Вакуумная помпа для воздуха

Содержание

Экономные системы для обогрева помещений постепенно вытесняют отопление газом, электричеством и твердым топливом. Воздушный тепловой насос – это одно из альтернативных и экономных решений. Воздушный насос популярен в системе отопления жилых помещений, которые сделаны по принципу наименьших затрат тепла и введения технологий по сбережению энергии.

Воздушные устройства используют практически во всех отраслях, в том числе в производстве автомобилей. Производители автомашин для снижения пагубного влияния выхлопных газов на экосистему устанавливают насос вторичного воздуха.

Особенности теплового насоса для воздуха

Основное отличие насоса – способ генерации тепла. Большая часть систем отопления используют энергоносители. А воздушные насосы для обогрева и обеспечения горячей воды основную часть энергии берут непосредственно из природных ресурсов. Таким образом, воздушные устройства для отопления экономно потребляют энергию и наносят меньший вред окружающей среде.

Устройство включает в себя два блока: один размещен снаружи, другой – внутри. Много общего такое устройство имеет с кондиционерами и сплит-системами. Даже при такой схожести, можно выделить ряд весьма существенных отличий:

  1. Воздушные насосы экономят электричество намного больше, чем кондиционеры инвенторного типа.
  2. Система воздух-воздух выигрывает у кондиционеров по нагреву дома, так как он сделан именно для этой цели. Есть устройства, что охлаждают воздух, но тогда они уступают кондиционерам.

Воздушные тепловые насосы требуют выполнения определенных условий, чтобы их использование было экономически оправдано. Для этого потребуются первоначально немалые затраты. Также стоит помнить, что эффективная работа насосов для воздуха зависит от правильного расчета и выбора устройства.

Перед приобретением такого аппарата стоит обратить внимание на такие параметры:

  • мощность;
  • производитель;
  • цена оборудования и последующего монтажа.

При выборе такой установки ознакомьтесь с дополнительными возможностями. Например, устройство не только нагревает, но и охлаждает воздух. Существуют воздушные насосы с емкостями, которые служат для нагрева воды для систем водоснабжения.

Устройство воздушно-вакуумного насоса

Все вакуумные аппараты можно рассматривать, как подобие компрессоров, что при работе уменьшают давление, а не нагнетают его.

Воздушно-вакуумный насос

Вакуум, который создает насос для откачки воздуха, получается впоследствии принудительного удаления молекул воздуха из герметично закрытой камеры устройства. Особенностью оборудования является то, что ни один аппарат не в состоянии изменить давление ограниченной системы больше, чем на один показатель номинального атмосферного давления.

Принцип работы вакуумного насоса для воздуха

Основная задача данных устройств – откачивать газ (воздух) из герметично закрытой рабочей емкости (камеры). При откачке воздуха меняется объем полостей замкнутой системы, в результате чего создается вакуум. А каким именно образом откачивают насосы, зависит от типа устройства.

Большинство вакуумников для воздуха работают по принципу вытеснения. А это значит, что от герметичности камеры напрямую зависит качество работы устройства. Для того, чтобы сделать камеру более герметичной, производители используют технологии уплотнения. Обязательным в любом устройстве является механический фильтр, который препятствует попаданию пыли и мелких частиц.

Есть три этапа фильтрации, каждый их которых нуждается в отдельном фильтре:

  • масляный;
  • воздушный – на воздух, который всасывается;
  • выхлопной, который убирает пары масла из выхлопных газов.

Виды вакуумных насосов для воздуха

Насосы разделяют, исходя из их конструктивных особенностей. Устройства бывают струйные, механические, сорбционные, и магнитозарядные.

Механические насосы для вакуума наиболее популярны в быту и мелкой промышленности. Их разделяют на следующие группы:

  1. Пластинчато-роторные.
  2. Спиральные.
  3. Винтовые.
  4. Диафрагменные.

Сухой винтовой вакуумный насос

Каждая группа вакуумных аппаратов имеет свои преимущества, особенности конструкции, тип используемой жидкости и т.д.

