные и объемные.

fb.ru

Типы вакуумных насосов и их применение

В настоящее время технология вакуумирования используется в самых различных сферах хозяйственной деятельности человека, где требуется в некотором пространстве создать разряжение путем дегазации — откачивания газообразной среды различного типа. Для получения вакуума в этом объеме применяются вакуумные насосы, модификаций которых сконструировано немало в зависимости от потребностей потребителя.

Применение вакуумных насосов

Промышленное применение

Вакуумные насосы позволяют осуществлять дегазацию, поэтому активно применяются для обезвоживания и высушивания в фармацевтической, текстильной и пищевой промышленности. В частности это может быть откачка воздуха из стеклянной тары при розливе жидкостей или просушка кожи после ее дубления. Технология экструзии, применяемая для производства полимерных изделий различного назначения, невозможна без вакуумизации. В металлургии устройствами данного типа выполняется устранении газообразных примесей в структуре металлического расплава, что необходимо для получения монолитных материалов, лишенных раковин и пористости, что недопустимо. Кроме того, вакуумная техника используется в нефтегазовой, электротехнической, химической отраслях промышленности, а также в производстве строительных материалов, сельском хозяйстве, медицине и многих других сферах.

В холодильной отрасли вакуумирование важная часть технологического процесса установки и монтажа оборудования — из холодильного контура обязательно необходимо удалять воздух и влагу, иначе обеспечить нормальную работоспособность не удастся. Для этого выпускают специальные вакуумные насосы для HVAC-отрасли.

Зачем нужно искусственно создавать вакуум в быту?

Помимо промышленного использования, современный человек часто сталкивается с вакуумной аппаратурой в бытовой жизни. Приведем несколько примеров.

Механизмы вакуумного усиления торможения в транспортных средствах позволяют облегчить работу тормозной системы и увеличить срок ее эксплуатации. Они применяются в конструкции педали тормоза и за счет создаваемого разряжения позволяют снизить нагрузку на водителя.
Вакуумные насосы используются в системах кондиционирования воздуха для стравливания смеси газов из фреонового трубопровода, что необходимо в целях устранения кислорода (как сильнейшего окислителя) и водяных паров. Посторонние примеси в трассе сплит-систем приводят к ее преждевременному выходу из строя.
Вакуумизация требуется в упаковке пищевых продуктов и позволяет увеличить срок хранения скоропортящейся пищи за счет практически полного устранения кислорода, как окислителя и одного из важнейших компонентов для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов, ответственных за гниение, брожение, плесневение и других патогенных факторов.
Удаление кислорода из герметично замкнутой упаковки позволяет снизить ее объем и обуславливает экономию пространства, что особенно актуально при хранении различных предметов повседневного обихода человека, к примеру, одеял, подушек, одежды и тому подобное.

Общий механизм действия

Вне зависимости от вида, вакуумный насос предназначен для создания тяги (разряжения) в конструкциях, системах, или их отдельных элементах. В ходе этого процесса формируется область пониженного атмосферного давления, в которую «притягиваются» частицы газообразной среды. При этом молекулы могут двигаться в различных режимах, включающих в себя не только направленные потоки, но и хаотические перемещения. Логично предположить, что в процессе своего перемещения, молекулы могут взаимодействовать друг с другом, что определяет изменение их траектории и скорости. Характер тока среды и ее скорость определяется степенью создаваемого насосом разряжения, которая, в свою очередь, тесно связана с типом такого устройства.

Наиболее распространенные типы вакуумных насосов

Учитывая широту применения устройств для вакуумирования, становится ясно, что вариантов их конструкции существует множество. Попробуем выделить наиболее часто используемые.

Пластинчато-роторные насосы

Пластинчато-роторные механизмы, подразделяющиеся на масляные (рабочие поверхности смазываются специальными вакуумными составами) и безмасляные (смазка не требуется). Данный тип конструкций имеет собранный на валу электродвигателя ротор, и не отличается слишком высокой скоростью откачки, поэтому они используются для закрытых систем небольшого размера. Конструктивно рабочая камера этой аппаратуры состоит из двух модулей, имеющих разный объем. Перемещение ротора и лопастей определяет движение газовой среды по принципу «замещения» внутреннего объема отсеков попеременно. Пи этом нагнетание газа из одной камеры в другую приводит к открыванию выпускного клапана, через который происходит стравливание среды в камеру всасывания. Устройства роторного типа работают в области вакуума низкой глубины и являются одними из самых популярных видов вакуумных насосов.

