Принцип работы вакуумного насоса

Принцип работы вакуумного насоса

В быту водяной вакуумный насос используется достаточно редко, что связано со спецификой его работы. Это оборудование больше ориентировано на производственную и промышленную сферы, где требуется создание вакуума (разреженной среды) условий для вытеснения газа, пара или воздуха.

Принцип работы всего оборудования одной линейки одинаков – за счет работы мотора элиминируется пар или газ с изменением объема рабочей камеры. Разнятся между собой образцы характеристикой работы в зависимости от числа оборотов, объема и показателей расхода охлажденной воды и т.д.

Как работает?

По принципу действия, вакуумные насосы элиминируют газо- и парообразные среды и воздух. Независимо от устройства и вида модели, все вакуумные помпы работают по принципу действия вытесняющего момента. Такая же работа характерна и для объемных и даже поршневых насосов, которые также сперва вытесняют, а после уже перегоняют рабочую среду.

Плотность вакуума и его достаточность определяются по герметичности внутреннего пространства, которое создается не только за счет герметичных стыков, но и одновременной работы колес, пластин и золотников.

Величина вакуума зависит от герметичности и исправности всех деталей агрегата

За герметичность отвечает специальное вакуумное масло, которое полностью нивелирует возможность утечки газа или пара. Вязкая структура масла закрывает все трущиеся детали, а его плотности достаточно для того, чтобы закрыть и все возможные зазоры.

Устройство и принцип действия помпы сводятся к тому, чтобы сперва максимально снизить давление за определенный промежуток времени, чтобы в уже разреженной среде вытеснить пар или газ. И тут важно понимать взаимосвязь этих процессов, так как, например, если газ/пар уже выбран, а давление не снижено и рабочая поверхность не изменена, простой вакуумный насос уже не справится. Нужно подключать форвакуумный, который уже и начнет снижать давление до нужного уровня.

Разновидности агрегатов

Вытесняющий роторный агрегат Рутса

Вся линейка оборудования относится к категории вытесняющего оборудования, которое работает исключительно «на сухую». В зависимости от функционала, скорости снижения давления и вытесняемой среды, выделяют следующие виды:

• форвакуумные (вращательного типа);
• высоко-вакуумные (турбомолекулярные, пароструйные, паромасляные);
• молекулярные (эжекторные, водоструйные, диффузионные).

Если брать, к примеру, масляный вакуумный насос, то они делятся на такие подгруппы:

В устройство вакуумного насоса, вне зависимости от типа, входят такие элементы:

• мотор;
• кольца;
• уплотнения и перепускной патрубок;
• индикатор уровня вакуумного масла;
• стационарный и мобильный подшипники;
• рабочая камера;
• патрубок отвода масла;
• выпускной патрубок для отвода газа/пара.

Кольца на стадии сборки покрывают плотным слоем специального масла, исключающего риск повреждения при трении деталей.

Общая схема функционирования

Устройство и принцип работы вакуумного насоса основано на резком снижении рабочего давления до определенной отметки с последующим вытеснением газа, пара или воздуха. В момент работы в герметичной емкости создается вакуум (разреженная среда), а вытесненные пары отводятся либо просто наружу либо в специальную емкость.

Молекулы в газообразном или жидком состоянии следуют к зонам со сниженным давлением. Это закон физики, который на практике впервые был реализован еще в 19 веке, когда разработали ртутно-поршневой насос.

Функционирование большинства вакуумных аппаратов во многом зависит от схемы принципа вытеснения. Объем вакуумного пространства, который был получен таким образом, напрямую зависит от того, насколько загерметизирована камера. Это, в свою очередь, зависит от работы внутренних элементов и достаточности специального масла, о котором мы рассказали выше.

Так, например, стандартный насос может вытолкнуть газ или пар, но не сможет довести уровень давления до низшего предела. Форвакуумный, наоборот, быстро и резко снижает его, но вытеснить всю среду не сможет. Зная такие особенности, можно последовательно подключать агрегаты и доводить задачу до логического завершения.