Пластинчато-роторные устройства могут работать при больших температурах, устойчивы к водяному пару. При всем этом, такие аппараты компактны, имеют большую продуктивность откачки воздуха и минимальный расход электрической энергии.

Водокольцевые аппараты работают в самых неблагоприятных условиях и считаются самыми выносливыми. Они перекачивают загрязненный воздух при помощи особого фильтра, который делает грубую очистку воздуха от основных загрязнений.

Спиральные и мембранные устройства имеют максимальную эффективность работы, так как создают высокий вакуум. Их конструкция позволяет работать с химическими газами и парами, при условии, если главные части устройства покрыты защитным покрытием.

Винтовые агрегаты обладают наибольшим ресурсом работы, ведь в их составе нет конденсаторов и для нормальной работы им не надо масла.

Воздушные устройства для велосипеда

Насос для велосипеда – главный аксессуар после велошлема, без которого не стоит выезжать даже с целью обкатки нового «коня».

Насосы для амортизатора и воздушной вилки

Устройства для вилок (аппараты высокого давления) – это незаменимая вещь для профессиональных велосипедистов. Главным заданием насоса является подкачивание воздушной вилки или амортизатора. Владельцы такой техники утверждают, что при помощи таких устройств можно изменить жесткость амортизаторов велосипеда для своего стиля езды.

Большинство видов имеют манометр, по шкале которого весьма удобно рассчитать давление, в итоге вилка накачается до необходимой отметки.

Огромным плюсом устройства является то, что при необходимости его вполне можно использовать для накачивания покрышек.

Ручной насос

Ручные устройства делятся на два вида: с интегрированной головкой и со шлангом.

Читайте также:  Токарный станок по дереву советского производства

Устройство со шлангом оборудовано отдельной трубкой для соединения с ниппелем камеры. Преимущество насоса – низкая стоимость, а вот главный недостаток – соединения, которые могут пропускать воздух.

Аппараты с интегрированной головкой оборудованы резиновой вкладкой в боковом отверстии, которая служит уплотнителем ниппеля по кругу. Часто при соединении эта вкладка сжимается рычажком на головке. Так как резинка надежно уплотняет и крепко соединяет, данный тип изделий делает работу качественно.

Ручной воздушный насос

Простой ручной аппарат состоит из войлочного или пластмассового поршня чашевидной формы. Двигая поршень вперед, воздух прижимает стенки так же, как запорный клапан. Таким устройством воздух толкать можно лишь вперед до противоположного конца.

Эффективными считают устройства двойного действия. Их поршень герметичен с обеих сторон в цилиндре и нагнетает воздух, как помпа, при обоих ходах – вперед и назад.

Как сделать мини воздушный компрессор своими руками? (видео)

Вакуумные насосы получили широкое распространение в самых различных отраслях промышленности и науки. Основное применение вакуумных насосов это удаление воздуха или газа из герметично замкнутого объема и создания в нем разряжения . Мы рассмотрим наиболее распространенные типы, характеристики вакуумных насосов их принцип работы и основные применения.

Классификация насосов по диапазону давления

Вакуумные насосы классифицируются по диапазону рабочих давлений на :

  • первичные (форвакуумные ) насосы,
  • дожимные насосы
  • вторичные насосы.

В каждом диапазоне давлений применяются различные типы вакуумных насосов, отличающихся друг от друга по конструкции. Каждый из этих типов имеет свое преимущество по одному из следующих пунтков: возможный диапазон давления, производительность, цена и периодичность и простота технического обслуживания.

Независимо от конструкции вакуумных насосов, основной принцип работы один и тот же. Вакуумный насос удаляет молекулы воздуха и других газов из вакуумной камеры (или из выходного патрубка вакуумного насоса более высокого давления , при подключении последовательно).

При уменьшении давления в камере, последующее удаление дополнительных молекул становится экспоненциально сложнее . Поэтому промышленные вакуумные системы должный охватывать большой диапазон давлений от 1 до Торр. В научной сфере данный показатель достигает торр или ниже.

