Применение вакуумных насосов, принцип их работы и разновидности

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.

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:

1. Атмосферное и получаемое давление не способны иметь разницу выше 760 мм ртутного столба.
2. Уменьшение массы воздуха при его впуске по мере того, как уровень вакуума повышается, когда компрессор имеет неизменную эффективность и давление.
3. 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.

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.

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.

Классификация вакуумных насосов по принципу работы с газом

Выделяют две основные технологии работы с газом в вакуумных насосов:

• Перекачка газа
• Улавливание газа

Насосы работающие по технологии перекачки газа подразделяются на кинетические насосы и насосы объемного вытеснения.

Кинетические насосы работают по принципу передачи импульса молекулам газа от высокоскоростных лопастей для обеспечения постоянного перемещения газа от входного патрубка насоса к выходному. Кинетические насосы обычно не имеют герметичных вакуумных камер, но могут достигать высоких коэффициентов сжатия при низких давлениях.

Насосы объемного вытеснения работают путем механического улавливания объема газа и перемещения его через насос. В герметичной камере газ сжимается до меньшего объема при более высоком давлении и после этого, сжатый газ вытесняется в атмосферу (или в следующий насос).

Обычно кинетические и объемные работают последовательно для обеспечения более высокого вакуума и расхода. Например, очень часто турбомолекулярный (кинетический) насос поставляется собранным последовательно с винтовым (объемным) насосом в единую установку.

Насосы работающие по технологии улавливания газа, захватывают молекулы газа на поверхностях в вакуумной системе. Данные насосы работают при меньших расходах, чем перекачивающие насосы, но при этом могут создавать сверхвысокий до торр, и безмасляный вакуум. Улавливающие насосы работают с использованием криогенной конденсации, ионной реакции или химической реакции и не имеют движущихся частей.

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.

Водокольцевые системы

Автономные вакуумные системы на базе водокольцевых вакуумных насосов

Основная трудность, с которой сталкиваются пользователи водокольцевых вакуумных насосов – это подвод и отвод рабочей жидкости. При подключении в качестве источника водопроводный сети потребляется большое количество воды. Для рационального использования рабочей жидкости используются частично замкнутые или полностью замкнутые контуры. В таких контурах могут быть установлены различные теплообменные аппараты c автоматической регулируемой подачей хладагента, что делает такую систему практически автономной. Чаще всего используют следующие способы обвязки:

Проточная система

1. Вакуумный насос.
2. Сепаратор.
3. Клапан подвода рабочей жидкости.
4. Клапан отвода рабочей жидкости.
5. Антикавитационный клапан.

Универсальный способ подключения, подойдет для любого применения. Рабочая жидкость подается в насос из сети и сливается в канализацию. Рекомендован, когда рабочая жидкость имеется в достаточном количестве и невозможно ее загрязнение перекачиваемым газом. Давление подачи рабочей жидкости должно быть не менее, чем на 1 Бар, выше максимального давления на всасывании насоса.

Недостатки проточной системы

Постоянный расход рабочей жидкости.

Система с частичной рециркуляцией

1. Вакуумный насос.
2. Сепаратор.
3. Клапан подвода рабочей жидкости.
4. Клапан отвода рабочей жидкости.
5. Регулировочный клапан оборотной жидкости.
6. Термометр оборотной жидкости.
7. Антикавитационный клапан.

В системах с частичной рециркуляцией в жидкостное кольцо рабочая жидкость поступает из отделителя рабочей жидкости. При откачке газов высокой температуры необходимо использовать отделитель рабочей жидкости большого объема, либо дополнительно подводить рабочую жидкость из сети (оба водяных потока смешиваются перед вакуумным насосом для поддержания требуемой температуры). Эти способы позволяют экономить рабочую жидкость и уменьшить эксплуатационные затраты.

Недостатки системы с частичной рециркуляцией

• Относительно большие габариты.
• Необходимость контролировать температуру рабочей жидкости.

Замкнутая система

1. Вакуумный насос.
2. Сепаратор.
3. Теплообменный аппарат.
4. Клапан подвода хладагента.
5. Клапан отвода хладагента.
6. Термометр оборотной жидкости.
7. Антикавитационный клапан.

В рециркуляционной системе подачи вся рабочая жидкость, подводимая в вакуумный насос, поступает из отделителя жидкости. Перед подачей в насос она охлаждается в теплообменнике, что позволяет защитить насос от перегрева и не использовать дополнительный подвод.

Преимущества замкнутой системы

• В качестве рабочей жидкости могут использоваться различные химические вещества.
• Допускается попадание и конденсация в жидкость химических веществ.
• Возможно обеспечить более низкую температуру рабочей жидкости.