Если прибор может вытеснить газ, но не снижает давление, подключается по схеме параллельного соединения еще один агрегат, задача которого – снизить до рабочего уровня.

Основные тонкости замены

Замена такого агрегата производится согласно таким принципам:

1. При замене деталей или механизмов необходимо выбирать не просто

Принцип работы вакуумных насосов

Анализ конструкций насосов, создающих вакуум, показывает, что почти все вакуумные насосы работают по принципу вытеснения, аналогично объёмным насосам (за исключением паромасляных и пароэжекторных насосов, в которых используется принцип энжекции). Величина вакуума зависит от герметичности рабочего пространства, создаваемого рабочими органами насоса (золотниками, пластинами, колесами совместно с жидкостью). Насос в конечном счете должен обеспечить два важнейших условия: понизить давление в замкнутом пространстве до определённой величины Рв_min путём забора газовой среды из замкнутого пространства (объёма) и осуществить это за определённое время. Если объём забора газовой среды насос обеспечивает, но при этом не достигается понижение давления до заданной величины, то применяется форвакуумный насос, дополнительно понижающий давление газовой среды. Эта схема работы вакуумного насоса аналогична последовательному соединению насосов. Если насос обеспечивает заданную величину понижения давления, но не обеспечивает скорости забора, то подключают другой насос. Эта схема работы вакуумного насоса аналогична параллельному соединению насосов.

Рис. 1. Схематическое изображение золотникового вакуумного насоса:

1 — корпус, 2 — крышка, 3 — устройство газобаластное, 4 — вал 5 — эксцентрик, 6 — направляющая, 7 — плунжер, 8 — шкив насоса, 9 — клапан, 10 — термопреобразователь, 11 — рым-болт, 12 — сальник, 13 — пробка, 14 — подшипник, 15 — крышка подшипника, 16 — заглушка, 17 — уплотнитель.

Из вышеизложенного следуют основные принципы замены вакуумных насосов: заменяющий насос или комбинация насосов должны соответствовать заменяемому насосу по быстроте действия (производительности) при одинаковых условиях на всасывании; заменяющий насос или комбинация насосов должны обеспечить необходимую величину вакуума. В качестве дополнительных требований к заменам насосов в ряде случаев являются: стойкость материалов в агрессивной и токсичной газовой среде, недопустимость смешивания этой среды с жидкостью или балластным газом и др. В совокупности с гидравлическими насосами чаще всего работают вакуумные водокольцевые насосы, в качестве вспомогательных, обеспечивающих вакуум на всасывании крупных центробежных насосов. Эта система позволяет обеспечить на насосных станциях работу в “самовсасывающем режиме”, а также экономить на капиталовложениях за счёт меньшей заглублённости насосов и насосных станций. Если нет специальных требований по времени запуска центробежного насоса, то заменяющий насос может медленнее, чем заменяемый насос, обеспечить заданную величину вакуума на всасывающей магистрали центробежного насоса, что, как правило, бывает допустимо. В тех случаях, когда откачиваемый газ является токсичным, применение серийного водокольцевого насоса по обычной схеме недопустимо, т.к. балластная жидкость может соединяться с токсичным газом.

Устройство и принцип работы вакуумного насоса

Приборы, рассчитанные на откачку газов или паров из замкнутых резервуаров для создания там вакуума, называются вакуумными насосами. Их классифицируют исходя из особенностей действия. В данной статье мы поговорим об устройстве этих агрегатов и раскроем принцип работы установок.

Как работают вакуумные насосы?

Вакуумный насос элиминирует пар, газ или воздух из рабочей камеры. С их постепенным откачиванием наступает изменение плоскостей, что стимулирует перераспределение молекул удаляемого вещества в необходимых направлениях. Особенности функционирования конкретных вакуумных механизмов зависят непосредственно от типа агрегата.