Выделяют следующие диапазоны давления:

  • Низкий вакуум:> от атмосферного давления до 1 торр
  • Средний вакуум: от 1 торр до 10-3 торр
  • Высокий вакуум: 10-3 торр до 10-7 торр
  • Сверхглубокий вакуум: от 10-7 торр до 10-11 торр
  • Экстремальный высокий вакуум: 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.

Типы вакуумных насосов в зависимости от конструкции

В зависимости от конструкции вакуумные насосы можно разделить на масляные(мокрые) и сухие (безмасляные), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе перекачки.

В зависимости от конструкции вакуумные насосы можно разделить на масляные(мокрые) и сухие (безмасляные), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе перекачки.

В конструкции мокрого насоса используется масло или вода для смазки и / или герметизации. Данная жидкость может загрязнять перекачиваемый газ. Сухие же насосы не имеют жидкости в проточной части и зависят от уплотненных зазоров между вращающимися и статическими частями насоса. В качестве уплотнения чаще всего используют полимер (PTFE) или диафрагму для отделения механизма насоса от перекачиваемого газа. Сухие насосы снижают риск загрязнения системы масла по сравнению с мокрыми насосами.

В качестве первичных (форвакуумных ) насосов чаще всего используются следующие конструкции, описанные ниже.

Первичный форвакуумный насос. Принцип работы. Варианты конструкций

Маслозаполненный ротационный лопастной насос

В ротационном лопастном насосе газ поступает во входное отверстие и захватывается эксцентрично установленным ротором, который сжимает газ и передает его в выпускной клапан Подпружиненный клапан позволяет выпускать газ при превышении атмосферного давления. Масло используется для герметизации и охлаждения лопастей. Давление, достигаемое с помощью роторного насоса, определяется количеством ступений. Двухступенчатая конструкция может обеспечивать давление 1 ×10-3 мбар. Производительность составляет от 0,7 до 275 м3/ч.

Водокольцевой вакуумный насос. Конструкция и принцип работы

Водокольцевой насос сжимает газ с помощью вращающегося рабочего колеса, расположенного эксцентрично внутри корпуса насоса. Жидкость подается в насос и посредством центробежного ускорения образует движущееся цилиндрическое кольцо. Это кольцо создает серию уплотнений в промежутках между лопастями рабочего колеса, которые и являются камерами сжатия . Эксцентриситет между осью вращения рабочего колеса и корпусом насоса приводит к уменьшению объема между лопатками рабочего колеса и тем самым к сжатию газа и выпуска его его через выходной патрубок. Этот насос имеет простую, прочную конструкцию, так как вал и рабочее колесо являются единственными движущимися частями. Водокольцевой насос имеет большой диапазон мощности и может обеспечивать давление 30 мбар при использовании воды температурой 15 ° С. При использовании других жидкостях возможны и более низкие давления. Диапазон доступных производительностей от 25 до 30 000 м3/ч.

Читайте также:  Каким прибором измеряют ветер

Диафрагменный вакуумный насос

На диафрагменных насосах используется гибкая диафрагма, которая соединена с штоком и попеременно перемещается в противоположных направлениях, так что газ попадает в пространство над диафрагмой и полностью заполняет его. Затем впускной клапан закрывается , а выпускной клапан открывается, чтобы выпустить газ.

Диафрагменный вакуумный насос компактный и очень легко обслуживается. Срок службы диафрагм и клапанов обычно составляет более 10 000 часов работы. Диафрагменный насос используется для поддержки небольших турбомолекулярных насосов в чистом, высоком вакууме. Это насос малой мощности, широко используемый в научно-исследовательских лабораториях для подготовки проб. Типичное предельное давление 5 ×10-3 мбар. Производительность от 0,6 до 10 м3 / ч (от 0,35 до 5,9 фут3 / мин).