Недостатки замкнутой системы

• Сложная конструкция.
• Относительно большие габариты.

Вакуумные системы Robuschi

Итальянская компания Robuschi производит типовые вакуумные системы серии KRVS на базе водокольцевых насосов RVS. Существуют различные модификации:

/P – система с частичной рециркуляцией рабочей жидкости. При таком способе обвязки отсутствует система охлаждения и всё ещё требуется подвод «свежей» рабочей жидкости, но в значительно меньших количествах, чем в открытом контуре.

Вакуумные системы ERSTEVAK

Наша компания занимается проектированием и производством нестандартных вакуумных систем на базе водокольцевых насосов по техническому заданию заказчиков. Под заказ могут быть выполнены системы в специальном материальном исполнении, с использованием различных рабочих жидкостей, системы для агрессивных и взрывоопасных сред. Также доступны исполнения с несколькими насосами и интеллектуальной программируемой системой управления для полной автоматизации технологических процессов.

Обращайтесь к инженерам компании за консультацией — мы подберем водокольцевую систему под Ваше применение.

Как работает ВУТ

Базисный принцип работы усилителя тормозов на вакууме –
различие напора в секторах, обеспечиваемое усилием клапана. При неактивности
прибора напор в обоих секторах одинаковый – он соответствует давлению,
обеспечиваемому вакуумным источником. Но когда шофер жмет на остановочную
педаль, следящий клапан испытывает усилие от толкателя и блокирует
соединительный канал обоих секторов.

Но клапан продолжает двигаться, и атмосферный сектор через канал
взаимодействует с внешней средой. Как следствие, в ваккумном секторе напор не
меняется, а в воздушном происходит разрежение. Разность напора в секторах
настолько сильно надавливает на шток поршня головки тормозного цилиндра, что он
перемещается. При завершении торможения сектора снова объединяются, и напор там
становится одинаковым. На мембрану воздействует обратная пружина, заставляя ее
возвращаться в первоначальное состояние.

Работа
«вакуумника» находится в прямой зависимости от мощности нажатия на рычаг
тормоза. Таким образом, чтобы механизм работал лучше, водитель все равно должен
сильнее жать на тормоз.

Схема работы тормозной системы с вакуумным усилителем тормозов и АБС

В целях более высокой результативности функционирования вакуумного усилителя
тормозов монтируют пневматический прибор для торможения в экстренных ситуациях.
Один датчик в его конструкции измеряет скорость движения штока, другой
определяет уровень разрежения. При нехватке вакуума в отсеке об этом сообщит
датчик.

При использовании колодки воздействуют на диски тормозов. Материалы накладок на
колодки подбираются очень тщательно, но, несмотря на это, чтобы прижать их к
дискам, требуется приложить немалые усилия, сопоставимые с давлением на педаль
мужчины весом не менее 80 кг. Но и ему придется приложить немалую силу для
остановки авто, тем более что надавливать приходится одной ногой.

Дело в том, что мощность автомобильных
тормозов во много раз выше, чем мощность двигателя. Конечно, гидравлика
способствует снижению усилия нажима на педаль тормоза, но все же без
дополнительных приспособлений оно продолжает оставаться достаточно высоким.

Так, в гоночных автомобилях Формулы-1 гонщики
прикладывают к педали усилие, превышающее 150 кг. Обычные водители, управляющие
машинами на дорогах, не обладают такой физической силой.

В связи с этим в начале семидесятых годов 20 века многие легковые автомашины
начали оснащать ВУТ. Благодаря этой инновации необходимый нажим многократно
уменьшается. Его можно еще в большей степени снизить, но так педаль тормоза не
сможет успевать передавать информацию через тормозные колодки по направлению к
дискам – торможение ускорится, и снизится управляемость автомашиной.

Использование энергии вакуума, возникающего во впускном коллекторе мотора –
наиболее очевидный и результативный метод облегчения усилия шофера при нажиме
на тормоз. Но у него имеется один существенный недостаток, связанный с
особенностью функционирования. Эффективность усиления находится в прямой
зависимости от величины давления воздуха. Чем ниже давление, тем ниже и степень
усиления – то есть, шоферу придется сильнее выжимать педаль остановки
транспортного средства.

Как сделать вакуумный насос – подготовка и план работ

Изготовить агрегат для использования в быту своими руками достаточно просто. Хорошим вариантом самодельного прибора станет вакуумный насос из компрессора от холодильника. Для изготовления потребуется подготовить:

• Компрессор от холодильника;
• Фольга из латуни;
• Стальной уголок, размером 2,5×2,5 см;
• Устойчивые к воздействию масел трубки;
• Кусок линолеума;
• Сварочный аппарат и плоскогубцы;
• Паяльник и ножовка для работы с металлом.