Водокольцевые насосы

Водокольцевые вакуумные насосы, работающие в области глубокого вакуума, с точки зрения своего устройства сходны с пластинчато-роторными устройствами. Образование области сниженного давления в этой конструкции происходит за счет погружения вращающегося ротора (импеллера) в жидку среду (чаще применяется чистая вода), которая должна непрерывно поступать в установку. Вращение ротора с лопатками внутри жидкости приводит к сжатию закачанного в систему газа и его перемещению к выходному клапану рабочей камеры. Оттуда газообразная среда выпускается из насоса под давлением. Такой ход ротора внутри камеры обеспечивается его эксцентричным положением внутри рабочего пространства. Обладая массой преимуществ (резистентность по отношению к примесям в транспортируемой газообразной среде, простоте устройства, отсутствие масляных включений в откачиваемом газе и некоторые другие), водокольцевые вакуумные насосы требуют периодического обслуживания сервисной жидкости, что является их недостатком.

Мембранно-поршневые

Мембранно-поршневые насосы, в рабочей камере которых производится сдавливание газообразной среды за счет перемещения поршнем гибкой, не проницаемой для молекул газа мембраны. При этом при сжатии газ из рабочей камеры выводится через выпускной клапан за пределы насоса, что определяет снижение давления в камере, за счет которого происходит втягивание новой порции в систему. Поршень в этих установках приводится в движение валом электродвигателя, соединенного с шатуном посредством эксцентрика. Главное преимущество таких типов вакуумных насосов их практически полная бесшумность и универсальность в отношении транспортируемой среды (к примеру, конструкция и тип привода в таких аппаратах обуславливает отсутствие возможности образования искр, поэтому механизмы данного типа пригодны для перекачивания пожаро- и взрывоопасных сред).

Кроме того, в быту и промышленности применяются и другие типы конструкций, отличающихся производительностью и глубиной получаемого вакуума. К ним относятся спиральные, кулачковые, вихревые и другие модификации вакуумных насосов, различающихся по производительности, контролируемой по национальному российскому стандарту ГОСТ Р 53335-2009, соответствующему международному нормативу ИСО1607-1:1193. Конструкция насосов разных типов должна изготавливаться согласно разным нормативам, к примеру, для пластинчато-роторных устройств это ГОСТ 14707-82.

Таким образом, вакуумные насосы, как устройства для получения состояния среды, давление в которой ниже атмосферного, представляют собой конструкции различной производительности, объема и габаритов. Конкретный характер применения этой аппаратуры определяется особенностями конструкций такого назначения.

masterxoloda.ru

Вакуумные насосы. Водокольцевые вакуумные насосы

Плунжерный вакуумный насос это тип механического вакуумного насоса, который способен сжимать газы до атмосферного давления. Такой аппарат обладает устройством аналогичным поршневому компрессору двойного действия. Основное отличие состоит в том, что плунжерный вакуумный насос отличается более высокой степенью сжатия.

Изображение 1. Плунжерный насос.

Слева-начальная стадия, 2 позиции в центре — промежуточная стадия, справа — конечная стадия

Плунжер включает в себя цилиндрическую часть, которая охватывает эксцентрик и полую прямоугольную часть, которая свободно перемещается в пазу шарнира. Когда поворачивается плоская часть плунжера, шарнир также свободно поворачивается в гнезде корпуса насоса. Данный плунжер оснащен каналом, по которому газ поступает в насосную камеру из откачиваемой полости. Попадание встречного потока газа во входную часть насоса ограничивается предварительным закрытием входа при движении золотника. Существует также возможность сокращения вредного пространства. Герметичность контакта ротора с цилиндром в насосах обеспечивается тем, что в клине между ротором и цилиндром образуется толстый слой масла.

Механические вакуумные насосы осуществляют откачивание объема, начиная с уровня атмосферного давления. По причине того, что откачиваемый газ выбрасывается в атмосферу, относительно механических вакуумных насосов не используют такие характеристики как наибольшее рабочее давление, а также наибольшее давление запуска и выпуска. Ключевыми характеристиками механических вакуумных насосов с масляным уплотнением являются:

предельное остаточное давление;
быстрота действия.