Спиральный вакуумный насос

Основными элементами насоса являются спиральные ротор и статор. Расширенный газ попадает в большие круглые пространства, которые сужаются, при достижении центра спирального вращающегося ротора. Уплотнение из полимера PTFE обеспечивает герметичность между спиральными элементами насоса без использования масла в перекачиваемом газе. Достигаемое давление 1 × мбар. Производительность от 5 до 46 м3/ч.

Дожимные (бустерные) насосы

Двухроторный вакуумный насос

Двухроторные насосы в основном используется в качестве дожимных (бустерных) насосов и предназначены для удаления больших объемов газа. Два ротора, не касаясь друг друга, вращаются, чтобы непрерывно передавать газ в одном направлении через насос. Это повышает производительность первичного / форвакуума насоса, увеличивая скорость откачки примерно 7: 1 и улучшает окончательное давление, примерно 10: 1. Бустерные насосы могут иметь два или более роторов. Типичное предельное давление Кулачково-зубчатый насос

Кулачково-зубчатый насос имеет два кулачка , которые вращаются в противоположные друг другу стороны. Схема работы вакуумного насоса аналогична роторному насосу, за исключением того, что газ передается в осевом направлении, а не сверху вниз. Очень часто кулачковый и двухроторный насосы применяются в комбинации. На одном общем валу устанавливаются ступени роторов и ступени кулачков. Данный тип насосов предназначен для суровых промышленных условий и обеспечивает высокую производительность. Типичное предельное давление 1 × 10-3 мбар. Производительность же составляет от 100 до 800 м3/ч.

Винтовой насос

Основными рабочими органам агрегата являются два вращающихся винта, которые не касаются друг друга. Вращение переносит газ с одного конца на другой. Винты сконструированы таким образом, что по мере прохождения газа через них пространство между ними становится меньше и газ сжимается, тем самым вызывая пониженное давление на входе. Этот насос обладает высокой производительностью. Винтовой насос может работать со средами, содержащими жидкость и включения , а также хорошо работает при суровых условия. Типичное предельное давление составляет около 1 × 10-2 Торр. Производительность может достигать 750 м3/ч.

Вторичные (высоковакуумные) насосы

Турбомолекулярный насос

Турбомолекулярные насосы работают путем переноса кинетической энергии в молекулы газа с использованием высокоскоростных вращающихся угловых лопастей, которые продвигают газ на высоких скоростях. Скорость вращения наконечника лопастей обычно составляет 250-300 м/ с. Получая импульс от вращающихся лопастей, молекулы газа, перемещаются к выпускному отверстию. Турбомолекулярные насосы обеспечивают низкое давление и имеют невысокие параметры производительности. Типичное предельное давление составляет 7,5 х 10-11 Торр. Диапазон производительности от 50 до 5000 л/с. Ступени накачки часто сочетаются со ступенями торможения, что позводяет турбомолекулярным достигать более высоких давлений (> 1 торр).

Диффузионные паромаслянные насосы

Паровые диффузионные насосы передают кинетическую энергию молекулам газа с использованием высокоскоростного нагретого масляного потока, который перемещает газ из входа в выпускное отверстие. Тем самым обеспечивает пониженное давление на входе. Данная конструкция является довольно устаревшей. В значительной степени они вытесняются на рынке более удобными сухими турбомолекулярными насосами. Диффузионные паромаслянные насосы не имеют движущихся частей и обеспечивают высокую надежность. Данный вакуумный насос обладает низкой ценой. Предельное давление менее 7,5 х 10-11 Торр. Диапазон производительности 10 — 50 000 л/с.