Общий принцип действия

Принцип работы вакуумных насосов подразумевает манипуляции с давлением и объёмами рабочей камеры. С изменением данных характеристик давление в насосе понижается. В итоге пространство заполняется частичным либо полноценным вакуумом.

Важно! Молекулы в газообразном либо жидком состоянии неизменно направляются к областям низкого давления. Это главный фактор, гарантирующий нормальную работу вакуумного устройства. Давление снижается при заборе газа из замкнутого пространства в установленные временные интервалы.

Работа основного количества вакуумных насосов зависит от действия принципа вытеснения. Объём вакуума, полученного таким образом, напрямую зависит от уровня герметичности рабочего пространства. Её обеспечением занимаются рабочие элементы самого насоса (колёса, золотники, пластины).

Иногда вакуумный агрегат способен осуществить забор газовой среды, но его усилий не достаточно для понижения давления до необходимого уровня. Тогда используют форвакуумный механизм. Он гарантирует достижение нужных показателей. В таком случае схема работы такая же, как и при последовательном соединении насосов. Если вакуумный механизм может понизить давление, но не способен задать необходимую скорость забора, нужно подключить ещё один агрегат. За пример берут схему параллельного соединения.

Особенности замены

Замену вакуумного устройства производят на основании таких принципов:

1. Механизм для замены либо их комбинация должны иметь производительность с показателями соответствующими характеристикам заменяемого агрегата при равнозначных условиях всасывания.
2. Заменяющий механизм либо комбинация должны гарантировать обеспечение необходимого объёма вакуума.

К замене устройства нередко выдвигают ряд дополнительных требований, среди которых особое место занимают:

• Стойкость материалов к воздействию агрессивной среды;
• Отсутствие рисков смешивания неблагоприятной среды с газом или жидкостью.

Вакуумные водокольцевые насосы лучше всего функционируют в паре с гидравлическими. Они используются в качестве вспомогательного оборудования для обеспечения работоспособности больших центробежных насосов. С их помощью на насосных станциях устанавливается «самовсасывающий режим». Экономия затрат достигается за счёт относительно небольшой заглублённости механизмов. Когда время запуска не критично, используют агрегат более медлительный, чем заменяемое устройство.

Важно! Серийный водокольцевой насос, применяемый по стандартной схеме, совершенно не подходит для откачки токсичного газа, поскольку последний может соединиться с балластной жидкостью.

Как функционирует водокольцевой механизм?

Водокольцевые насосы относятся к самым популярным видам группы. В качестве их рабочей жидкости чаще всего выступает вода, значительно реже используют тосол, масло, кислоты, щелочи и другие вещества. Отбрасывание жидкости происходит при содействии ротора, оснащённого лопатками.

Принцип работы достаточно прост, его можно изложить в нескольких абзацах. Ротор, расположенный эксцентрично, находится в цилиндрическом корпусе, частично заполненном жидкостью. Вещество перемещается по корпусу с помощью лопаток. В итоге внутри корпуса формируется кольцо жидкости.

Важно! Рабочей полостью данного агрегата считают серпообразное пространство, которое возникает за пределами жидкостного кольца. Лопатки рабочего колеса разделяют пространство на ячейки.

При сжатии газа, тепло отводится к жидкости. Её необходимо периодически менять в связи с постоянным нагревом. Жидкость поступает сквозь гидравлическое уплотнение в районе вала или всасывающий патрубок. Удаляется она вместе с газом через нагнетательные окна.

Важно! Водокольцевые насосы чрезвычайно просты в эксплуатации, состоят из малого количества элементов.

Особенности функционирования дизельного насоса

Вакуумный насос нужен для создания разряжения в дизельных двигателях. Агрегат оснащён ротором, который содержит движущуюся пространственную лопасть, что разделяет рабочую полость на две части.

Ротор установлен эксцентрично. При его вращении и одновременном перемещении лопастей, одна часть рабочей полости увеличивается, в то время как другая – уменьшается. На стороне всасывания воздух забирается из системы, постепенно вытесняясь в специальный проход.

