Rodzaje pomp próżniowych i ich zasada działania

W różnych sferach ludzkiej aktywności wymagana jest próżnia. Termin ten opisuje stan fazy gazowej, której ciśnienie jest niższe od atmosferycznego. Jest mierzona w milimetrach rtęci lub paskali. Rozcieńczenie gazów występuje podczas wymuszonego usuwania substancji z urządzeń o ograniczonej objętości. Zaprojektowane w tym celu urządzenie techniczne nazywa się pompą próżniową. Może być używany niezależnie lub wchodzić w bardziej złożone systemy.

Zakres pomp próżniowych

Próżnia jest szeroko stosowana w różnych urządzeniach technicznych. Pozwala zmniejszyć temperaturę wrzenia wody lub cieczy chemicznych, usunąć gazy z materiałów, które wymagają zwiększonej jednorodności kompozycji, w celu stworzenia jałowych warunków przetwarzania i przechowywania. Dzięki małym wymiarom i ekonomicznemu zużyciu energii nowoczesne pompy próżniowe umożliwiają szybkie osiągnięcie głębokiego stopnia próżni. Są one wykorzystywane w różnych procesach i obszarach działalności:

• w przemyśle rafinacji ropy naftowej i przemyśle chemicznym w celu utrzymania niezbędnych warunków dla reakcji i oddzielenia powstałych mieszanin;
• podczas odgazowywania metali i innych materiałów w celu utworzenia części o jednorodnej strukturze i braku porów;
• w przemyśle farmaceutycznym i tekstylnym do szybkiego suszenia produktów bez podwyższania temperatury;
• w przemyśle spożywczym do pakowania mleka, soków, mięsa i produktów rybnych;
• w procesie odkurzania urządzeń chłodniczych i innych urządzeń o zwiększonych wymaganiach dotyczących braku wilgoci;
• do normalnego funkcjonowania automatycznych linii przenośnikowych przy użyciu próżniowych przyssawek jako chwytaków;
• na wyposażeniu laboratoriów produkcyjnych i badawczych;
• w medycynie podczas pracy aparatów oddechowych i gabinetów stomatologicznych;
• w druku do mocowania termofilów.

Zasada działania pomp próżniowych

Próżnia jest tworzona przez mechaniczne usuwanie substancji z zamkniętej przestrzeni. Technicznie jest to realizowane na różne sposoby. Zasada działania pompa próżniowa z pompą strumieniową Opiera się na ablacji cząsteczek gazu przez przepływ wody lub pary wyrzucanej z dużą prędkością z dyszy eżektora. Jego schemat zapewnia połączenie bocznego gniazda, w którym powstaje próżnia.

Zaletą tej konstrukcji jest brak ruchomych części, a wadą jest mieszanie substancji i niska wydajność.

W technice najczęściej jednostki mechaniczne. Działanie pompy próżniowej z obrotową lub ruchomą główną częścią tłokową polega na okresowym tworzeniu rozszerzającej się przestrzeni wewnątrz obudowy, napełnianiu jej gazem z rury odbiorczej i następnie wypychaniu jej przez wylot. Konstruktywne urządzenie pompy próżniowej może być jednocześnie bardzo zróżnicowane.

Główne typy pomp próżniowych

Przy wytwarzaniu urządzeń do wytwarzania próżni stosuje się metal i tworzywa sztuczne, które są odporne na działanie chemiczne pompowanego medium i posiadają wystarczającą wytrzymałość mechaniczną. Dużo uwagi poświęca się dokładności montażu węzłów i szczelności powierzchni stykowych, eliminując poślizg gazów.Oto lista głównych typów pomp próżniowych, różniących się konstrukcją i zasadą działania.

Pierścień wodny

Pompa próżniowa z pierścieniem wodnym jest jedną z opcji jednostek z pierścieniem cieczowym, wykorzystywanych do tworzenia próżni cyrkulacja czystej wody. Ma postać cylindra z wirnikiem z łopatkami, obracającym się na wale przesuniętym od środka. Przed rozpoczęciem napełniany jest płynem.

Podczas uruchamiania silnika wirnik przyspiesza wodę wzdłuż wewnętrznych ścian obudowy. Pomiędzy nim a wirnikiem powstaje sierpowaty obszar próżniowy. Wypycha gaz z wlotu pompy. Ruchome ostrza przesuwają je wzdłuż wału i wyrzucają przez wylot. Często używane są również kruszywa tego typu. do częściowego oczyszczania gazu ze względu na intensywny kontakt z wodą.

Zastosowanie płynu jako korpusu roboczego ma wiele zalet.

1. Woda obracająca się w przestrzeni między wirnikiem a obudową pompy eliminuje prawdopodobieństwo ponownego przebicia gazu, wymiany uszczelek i zmniejszenia wymagań dotyczących części precyzyjnych.
2. Wszystkie obracające się części pompy są stale myte cieczą, co zmniejsza tarcie i poprawia odprowadzanie ciepła.
3. Takie urządzenia rzadko wymagają naprawy, mają długą żywotność i zużywają minimum energii elektrycznej.
4. Praca z gazami zawierającymi krople wody i małe zanieczyszczenia mechaniczne nie wpływa negatywnie na stan techniczny urządzenia.

Ta ostatnia okoliczność jest ważna przy stosowaniu takich pomp do pompowania powietrza ze zbiorników zawierających wilgoć. Są one używane w klimatyzatorach i innych urządzeniach chłodniczych podczas opróżniania systemu przed napełnieniem ich freonem.