Криогенный насос

(сухой, технология улавливания газа)

Криогенные насосы работают путем захвата и хранения газов и паров, а не перекачки их через себя. Данный тип насосов используетт криогенную технологию для замораживания или улавливания газа на очень холодной поверхности (криоконденсация или абсорбция) при температуре 10 ° К до 20 ° К (минус 260 ° С). Эти насосы очень эффективны, но имеют ограниченную емкость для хранения газа. Собираемые газы / пары должны периодически удаляться из насоса, нагревая поверхность. Откачиваются они с помощью другого вакуумного насоса. Этот процесс также известен как регенерация. Криогенные насосы требуют установки дополнительной компрессорной системы охлаждения для создания холодных поверхностей. Эти насосы могут достигать давления 7,5 х 10-10 Торр и имеют диапазон производительности от 1200 до 4200 л/с.

Основные производители вакуумных насосов

Вакуумный насос купить можно производства следующих изготовителей

Для осуществления большинства химических процессов требуется создать определенные условия, одним из которых является отсутствие давления внутри отдельной системы. В ее основе лежит вакуумный насос. Это устройство применяется во множестве сфер производства: химическая, нефтегазовая и другие виды промышленности, где посредством него в замкнутой системе откачивается воздух, тем самым доводя уровень давления до нуля.

Вакуумный насос работает по следующему принципу: его движущаяся часть периодически изменяет объем внутренней камеры. На современном рынке представлено достаточно широкое разнообразие подобных устройств, отличающихся конструкцией, предназначением, рядом технических параметров и так далее. К примеру, рабочая часть имеет несколько вариантов исполнения в зависимости от вида насоса.
Именно поэтому, стоит рассмотреть, какие изделия бывают и в чем заключаются особенности каждого из них.

Виды вакуумных насосов

Сегодня на рынке можно встретить следующие виды вакуумных насосов:

Пластично-роторный с масляным уплотнителем

Данный насос обладает преимуществом перед остальными подобными агрегатами в том, что он создает вакуум в диапазоне от 0,1 до 800 мБар. При этом за один час работы устройство откачивает от 4-х до 1600 куб.м. воздуха.

Читайте также:  Жидкость для воронения оружия

В основе насоса лежит ротор. Именно он отвечает за откачивание воздуха. К ротору прикреплены 2 пластины, прижатые к боковым стенкам посредством пружин.

Самым популярным считается двухступенчатый пластично-роторный насос. Благодаря наличию 2-х камер (воздух подается сначала в первую, а затем поступает во вторую, после чего попадает в выходной коллектор), такой агрегат создает более разреженную среду. Однако и одноступенчатые насосы находят свое применение.

Сухой пластинчато-роторный или безмасляный

Создаваемый насосом вакуум находится в пределах 100-1013 мБар. За час агрегат выкачивает от 3-х до 500 куб.м. воздуха. Особенностью такого устройства является то, что для его работы не требуется масло. То есть, весь откачанный воздух не загрязняется дополнительно масляными парами. Кроме того, не нужно регулярно обрабатывать элементы конструкции смазкой.

В последнем как раз и кроится основной недостаток подобных насосов. В первую очередь отсутствие смазки сказывается на производительности. Кроме того, агрегат быстрее нагревается, а значит, его следует на время отключать для остывания. И, в конце, владельцу приходится часто менять рабочие лопатки.

Применяется сухой пластинчато-роторный насос в основном в тех сферах, где необходимо исключить возможность попадания капель масла на продукцию (пищевое производство, типография и так далее).

Кулачковые

Кулачковые насосы способны создавать вакуум до 200 мБар. Их производительность составляет 950 куб.м./ч. Такие наносы откачивают воздух при помощи 2-х «кулачков», вращающихся друг относительно друга. Между ними движется рабочая среда.

Как и предыдущие, кулачковые насосы не требуют смазки. Поэтому имеют аналогичные ограничения: быстро нагреваются, частая замена элементов и низкий уровень создаваемого вакуума.

Водокольцевые

За час водокольцевые агрегаты выкачивают до 300 куб.м. воздуха, создавая вакуум в пределах от 33 до 1013 мБар. Они отличаются простой конструкцией и способны работать с загрязненными и опасными потоками.
Несмотря на то что подобные насосы являются первым подобным изобретением, они до сих не вышли из употребления. При этом для их работы требуется подача воды и достаточно большое количество электроэнергии.