Механические вакуумные насосы

Механический вакуумный насос это агрегат, удаляющий газ, который используется для получения/поддержания давления ниже атмосферного в емкостях, откуда откачивается рабочая жидкость на определенных интервалах при определенном составе и величине газового потока.

Работа такой насосной установки основана на том, что газ перемещается в результате механического движения рабочих деталей насоса, тем самым совершает откачивающее действие. Объем, который заполнен газом, отсекается от входа и двигается на выход. Газ систематически продвигается на выход насосной установки в результате импульса движения, который передается молекулам газа.

В соответствии с особенностями конструкции и способом действия данного вида насоса выделяют семь видов насосов (винтовые/диафрагменные/поршневые/пластинчато-роторные/ золотниковые/рутса/спиральные). В соответствии с видом рабочей жидкости, механические насосы могут быть молекулярными (функционируют за счет течения молекул вещества) и объемными (функционируют за счет ламинарного течения вещества). Механические вакуумные насосы дифференцируются в соответствии с уровнем концентрации вакуума (высокого, низкого, среднего). Кроме того, данный вид насосов подразделяют на те, что могут функционировать без смазочного материала и со смазочным материалом.

Данный тип насосных установок используется в самых разных отраслях промышленности: химия, металлургия, электроника, пищевая промышленность, медицина, космонавтика. Механические вакуумные насосы также применяются в составе самых разных промышленных установок, а также в техпроцессах (на пример переплавка металлов, нанесение тонких пленок, моделирование космических условий т.п.).

В связи с ростом потребности в насосных установках, механические вакуумные насосы непрерывно совершенствуются и развиваются, разрабатываются насосные установки с улучшенными показателями.

Скорость действия таких насосов не зависит от вида откачиваемого газа. Остаточное давление зависит от конструкции насосной установки и свойств рабочей жидкости. Рабочей жидкостью, как правило, является масло, которое обладает перечнем необходимых характеристик:

низкая кислотность;
вязкость;
хорошие смазывающие свойства;
низкое давление насыщенных паров в интервале рабочих температур насоса;
малое поглощение газов и паров;
стабильность вязкости при изменении температуры;
высокая прочность тонкой (0,05–0,10 мм) масляной пленки, способной выдержать в зазоре перепад давлений, равный атмосферному давлению.

Стабильность характеристик механических вакуумных насосов зависит от размера зазоров между поверхностями, количества данных зазоров, а также качества масла, смазывающего трущиеся поверхности.

Плунжерный вакуумный насос может оснащаться перепускным устройством для повышения коэффициента полезного действия. Перепускные устройства могут отличаться конструктивно. Их функция заключается в выравнивании давления по обе стороны поршня в конце хода поршня.

Изображение 2. Цилиндр вакуумного насоса, оснащенного перепускными каналами

При отсутствии данных каналов остаток сжатого газа из вредного пространства расширяется по мере того, как поршень двигается слева направо. При этом, остаток сжатого газа имеет уровень давления p₂. Кривая ea₁ до давления всасывания p₁ и p₁ и λ₀=V₁/V. В вакуумном насосе при крайнем левом положении поршня остаток газа передвигается в правую полость цилиндра, где давление равно p₁. Давление во вредном пространстве падает от p₂ до p_в,а остаток газа расширяется по кривой fa. Всасывание начинается в самом начале хода поршня (λ₀=(V’₁/V)>λ₀). Аналогичный процесс протекает при ходе поршня в обратном направлении (справа налево). В результате объемный коэффициент полезного действия повышается с 0.8 до 0.9 λ₀.

Наличие вредного пространства является причиной по которой поршневой вакуумный насос не способен создать абсолютный вакуум и имеет теоретический предел данной величины, что соответствует определенному остаточному давлению p_пр. Величина p_пр при отсутствии перепуска больше, чем при его наличии.

Если вакуумный насос работает непрерывно, то объем отсасываемого газа равный объему выбрасываемых в атмосферу технологических газов и объемы, которые подсасываются извне сквозь неплотные участки, не меняются во времени. Показатель мощности на валу вакуумного насоса также не подвержен изменениям. Следует отметить, что данный параметр в разы выше для машин оснащенных перепуском, т.к. теряется работа расширения перепускаемого количества сжатого газа.

ence-pumps.ru

Вакуумный водокольцевой насос (ВВН): принцип работы

Содержание

Сегодня, где требуется откачивание газообразной среды различного типа, активно используется технология вакуумирования. Для выполнения данной задачи применяются вакуумные насосы.