Важно! Его часто используют для охлаждения отдельных элементов двигателя.

Через специальный канал от головки цилиндров к насосу двигателя подаётся масло. Оно смазывает и уплотняет лопасти, расположенные в рабочей части. В качестве привода выступает коленчатый либо распределительный вал. Как видите, принципы работы водокольцевого и дизельного насоса имеет не много отличий.

Выбираем насос

Устройство и принцип действия вакуумного насоса напрямую зависит от поставленных перед ним задач. За последние десятилетия было придумано множество схем и создано немало разновидностей подобных агрегатов, которые ныне активно используются в промышленности и быту. Естественно, бытовые модели отличаются более слабыми характеристиками, имеют относительно небольшие габариты. Чаще всего их используют для откачки воды.

Манипуляции с рабочей камерой позволяют аппарату перекачивать огромные количества жидкости за минимальное время. Впрочем, это далеко не всё, на что способно вакуумное оборудование. Взять, к примеру, контейнеры с насосом, предназначенные для длительного хранения продуктов после герметизации.

Оцениваемые параметры

Механизм выбирают на основании главных технических характеристик:

• Предельный вакуум;
• Скорость откачки;
• Начальное давление (предварительный вакуум);
• Максимальное выпускное давление;
• Уровень производительности.

Начальным считают тот уровень давления, при котором механизм начинает нормальную работу, создаётся у выхода насоса. Предельные показатели давления входного сечения, с которыми аппарат поддерживает номинальную быстроту действия, считают максимальным рабочим давлением.

Максимальное выпускное давление – это наибольшая величина давления со стороны выпускного патрубка. Некоторые механизмы не способны выводить в атмосферу откачанный газ. Для их успешного функционирования со стороны выпуска создают форвакуум. Если речь идёт о предельном или конечном давлении, имеется в виду показатель, измеренный в плотно закрытой ёмкости, которая не выделяет паров или газов. Перечисленные типы давления принято измерять в Па.

Скорость откачки определяют при помощи измерения объёмов газа, проходящих через выпускной патрубок при стандартном уровне давления. Принцип повышения/снижения – скорость откачки меняется в соответствии со сменой давления. Производительность вычисляют путём умножения давления на быстроту откачки.

При выборе насоса обращают внимание не только на основные параметры, но и на дополнительные:

• Число оборотов;
• Показатели расхода охлаждающей воды;
• Количество ступеней откачки;
• Потребляемая мощность двигателя;
• Объём рабочей жидкости;
• Размеры насоса.

По какому принципу работает вакуумный насос?

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

Промышленный вакуумный насос для откачки газов

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

1 Основные особенности

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

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

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

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

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

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

У вакуумных насосов имеются и подвиды. Такие, как:

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

Вакуумный насос с манометром, от компании Value

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

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

1.1 Области применения

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

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

Мобильный вакууматор для пищевых продуктов

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

1.2 Преимущества использования вакуумных насосов

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

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

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

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

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

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

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

Доильный аппарат с подключенным вакуумным насосом

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

2 Принцип работы вакуумной насосной установки

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

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

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

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

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

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

Изображение внутренностей водокольцевого вакуумного насоса

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

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

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

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

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

Принцип работы вакуумных насосов различных типов, их особенности

Основной принцип вакуумного насоса любого типа – это вытеснение. Он одинаковый у всех вакуумных насосов любого размера и любого способа применения. Другими словами, принцип действия вакуумного насоса сводится к удалению газовой смеси, пара, воздуха из рабочей камеры. В процессе вытеснения изменяется давление, и молекулы газа перетекают в требуемом направлении.

