Вакуумные насосы используются для откачки воздуха и газовых смесей, паров. Они применяются на производственных предприятиях, в мастерских. Одно из частых применений подобного оборудования — откачка воздуха из контура циркуляции хладагента в холодильной и морозильной технике, системах кондиционирования.
Как устроен вакуумный насос для откачки воздуха, принцип работы наиболее распространенных моделей — в этой статье.
Принцип действия
Принцип работы вакуумного насоса состоит в создании значительного разрежения (вакуума) в камере, цилиндре — в зависимости от особенности механизма модели. Существуют поршневые, пластинчато-роторные, золотниковые, мембранные и еще около десятка различных модификаций этих агрегатов.
Поршневая модель
Как работает вакуумный насос, рассмотрим на примере поршневой модели. Это один из распространенных видов подобных агрегатов. Отличается сравнительно невысокой сложностью и ремонтопригодностью.
Устройство вакуумного насоса поршневого типа включает одну или несколько камер. Для обеспечения впуска и выпуска воздушных масс используются два автоматических клапана. Один открывается при увеличении размеров камеры — при движении поршня вниз. Второй — при уменьшении за счет его обратного движения.
Вращение вала преобразуется в поступательное движение поршня с помощью кривошипного механизма. Это несколько увеличивает размер агрегата. Недорогие модели могут использовать сухой принцип работы, без масла. Цилиндров может быть один или два. Добавление еще одной камеры повышает производительность.
Другие модели
Принцип действия вакуумных насосов иных модификаций преимущественно основан на изменении объема камеры, сжатия воздуха и создания зоны разрежения в области установки входного патрубка. В частности, агрегаты мембранного типа используют для этого деформируемую мембрану — диафрагму. Одновременно она является одной из стенок камеры.
При увеличении объема воздух из входного патрубка втягивается через клапан. В стадии сжатия впускной закрывается, открывается выпускной. Он связан с выходным патрубком.
Особенности устройства вакуумного насоса
Принцип работы вакуумного насоса зависит также от особенностей его конструкции. Агрегат может оснащаться следующими дополнительными элементами:
- Масляный сепаратор. Приспособление применяется в устройствах, эффективность работы и охлаждения движущихся частей которых обеспечивается за счет масла. Часть частиц смазки смешивается с перекачиваемым воздухом и удаляется из корпуса через выходной патрубок. Сепаратор позволяет собирать масло. Под действием гравитации оно, проходя через фильтр, попадает в емкость. Может использоваться повторно.
- Емкость для масла. Также применяется в масляных моделях агрегатов. При работе необходимо контролировать уровень смазки. Это снизит вероятность перегрева и повысит эффективность работы насоса.
- Газобалластный элемент. Служит для предотвращения образования конденсата. Наиболее часто встретить его можно в пластинчато-роторных моделях. Они особо чувствительны к образованию конденсата. Клапан позволяет впускать наружный воздух в камеру, когда это необходимо. Он имеет вентиль, который нужно открывать в период работы агрегата.
Технические характеристики оборудования
Работа вакуумного насоса характеризуется тремя основными техническими характеристиками:
- Производительностью. Ее также называют скоростью работы агрегата. Параметр указывается производителем как объем, перекачиваемый за единицу времени — л/с, м/час.
- Глубиной вакуума. Чем меньше предельное остаточное давление, тем большее разрежение способен обеспечить агрегат. И тем большую силу всасывания демонстрирует. Указывается производителем в единицах давления: кПа, мБар.
- Применимостью по перекачиваемой среде. Большинство моделей рассчитано на работу со взрывобезопасными газовыми смесями. Наибольшую эффективность обеспечивают при перекачивании воздуха, различных паров.
Виды вакуумных насосов
С точки зрения принципа действия вакуумные насосы условно делятся на:
- объемные;
- кинетические.
Первые работают за счет изменения объема камеры во времени. Стадия сжатия сменяется разрежением, вовлекая новую порцию перекачиваемой газовой среды. Вторые — кинетические, работают за счет придания молекулам газа импульса, направленного в сторону перекачки. Отсюда и название. За счет вращающейся крыльчатки или иного рабочего элемента агрегат передает газу кинетическую энергию.
В свою очередь объемные модели делятся на:
- Роторные. Отличаются наличием в конструкции одного — однороторные, или двух роторов — двухроторные. При их вращении меняется объем герметичной камеры. К распространенным моделям этого типа относят пластинчато-роторные, винтовые, золотниковые, жидкостно-кольцевые.
- Возвратно-поступательные. Принцип действия одного из таких изделий — поршневого, рассмотрен выше. Такой вакуумный насос в разрезе напоминает двигатель внутреннего сгорания. Прежде всего за счет схожей конструкции клапанов, цилиндра и поршня. К возвратно-поступательным агрегатам относятся и мембранные.
По степени участия масла в работе механизма насосы могут быть:
- Сухими. Сравнительно проще в обслуживании. Работают с сухой камерой. Пример такой модели — мембранные агрегаты. Смазка используется только для набивки подшипников, движущихся частей механизма.
- Масляными. Масло выполняет в камере агрегата три функции. Во-первых, оно позволяет смазывать движущиеся части. Во-вторых, работает как уплотнение, повышая эффективность сжатия воздуха. Последней функцией масла является охлаждение механизма.
Отметим, что производители предлагают типовые вакуумные насосы, подходящие для определенной сферы применения. В частности, существуют агрегаты для установки на ассенизаторские машины, водовозы. Они позволяют быстро опорожнять и заполнять за счет образования вакуума цистерны. Разработаны такие агрегаты для канализационных систем, холодильных, морозильных установок и прочих направлений использования.
Автор статьи: Александр Шихов