Процесс изготовления насоса своими руками выглядит следующим образом:

1. Вначале потребуется спилить верхнюю часть компрессора ножовкой;
2. Далее нужно извлечь мотор, подвешенный на пружинах внутри корпуса;
3. После этого необходимо соединить медные трубки из корпуса с подготовленными трубками, имеющими устойчивость к маслу. При этом трубки должны состыковаться с плюсом и минусом на моторе. Лишние части потребуется срезать;
4. Разрезанный корпус нужно оборудовать крышкой. В закрытом положении между крышкой и корпусом должны оставаться открытые стыки, чтобы масло могло стекать вниз. Крышку лучше всего изготовить из фольги, применив паяльник. Внешнюю часть элемента нужно обить линолеумом, а к внутренней поверхности прикрепить ребра жесткости.

Существующие разновидности вакуумных насосов

Лопастные

Производительность таких устройств выше, чем у насосов другого типа. Они небольшие и компактные, подходят для создания вакуума среднего уровня и улавливают пары еще до их соприкосновения с насосом.

Работают ротационные лопастные насосы на масле. За его счет достигается идеальная герметичность. Оно смазывает движущиеся детали и обеспечивает достаточный уровень теплоотдачи, чтобы вакуумный насос охладился.

Они отличаются:

• Доступной стоимостью;
• Удобством в использовании;
• Высокой производительностью и уровнем вакуума около 1000 мбар.

Но для нормального функционирования устройства не обойтись без регулярного техобслуживания

Особенно важно контролировать количество масла, иначе детали быстро износятся. Менять масло следует после 3000 часов использования

Мембранные

Они проявляют повышенную устойчивость к агрессивной среде. Поэтому их можно использовать для работы с кислотой, вязкими и коррозионными веществами.

Благодаря этой особенности устройства активно используют в производстве продуктов питания и косметических средств. Они помогают перекачивать жидкости, кремы и гели, а также помогают обрабатывать летучие соединения.

Мембранные насосы относятся к сухим насосам. Поэтому они не нуждаются в использовании смазочных жидкостей, а стоимость обслуживания будет ниже, чем в случае с лопастными. Приборы этого типа могут длительное время работать без перерыва, но с низким уровнем вакуума, по сравнению с ротационными насосами.

Жидкокольцевые

Их работа основана на подаче жидкости, высушивающейся на стенках насоса. При этом образуется кольцо, обеспечивающее оптимальный уровень герметичности.

Выбрать жидкокольцевой насос следует за такие особенности:

1. Это сухой насос.
2. Обладает повышенной устойчивостью к коррозии.
3. Повышенную мощность.
4. Большие габариты.

Они малочувствительны к прохождению жидкостей, твердых частиц и паров. Их можно использовать во время работы с веществами, склонными к взрыву или чувствительными к высоким температурам.

В случае максимального расхода в 30000 м3/ч одновременно снижается и увеличивается давление.

Турбомолекулярные

Они способны достигать высокого давления, а расход колеблется в пределах 50-5000 л/с. Функциональные особенности таких насосов напоминают компрессор. Двигатель заставляет лопасти быстро вращаться и вытолкнуть достаточное количество воздушной смеси.

Агрегаты незаменимы для работы магнитных подшипников. Они помогают достичь оптимальной скорости вращения. Турбомолекулярные устройства функционируют без использования масла. Из-за сложности конструкции стоимость устройств повышенная, и владелец дополнительно тратит деньги на особое обслуживание. Откачка зависит от типа газа. Процесс замедляется, если возникла необходимость в удалении легких газов.

Устройство ВУТ

ВУТ и основной цилиндр тормоза составляют автомобильную
тормозную систему. Вакуумный усилитель помещен в двигательном отсеке и состоит
из:

• оболочки;
• мембраны на два сектора;
• обратного (следящего) клапана;
• толкателя следящего клапана, объединенного с тормозной педалью;
• штока поршня главного тормозного цилиндра;
• возвратной пружины толкателя.

Схема вакуумного усилителя тормозов представлена ниже:

Схема вакуумного
усилителя тормозов

Элементы вакуумного усилителя тормозов заключены в стальной кожух, по форме
напоминающий цилиндр. Корпус прибора состоит из двух камер (секторов), их
взаимодействие происходит при помощи резиновой диафрагмы. Она оснащена особым
«пятаком», толкающим шток поршня основного тормозного цилиндра. Вверху – в
месте расположения цилиндра тормозов, помещена вакуумная (безвоздушная) камера,
где поддерживается разрежение. Внизу, недалеко от тормозного рычага, находится
атмосферная (воздушная) камера.