Два важных условия, которые должен выполнить насос – это создать вакуум определенной глубины, откачав газовую среду из необходимого пространства и сделать это в течении заданного времени. Если какое-то из этих условий не выполняется, то приходится подключать дополнительный вакуумный насос. Так, в случае необеспечения требуемого давления, но за нужный промежуток времени, подключается форвакуумный насос. Он дополнительно снижает давление, чтобы выполнились все необходимые условия. Этот принцип работы вакуумного насоса подобен последовательному подключению. И наоборот, если не обеспечивается скорость откачки, но при этом достигается нужная величина вакуума, то потребуется другой насос, который поможет достичь необходимый вакуум быстрее. Такой принцип работы вакуумного насоса схож с параллельным подключением.

Примечание. Глубина вакуума, создаваемого вакуумным насосом зависит от герметичности рабочего пространства, которое создают элементы насоса.

Чтобы создать хорошую герметичность рабочего пространства применяется специальное масло. Оно уплотняет зазоры и полностью их перекрывает. Вакуумный насос, имеющий такое устройство и принцип действия называется масляным. Если принцип вакуумного насоса не предусматривает использование масла, то он называется сухим. Преимуществом в использовании пользуются сухие вакуумные насосы, так как они не требуют обслуживания с заменой масла и так далее.

Кроме вакуумных насосов промышленного назначения, широкое применение получили небольшие насосы, которые можно использовать в домашних условиях. К ним относится ручной вакуумный насос для перекачки воды из скважин, водоемов, бассейнов и прочего. Принцип работы ручного вакуумного насоса разный, все зависит от его типа. Различаются такие виды ручных вакуумных насосов:

Поршневой вакуумный насос работает за счет движения внутри него поршня с клапанами в середину корпуса. В результате давление уменьшается, и вода через нижний клапан поднимается вверх пока ручка поршня опускается вниз.

Штанговый вакуумный насос похож по принципу действия на поршневой, только роль поршня в корпусе выполняет очень вытянутая штанга.

Крыльчатый вакуумный насос имеет совсем другой принцип действия. Давление в рабочей камере насоса создается за счет движения рабочего колеса с лопастями (крыльчатка). При этом вода поднимается по стенке камеры, это повышает давление и, вода выплескивается наружу.

Более сложной конструкции является роторный вакуумный насос. Но эта сложность компенсируется тем, что в возможности насоса входит перекачка не только воды, но и более тяжелых масляных жидкостей. Давление в насосе создает ротор с тонкими пластинами, которые вращаются и с помощью центробежной силы втягивают жидкость в емкость, а потом физической силой выталкивает ее.

Мембранный вакуумный насос не имеет никаких трущихся частей, поэтому может использоваться для перекачки очень грязных смесей. С помощью внутреннего маятника и мембраны создается вакуум, который перемещает жидкость через корпус в необходимое место. Чтобы корпус не заклинивал от задержавшегося случайно мусора, насос оснащен специальными клапанами, которые очищают насос.

Глубинный вакуумный насос способен поднимать воду с очень большой глубины (до 30м). Принцип его работы такой же, как и у поршневого, но с очень длинным штоком.

Гидравлический вакуумный насос хорошо перекачивает вязкие вещества, но широкого применения он не получил. Более подробно принцип работы и устройство вакуумных насосов рассмотрим на отдельных его видах.

Принцип работы водокольцевых вакуумных насосов

Один из типов вакуумных насосов — водокольцевой вакуумный насос, принцип действия его основан на создании герметичности рабочего объема с помощью жидкости, а именно воды.

Рассмотрим подробно водокольцевой вакуумный насос и его принцип работы. Внутри корпуса водокольцевого насоса находится ротор, который смещен относительно центра немного вверх. На роторе размещено рабочее колесо с лопастями, вращающимися во время работы. Внутрь корпуса закачивается вода. При движении колеса лопасти захватывают воду и центробежной силой отбрасывают ее в сторону корпуса. Так как скорость вращения достаточно большая, то в результате образуется водяное кольцо по окружности корпуса. В середине корпуса получается свободное пространство, которое и будет так называемой рабочей камерой.

Примечание. Герметичность рабочей камеры обеспечивает окружающее ее водяное кольцо. Поэтому такие насосы и называются водокольцевыми вакуумными насосами.