Их модификаций сконструировано, в зависимости от потребностей покупателей, немало. Наиболее часто используемыми являются устройства, именуемые насосами водокольцевыми вакуумными.

Общие данные о вакуумных водокольцевых насосных агрегатах

Водокольцевой вакуумный насос – агрегат, работающий в области глубокого вакуума, поэтому среди множества механических объемных вакуумных насосов он и приобрел широкую популярность. По устройству в некоторой степени схож с пластинчато-роторным, в основе конструкции которого, находится ротор. В нем изменение рабочего объема происходит благодаря погружению пластин ротора в чистую воду.

Функционируют благодаря созданию центробежных сил в рабочей камере. Жидкость прижимается к стенкам цилиндра, образуя кольцо. Получая импульс вращения от ротора, вакуумные жидкостно-кольцевые механизмы создают область вакуума в диапазоне 105-102 Па – 90-95% (или низкого давления). Более высокий вакуум образуется при замене жидкости с повышенной точкой кипения и дальнейшего охлаждения откачиваемого воздуха.

Они обладают массой преимуществ:

простота устройства;
резистентность относительно примесей в газообразной транспортируемой среде;
низкая чувствительность к загрязнениям;
отсутствие масляных включений в откачиваемом газе;
большой моторесурс благодаря отсутствию трущихся уплотнителей.

Схема водокольцевого вакуумного насоса

К недостаткам относят: необходимость периодического проведения обслуживания сервисной жидкости, необходимость охлаждения рабочей жидкости для снижения давления ее паров, потеря воды с отходящими газами, необходимость ее улавливания или рециркуляции.

Интересный факт. Данное устройство было изобретением Льюиса Нэша. Патент на техническое решение был выдан в 1914 году.

к меню ↑

Назначение и область применения

Основное назначение водокольцевых вакуумных насосов заключается в откачке неагрессивных паров и газов с целью образования вакуумной среды в закрытых аппаратах. Рабочей средой данного типа насосного оборудования является исключительно вода.

Область применения включает довольно «богатый» и разнообразный спектр – это и медицинская, и микробиологическая, нефтяная, целлюлозно-бумажная, газовая, парфюмерная и прочие сферы. Например, с их помощью ускоряется процесс сушки табака, на кондитерских фабриках ускоряется варка карамели, упрощается процесс дегазации масел растительного происхождения, а также мыловаренное производство.

Благодаря экономичности, отсутствию высокоточных деталей, надежности, долговечности, простоты обращения, безотказности в работе различные отрасли народного хозяйства отдают предпочтение именно вакуумным жидкостно-кольцевым насосным установкам. В химической промышленности насосы выполняют следующие операции:

массобмен;
вакуумная пропитка при создании электродвигателей, трансформаторов, кабелей, конденсаторов;
сушка синтетических волокон, полиэтилена, аминопластов, органических растворителей;
кристаллизация и дистилляция азотных удобрений, красителей;
сорбирование, растворение вредных жидкостей и газов;

Устройство водокольцквого вакуумного насоса

В сфере строительства принимают участие в транспортировании цемента и других сыпучих материалов, дегазации керамики и глины. Насосные агрегаты применяются в качестве установок для проведения хирургических операций, при изготовлении и хранении медицинских лекарственных препаратов. В оптике необходимы для вакуумного алюминирования зеркал, просветления. Металлургическая область непредставима без вакуумных водокольцевых устройств, используемых для плавки/переплавки металлов.

Консервирование продуктов, опреснение воды, приготовление при пивоварении солода, выпаривание при создании сахара, ректификация винно-водочных изделий и другие задачи пищевой промышленности также выполняются за счет вакуумных механизмов водокольцевого типа. В сельском хозяйстве применение вакуумного водокольцевого насоса (ВВН) облегчает такой процесс, как доение, они выступают здесь как оборудование для доильных аппаратов. Механизмы способствуют транспортировке зерна, муки.