Конструкция агрегата включает в себя круглый барабан, в котором располагается ротор с насаженными лопатками. Для работы насоса необходимо частично заполнить этот барабан водой. Когда он включается, жидкость под действием центробежной силы распределяется по стенкам.

Сам ротор находится на некотором расстоянии от центральной части барабана, благодаря чему около него образуется полость, разделяемая лопатками на несколько ячеек. После запуска насоса ротор начинает двигаться, за счет чего возникает между указанными ячейками разница давления, благодаря которому воздух всасывается.

Поршневые

Поршневые насосы обычно имеют компактные размеры. Производительность таких агрегатов измеряется в литрах за минуту и находится в диапазоне 3,3-78. Несмотря на свои габариты, поршневые насосы создают довольно неплохой уровень вакуума, а также способны заменить компрессор.

Среди недостатков подобных устройств выделяют высокий уровень шума, создаваемый при работе. Кроме того, поршни, которые отвечают за изменение давления, достаточно быстро выходят из строя. Сферой применения таких насосов обычно являются исследовательские разработки.

Как выбрать вакуумный насос


При выборе вакуумного насоса следует уделять внимание его основным характеристикам:

Давление

В параметрах насоса указывается 3 типа давления:

  • Давление у выхода, или предварительный вакуум. Этот показатель является важным вначале работы.
  • Рабочее. Представляет собой входной показатель, определяемый в зависимости от конкретных условий, в которых проводится работа.
  • Конечное, или предельное. Уровень давления, получаемый в закрытых емкостях.

Скорость

Он показывает количество объема выкачиваемого воздуха за единицу времени при заданном давлении.

Объем жидкости, необходимой для охлаждения насоса.

Расход энергии

Этот показатель демонстрирует как уровень потребления электроэнергии, так и количество жидкости, идущей на охлаждение.

Определяясь с выбором насоса, в первую очередь необходимо понять, для каких конкретных целей аппарат будет использоваться. Также важно выяснить, какое требуется давление, и с какими объемами воздуха устройство станет работать.

К примеру, поршневые насосы отличаются достаточно простой конструкцией, просты в использовании и способны перекачивать потоки, в которых содержится небольшое количество жидкости. За счет таких особенностей они востребованы в химической промышленности. Помимо этого, поршневые насосы подходят для производств, где необходимо установить давление на уровне 5-100 мм рт. ст.

Для дистилляции, сушки и других подобных процессов применяются вращательные маслянистые аппараты. Главной особенностью таких устройств является то, что они способны создавать пониженное давление (начиная от 0,001 мм рт. ст.) и откачивать воздух в больших объемах. Дополнительно такие насосы оснащаются газобалластным или другим оборудованием. Однако важным условием их работы является полное отсутствие какой-либо жидкости в откачиваемом воздухе.

Одним из наиболее популярным насосом является пластинчато-роторный. Они менее требовательны к условиям эксплуатации, легки в обращении. В их конструкции предусмотрены пластины, посредством которых возможно удаление больших масс воздуха. Такие насосы нередко применяют в химической промышленности для создания предварительного разрежения.

Цены на вакуумные насосы для откачки воздуха

Так как на рынке представлен достаточно широкий ассортимент вакуумных насосов, соответственно, их цена между отдельными моделями может существенно различаться. Сегодня самый дешевый агрегат оценивается примерно в 2-3 тысячи рублей. За водокольцевой насос придется отдать не менее 5 тысяч рублей.

К примеру, аппарат НВР-16ДМ, способный за одну секунду перекачать до 16 литров, обойдется в 35 тысяч рублей. В 10 раз дешевле (3,5 тысячи рублей) стоит 2НВР-01Д. Правда, он перекачивает только 0,12 литра в секунду. Между ними по цене можно расположить агрегат ВВН1-0,75. Его стоимость составляет 15 тысяч рублей, а максимальная производительность равна 0,75 куб.м./мин.

Видео демонстрация работы вакуумного насоса