Рабочая камера получается серпообразной формы, и она разделяется лопастями колеса на ячейки. Эти ячейки получаются разного размера. Во время движения газ перемещается поочередно по всем ячейкам, направляясь в сторону уменьшения объема и одновременно сжимаясь. Так происходит большое количество раз, газ сжимается до необходимой величины и выходит через нагнетательное отверстие. Когда газ проходит через рабочую камеру, он очищается и выходит наружу уже чистым. Это свойство оказывается очень полезным для откачивания загрязненных сред или насыщенных паром газовых сред. Вакуумный насос во время работы постоянно теряет небольшое количество рабочей жидкости, поэтому в конструкции вакуумной системы предусмотрен резервуар для воды, которая потом по принципу работы возвращается назад в рабочую камеру. Это необходимо еще и потому, что молекулы газа сжимаясь отдают свою энергию воде, тем самым нагревая ее. И чтобы избежать перегрева насоса, вода охлаждается в таком отдельном резервуаре.

Работа пластинчато-роторных насосов

Пластинчато-роторный вакуумный насос относится к числу масляных насосов. В середине корпуса находится рабочая камера и ротор с отверстиями, который расположен эксцентрично. На роторе установлены лопатки, которые могут перемещаться по этим щелям под воздействием пружин.

Рассмотрев устройство, теперь рассмотрим, какой имеют роторные вакуумные насосы принцип работы. Газовая смесь попадает в рабочую камеру через входное отверстие, продвигается по камере под воздействием вращающегося ротора и лопаток. Рабочая пластина, отталкиваясь пружиной от центра, прикрывает собой входное отверстие, уменьшается объем рабочей камеры, и газ начинает сжиматься.

Примечание. Во время сжатия газа возможно выпадение конденсата за счет насыщения пара.

Когда сжатый газ выходит наружу, вместе с ним выходит и образовавшийся конденсат. Этот конденсат может плохо повлиять на работу всего насоса, поэтому в конструкции пластинчато-роторных насосов еще необходимо предусматривать газобалластное устройство. Схематично посмотреть, как работает роторно-пластинчатый вакуумный насос, принцип работы его, можно на рисунке ниже на примере насоса Busch R5. Как уже упоминалось, пластинчато-роторный насос – это масляный насос. Масло необходимо, чтобы устранить все зазоры и щели между лопатками и корпусом, и между лопатками и ротором.

Масло в рабочей камере смешивается с воздушной средой, сжимается и выходит в масляную емкость. Воздушная смесь более легкая переходит в верхнюю камеру сепаратора, где она окончательно очищается от масла. А масло, вес которого больше, оседает в масляной емкости. Из сепаратора масло возвращается на впуск.

Примечание. Качественные насосы очищают воздух очень тщательно, потерь масла практически нет, поэтому подливать масло в такие насосы необходимо крайне редко.

Принцип работы насоса ВВН

ВВН — водяной вакуумный насос, принцип работы которого такой же, как у водокольцевого вакуумного насоса.

Рабочей жидкостью насосов ВВН является вода. На схеме можно увидеть простой принцип работы насоса ВВН.

Движение ротора насоса ВВН происходит непосредственно двигателем через муфту. Это обеспечивает большие обороты ротору, и как следствие, возможность получения вакуума. Правда, вакуум насосы ВВН могут создать только низкий, из-за этого их называют насосами низкого давления. Простые насосы ВВН могут откачивать газы, насыщенные парами, загрязненные среды, и при этом очищать их. Но состав должен быть неагрессивным, чтобы чугунные детали насоса не повредились в результате реакции с химическим составов газа. Поэтому существуют модели насосов ВВН, детали которых изготовлены из титанового сплава или сплава на основе никеля. Они могут откачивать смесь любого состава, не боясь возникновения повреждений. Насос ВВН, в силу своего принципа работы, выполняется только в горизонтальном исполнении, а газ поступает в камеру сверху по оси.