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.