Как энергетический источник, вакуум, вместе с электричеством, сетевым газом и водой, является одним из самых главных элементов тех. процессов, применяемых в промышленности. Однако его создание и обслуживание соединено со многими трудностями — тем большими, чем ниже нужное давление.
Для создания вакуума применяются насосы вакуумного типа (эжекторные или электрические) и вакуумные воздуходувки для удаления газов в пространстве закрытого типа. Исходя из рабочего режима, различают объемные, струйные, ионно-сорбционные, ионно-магнитные, молекулярные, конденсационные, адсорбционные и электролизные насосы. Поскольку разные типы насосов могут достигать разного конечного давления (вакуума), их также можно разделить на насосы, которые не работают при невысоком, среднем, высоком и чрезвычайно высоком вакууме.
В физическом смысле вакуум означает пространство, лишенное материи. В техническом смысле данный термин применяется для описания условий в устройстве, где давление меньше атмосферного. Поэтому очень часто под вакуумом понимается состояние разбавленного газа, давление и плотность которого меньше, чем у находящейся вокруг атмосферы.
Вакуумная технология и вакуумные насосы, применяемые в промышленности, способны создавать вакуум до отметки, называемого средним вакуумом. Высокий вакуум возможен только в условиях лаборатории, тогда как безусловный вакуум считается чисто теоретической мыслью.
Наиболее основными параметрами для насосов вакуумного типа являются конечное давление, скорость откачки и производительность. Важной характеристикой любого насоса считается максимальное давление, которое может доминировать на его выходе. Благодаря этому различают насосы, которые не работают при давлении атмосфер, и насосы, требующие предварительного вакуума.
Масляные и безмасляные насосы
Рассматривая способ работы насосов вакуумного типа, можно отметить ротационные, увлекающие (струйные, диффузионные), конденсационные и ловушечные насосы. Довольно распространенным типом механического насоса вакуумного типа считается пластинчато-роторный насос, который дает прекрасную возможность создавать невысокий и средний вакуум. Они оборудованы рабочими колесами, которые вращаются с большой скоростью. Крутящиеся камеры убирают воздух, направляя его к выходу, и таким образом создают вакуум за портом. Препятствиями для достижения невысокого конечного давления в пластинчато-роторных вакуумных насосах являются утечки и вредный объем (или пространство), он собой представляет объем внутри пространства сжатия, который содержит газ, оставшийся в компрессоре после окончания цикла сжатия. Один из вариантов сделать меньше вредный объем — добавить в цилиндр насоса минимальное количество масла, которое одновременно функционирует как смазка и уплотнитель. Влияние плохого объема меньше в многоступенчатых насосах, поэтому такие насосы (2-ух- либо даже трехступенчатые) и строятся. Создаваемые сейчас пластинчато-роторные насосы имеют специализированный компенсационный канал, который соединяет вредный объем с пространством малого давления, таким образом ликвидируя первый.
Пластинчато-роторные насосы с водяным кольцом приводятся в действие минимальным количеством проточной воды, которая применяется для создания этого кольца. Вращающаяся крыльчатка создаёт вакуум, отделяя зону всасывания от зоны нагнетания. Способность всасывать ненасыщенный воздух или частицы масла делает данный тип насоса необходимым для большинства использований в промышленности где применяется обработка.
Иным популярным типом насоса вакуумного типа считается безмасляный («сухой») насос. Их конструкция исключает любой контакт перекачиваемого газа с системой привода и подшипниками, при этом сохраняя герметичное уплотнение. Благодаря этому решению для подшипников таких насосов применяются обычные атмосферные смазочные материалы, обладающие прекрасными свойствами, чем вакуумные смазочные материалы.
Воздуходувки
Для создания вакуума также применяются боковые канальные воздуходувки (компрессоры), которые действуют по принципу всасывания воздуха через быстро вращающуюся крыльчатку. В конце воздух под действием центробежной силы вытесняется наружу и сжимается. Через боковой канал она поступает обратно и опять сжимается между двумя лопастными колесами.
Иным типом воздуходувок, часто применяемых для создания вакуума, являются воздуходувки Рутса. Это устройства объемного действия — с низким давлением и высоким расходом. Они могут работать в процессах сжатия (как нагнетатель) и всасывания (как насос вакуумного типа). Они предназначаются для создания постоянного положительного или отрицательного воздушного давления или благородных газов. Внутри корпуса воздуходувки Рутса находятся два трехлопастных циклоидальных роторных поршня специальной формы. Они приводятся в движение конкретно зубчатой передачей и работают по двум параллельным осям в разных направлениях. Параллельные оси вращения поршней восполняют друг друга в каждом положении. При вращении объем воздуха в закрытом пространстве между поршнями циклически меняется. Изменение (уменьшение) объема служит для сжатия рабочего газа. В той части, где объем увеличивается, давление уменьшается, а в той части, где объем уменьшается, давление увеличивается. Синхронная и бесконтактная работа 2-ух поршней не требует смазки в камере сжатия, это обеспечивает отсутствие загрязнения перекачиваемой среды смазкой из железных опилок. Поэтому воздуходувки Рутса применяются везде, где транспортируемая среда должна быть свободна от грязи.
Для сжатого воздуха
Кроме механических насосов вакуумного типа, на рынке также представлены насосы, приводимые в действие сжатым воздухом, который с высокой скоростью прогоняется через маленькое отверстие или эжекторное сопло, благодаря чему внутри системы создается вакуум. Атмосферное давление пытается попасть снаружи системы, чтобы уравнять это отрицательное давление и восстановить равновесие, что создаёт вакуумный поток или вызывает воздушный поток. Этот рабочий принцип известный как принцип Бернулли.
Очень хорошим преимуществом эжекторных насосов вакуумного типа считается то, что они не требуют техобслуживания. Насос с эжектором — это только одно или несколько сопел, через которые проходит воздух, создавая вакуум. У подобного насоса нет двигающихся частей, которые могли бы износиться во время работы, и он не требует смазки. Единственное обслуживание, которое следует осуществить, — это очистка форсунок.
Еще одно преимущество насосов с эжектором, о котором необходимо упомянуть, состоит в том, что они считаются модульными. Очень маленькие насосы состоят из одного эжектора, однако они легко соединяются вместе на одном рельсе и могут быть сконфигурированы если хочет клиент.