Łopatka obrotowa

Takie pompy mają cylindryczny korpus ze starannie wypolerowaną powierzchnią wewnętrzną i umieszczonym w nim wirnikiem. Ich osie nie pokrywają się, dlatego boczny prześwit ma inny rozmiar. Wirnik zawiera specjalne ruchome płyty, które są dociskane przez sprężyny do ciała i dzielą wolną przestrzeń na sektory o zmiennej objętości. Gdy silnik jest włączony, gazy zaczynają poruszać się w taki sposób, że zawsze powstaje podciśnienie w wlocie ssącym i nadciśnienie w głowicy ciśnieniowej.

Aby zmniejszyć tarcie są wykonane z materiały przeciwcierne lub stosować specjalne oleje o niskiej lepkości. Pompy tego typu są w stanie wytworzyć dość silną próżnię, ale są wrażliwe na czystość pompowanej cieczy lub gazu, wymagają regularnego czyszczenia i zanieczyszczenia produktu śladami smaru.

Tłok membranowy

Organem roboczym pomp tej zasady działania jest elastyczna membranazwiązane z mechanizmem dźwigniowym. Wykonany jest z nowoczesnych materiałów kompozytowych odpornych na obciążenia mechaniczne. Jego krawędzie są mocno zamocowane w obudowie, a część środkowa pod działaniem elektrycznych lub pneumatycznych kolanek napędowych, na przemian zmniejszając i zwiększając przestrzeń wewnętrznej komory.

Zmianom objętości towarzyszy absorpcja i wyrzucanie przychodzących gazów lub cieczy. Podczas wspólnej pracy w przeciwfazie dwóch membran zapewnia się ciągły tryb transferu. System zaworów kontroluje prawidłowy rozkład i kierunek przepływu. Mechanizm nie ma obracających się ani ocierających się części mających kontakt z pompowanym produktem.

Do zalety takich pomp powinien zawierać:

• brak zanieczyszczenia produktu smarem lub zanieczyszczeniami mechanicznymi;
• pełna szczelność, eliminująca wycieki;
• wysoka rentowność;
• łatwość kontroli przepływu;
• długotrwała praca w trybie suchym, która nie szkodzi strukturze;
• możliwość użycia siłownika pneumatycznego do pracy w środowisku wybuchowym.

Śruba

Podstawą działania pomp śrubowych jest przemieszczanie płynu lub gazu wzdłuż obracającej się śruby. Składają się z napędu, jednego lub dwóch wirników o spiralnej konfiguracji i stojana o odpowiednim kształcie. Wysoka precyzja produkcji części nie pozwala na powrót pompowanego medium. W rezultacie powstaje nadciśnienie na wylocie pompy i podciśnienie na wlocie.

Takie wyposażenie ze względu na wysokie wymagania jakościowe wytwarzania jest kosztowne. Nie można go długo przechowywać w trybie „suchym”.

Główne zalety takich pomp:

• jednolitość przepływu;
• niski poziom hałasu;
• zdolność do pompowania płynu z wtrąceniami mechanicznymi.

Wirowanie

Pompy próżniowe Swirl z ich konstrukcją przypominają sprzęt odśrodkowy. Mają również wirnik z łopatkami obracającymi się na centralnym wale. Główna różnica polega na lokalizacji rury odbiorczej na zewnętrznym obwodzie obudowy, a nie w obszarze osi środkowej.

Minimalny prześwit między wirnikiem a obudową zapewnia stały ruch pompowanej cieczy w wymaganym kierunku. Kruszywa tego typu są zdolne do wytworzenia wystarczająco wysokiego ciśnienia wylotowego i mają efekt samozasysania. Pompy te są łatwe w użyciu, łatwe do naprawy i sprawdziły się podczas pompowania mieszanin gaz-ciecz, ale mają niską wydajność. Są wrażliwe na wnikanie zanieczyszczeń mechanicznych, które mogą prowadzić do szybkiego zużycia wirnika.

Niezależna produkcja pompy próżniowej

Jeśli nie jesteś gotów ponieść kosztów zakupu wyposażenia fabrycznego, spróbuj zrobić pompę próżniową własnymi rękami. Użyteczne może być pompowanie powietrza z małego zbiornika strzykawka medyczna lub nieco ulepszona pompa roweru ręcznego.

Rozważmy produkcję jednostki próżniowej. ze sprężarki starej lodówki. Jest już przeznaczony do pompowania gazu i przy minimalnych naprawach może wytworzyć próżnię. Twoje działania będą niezwykle proste:

• w pewnej odległości od kompresora przeciąć piłą do metalu dwie odpowiednie rury miedziane;
• zdemontować sprężarkę wraz z obwodem zasilania lub zastąpić ją przekaźnikiem rozruchowym z nowym, analogicznie do starego;
• na miedzianej rurze wychodzącej ze skraplacza załóż wąż durityczny o odpowiedniej średnicy i połącz go z drugim końcem do pojemnika próżniowego;
• ze względu na szczelność można użyć zwykłego klipsa lub użyć skrętu drutu stalowego;
• podłącz pompę próżniową do sieci elektrycznej i po uruchomieniu powietrza z drugiej rury miedzianej upewnij się, że działa prawidłowo.

To ważne! Sprężarka lodówki nie jest przystosowana do pracy w wilgotnym środowisku, dlatego należy uważać, aby na nią nie dostała się woda.