Обратный канал объединяет вакуумный
сектор с воздушным. Диафрагма при перемещении двигает поршень, и тормозная
жидкость течет к цилиндрам тормозного устройства на автомобильных колесах – это
касается работающих на бензине автомобилей.

Регулировку разрежения в работающих на дизельном топливе моторах обеспечивает
электровакуумный насос – в его отсутствие система не будет функционировать
исправно. Коллектор впуска не может дать достаточно разрежения. Если ДВС
заглохнет, или сломается электровакуумный насос, возвратный клапан разъединит
ВУТ с источником разрежения, и тормоза функционировать не будут.

Кстати, сейчас можно встретить и бензиновые транспортные средства, оснащенные
электровакуумным насосом – с ним усилитель работает еще лучше. Насос также
поддерживает функционирование электроники. В частности, если рассмотреть
систему ESP, делающую автомашину устойчивой в поворотах, ее функционирование
обеспечивает как раз вакуумный электрический насос.

Электрический вакуумный
насос

К разновидностям этого прибора относится гидровакуумный усилитель тормозов,
являющийся механизмом установки привода гидравлики. Также, чтобы сделать
экстренное торможение более функциональным, вакуумник может включать работающий
от электромагнита привод штока.

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

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.

https://youtube.com/watch?v=bwqR2VPRlgA

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.

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.

Функции вакуумного усилителя

Вакуумный помощник – это прибор, повышающий давление на
тормозные поршни, заставляя сильнее взаимодействовать колодки тормоза с
барабаном или диском. Благодаря этому механизму тормозить машине легче и
удобнее, а тормозной путь автомобиля уменьшается, что может быть критично в
экстренных ситуациях.

Усилие,
передающееся шофером через рычаг на основной тормозной цилиндр, увеличивается
приблизительно в три-пять раз – его величина зависит от устройства ВУТ.

Он бывает однокамерным и многокамерным, при этом механика
функционирования и основные конструкционные части всех вакуумных усилителей
практически одинаковы. Здесь будет рассмотрена лишь наиболее часто
встречающаяся на практике и несложная конструкция.

Снятие ВУТ, если требуется ремонт

Когда после диагностики вы обнаружили, что усилителю нужен ремонт, и вы четко, знаете, его строение, а также всю механику работы с ним, то можно приступать к снятию устройства:

1. Сначала нужно обзавестись ремкомплектом.
2. Ознакомится с мануалом вашего авто, чтобы точно знать конструкцию ВУТ.
3. Если в моторном отсеке имеется обивка, и пластиковая накладка, предохраняющая вакуумник, то снимаем их.
4. Под рулевым валом разъединяем тягу привода усилителя от тормозной педали.
5. Ключом на 17 откручиваем устройство от тормозного цилиндра. Далее, от штуцера убираем трубку, чтобы не получилось изгибов шланг, слегка наклоняем вперед тормозной цилиндр.
6. Убираем провод стоп-сигнала, а потом ключом на 13 снимаем болты, чтобы высвободить ВУТ. Для успешного снятия, палец соединяющий усилитель и педаль вытаскиваем. После чего устраняем две гайки на креплении кронштейна.
7. Теперь приступаем к ремонту вакуумника.

Стоит понимать, если вы неспособны самостоятельно провести ремонт лучше доверить это дело опытному механику или просто заменить, на новое устройство.

Принцип работы помпы для откачки воздуха

С помощью этих устройств устраняют воздух из герметичных емкостей. Это способствует изменению объема полостей замкнутой системы и создается вакуум. Способ откачивания у разных агрегатов отличается.

Работа большинства приборов основана на принципе вытеснения. Поэтому их производительность зависит от герметичности камеры. Чтобы улучшить этот показатель прибегают к технологии уплотнения.

В приборах есть механический фильтр, не допускающий проникновение пыли и мелких элементов внутрь. Приборы работают на основании трех этапов с использованием отдельных масляных, воздушных и выхлопных фильтров.

Второй вид рассчитан на всасываемый воздух, а третий используется, чтобы убрать масляные пары из выхлопных газов.

Насосы для откачки воздуха из герметичных емкостей помогают избавиться от лишнего воздуха и снизить давление. При этом он отделяет определенное количество воздуха и перемещает его к патрубку.

Особенности работы

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.