В ряде производств ВВН – единственно приемлемые типы машин. Системы термоядерного синтеза и вакуумные печи плавки титана – требуют эксплуатации только водокольцевых насосов. На ТЭС функционирование таких приборов в паротурбинных установках для откачки паровоздушной смеси приводит к уменьшению расходов воды. Для создания противопожарной безопасности на газовых и нефтяных месторождениях каждый год требуется свыше двух тысяч подобных устройств. И это лишь несколько хозяйственных направлений, где потребность в ВВН все более возрастает.
к меню ↑

Основные сведения о вакуумных насосах (видео)

к меню ↑

Особенности устройства водокольцевых вакуумных насосов и принцип работы

Жидкостно-кольцевой механизм представляет собой барабан цилиндрической формы, имеющий входное-выходное отверстия. Вокруг отверстий расположено кольцо в виде прокладки. В него поступает газ, а затем выходит в очищенном состоянии. Внутри кольца имеется ротор с лопатками, разделяющими рабочую полость на части неравного объема. Данные элементы являются единственно движущейся частью.

Все детали насоса расположены таким образом, чтобы не соприкасаться друг с другом, что предотвращает износ деталей и исключает необходимость проведения ремонтных работ. Ремонт – крайняя редкость благодаря еще и тому, что водокольцевой вакуумный агрегат смазывается рабочей жидкостью. В смазке маслом нуждаются лишь подшипники ротора. В других видах механических вакуумных насосов смазывать приходится шестеренки и другие компоненты, которые, как и клапаны, отсутствуют в ВВН.

Конструктивное исполнение, как правило, горизонтальное с осевым направлением газа через выхлопное и всасывающие окна. В качестве материалов исполнения выступают: сталь и чугун.

Особенность принципа работы водокольцевого вакуумного насоса заключается в том, что газ сжимается благодаря жидкостному кольцу, движущемуся за счет рабочего лопаточного колеса. Машина перед пуском заполняется до оси водой. Ротор, установленный в стороне от центра, во время вращения между жидкостью (прижимающейся под действием центробежной силы к стенкам барабана), образует полость разряженного вакуума. Она по виду напоминает серп.

Серпообразное пространство разделяется на специальные ячейки лопастями рабочего колеса. Объем ячеек изменяется под воздействием угла поворота рабочего колеса. При его повороте под определенным углом происходит увеличение объема рабочих ячеек, они соединяются с всасывающим окном, а затем через него заполняются откачиваемым газом. При достижении максимального объемного значения, они отсоединяются от окна всасывания.

Принцип работы водокольцевого вакуумного насоса

Сжатие газа осуществляется при дальнейшем повороте колеса и уменьшении, соответственно, объемов рабочих ячеек. Достигнув конкретного угла поворота, колесо способствует соединению ячейки с выхлопным окном. Через него газ выталкивается в нагнетательный парубок.

Для стабилизации температурного режима жидкостного кольца, на постоянной основе вводятся новые холодные порции воды. В случае возникновения излишка жидкости в жидкостном кольце, в отделитель через выхлопное окно и трубопровод происходит ее отведение. За привод ВВН отвечает электродвигатель.

В зависимости от моделей, внедрив вакуумный водокольцевой насос, вы можете рассчитывать на следующие параметры:

Скорость откачки – 1,1-12 куб.м в минуту и более.
Мощность двигателя – 4-40 кВт и более.
Масса устройства может составлять от 25 кг до 2 т и более.

к меню ↑

Виды вакуумных жидкостно-кольцевых механизмов

Вакуумные жидкостно-кольцевые механизмы классифицируются на: одноступенчатые и двухступенчатые. Первые оснащаются одной-двумя рабочими камерами, двухступенчатые – исключительно двумя. Одноступенчатые однокамерные, как правило, обладают небольшой мощностью, имеют низкую производительность, соответственно, и низкую стоимость, тогда, как двухступенчатые ВВН относятся к повышенной ценовой категории, обладая высокой производительностью и мощностью.

Одноступенчатые двухкамерные насосы работают по принципу однокамерных агрегатов, встречаются и некоторые модификации. Помимо двух камер они укомплектованы двумя парами патрубков, в результате чего снижается скорость вращения, износ подшипников.

Вакуумные водокольцевые насосы в промышленной сфере

Предпочтение двухкамерным двухступенчатым приборам отдается в случае необходимости большей очистки, повышенной глубины вакуума. Базовая модификация характеризуется наличием во второй камере дополнительной лопаточной машины, манифольда, соединяющим камеры, осуществлением повторной обработки газа.
к меню ↑