Вакуумные насосы: назначение, принцип работы, лучшие модели

Вакуумный насос представляет собой прибор, предназначенный для откачки атмосферного воздуха, газа или пара из замкнутой системы. В результате работы устройства в ней образуется вакуум. Рассмотрим назначение, принцип работы, виды и лучшие модели вакуумных насосов.

Назначение и принцип работы

Вакуумные насосы применяют в следующих случаях:

плавка твердых металлов;
деревообработка;
производство бумаги и сопутствующих материалов;

хранение реагентов в лабораторных условиях;
испытание деталей в вакууме;
производство отдельных электронных компонентов.

Принцип работы устройства относительно прост. За счет движения механических частей внутри него создается отрицательное давление. Благодаря нему их системы, с которой работают, устраняют воздух, иной газ или пар.

Разновидности

В зависимости от принципа работы вакуумные насосы делят на несколько типов:

пластинчато-роторные;
центробежные;
водокольцевые;

диафрагменные (мембранные);
Рутса;
турбомолекулярные.

Рассмотрим каждый вид более подробно.

Пластинчато-роторные

Главный элемент конструкции этого типа приборов – ротор, который вращается внутри рабочей камеры и тем самым создает отрицательное давление. Чтобы оно поддерживалось на постоянном уровне, конструкция предусматривает наличие лопатки, которая также вращается и время от времени перекрывает отверстие, по которому в насос поступает газ.

Все части прибора смазываются маслом. Оно не только облегчает их вращение, но и служит герметиком, перекрывая доступ атмосферного воздуха к системе. Также существуют безмасляные насосы. Как понятно из названия, они не предусматривают использование масла. Однако в силу этого такие устройства не могут обеспечить высокие значения отрицательного давления, поэтому их применяют для создания низкого и среднего вакуума.

Пластинчато-роторные насосы всегда оборудуются выходным клапаном. Также на них может быть установлен входной, но он предусмотрен не на всех моделях.

Центробежные

Понижение давления и откачивание газа в этом типе оборудования обеспечивается компрессором, который вращается внутри рабочей камеры. Он представляет собой крыльчатку с расположенными под углом лопастями.

Водокольцевые

Вакуумные насосы: назначение, принцип работы, лучшие модели — Схема ВВН простого действия: 1 – рабочее лопаточное колесо; 2 – цилиндрический корпус; 3 – рабочие ячейки; 4 – водяное кольцо; 5 – окно всасывания; 6 – окно нагнетания; 7 — мертвый объем.

Принцип работы этих насосов напоминает таковой у пластинчато-роторных. Однако в данном случае ротор наполовину залит рабочей жидкостью. При вращении она принимает на себя энергию последнего и за счет центробежной силы прижимается к стенкам камеры, образуя своеобразное кольцо (отсюда и название). Это создает пониженное давление, позволяющее откачивать газ из системы.

Водокольцевые насосы обычно обеспечивают низкий вакуум. Однако при использовании более эффективных рабочих жидкостей с высокой точкой кипения и охлаждению откачиваемого газа можно добиться и более низкого давления.

Диафрагменные (мембранные)

Главным элементом устройств этого типа является диафрагма. Она представляет собой закругленную по краям и способную сильно изгибаться мембрану, которую приводит в движение электрический привод. При откачивании воздуха из системы диафрагма отгибается назад, тем самым обеспечивая понижение давление.

Благодаря компактным размерам диафрагменные вакуумные насосы широко применяются в медицинских и химических лабораториях, аналитических системах на химической промышленности. Современные модели имеют интеллектуальное автоматизированное управление, которое существенно упрощает работу оператора.

Рутса

Насосы рутса представляют собой разновидность пластинчато-роторных. Они отличаются тем, что:

имеют 2 ротора;

совсем не используют масло.

Главные преимущества этого типа устройства – это высокая эффективность и тихая работа. А недостаток – высокая температура во время функционирования. Она достигается из-за отсутствия в конструкции полноценного выпускного клапана, из-за чего в рабочей камере создается высокое давление и, как следствие, перегрев.

Турбомолекулярные

Принцип работы этого типа приборов заключается в придании молекулам откачиваемого газа дополнительного ускорения. Эта задача выполняется с помощью системы роторов-крыльчаток, смонтированных на одной продольной оси. Их число может достигать нескольких десятков.

Мнение эксперта

Куликов Владимир Сергеевич

Турбомолекулярные насосы требуют для работы применение форвакуумных. Они создают низкий вакуум, который впоследствии усиливает основное устройство. В качестве форвакуумного насоса может быть использован любой низковакуумный.

Важные критерии выбора

При выборе насоса необходимо обратить внимание на несколько важных критериев. Первый и основной – это давление, которое обеспечивает устройство.

В зависимости от этой характеристики оно может быть:

низковакуумным (обеспечивает 10⁵до 10²Па);
средневакуумным (от 10²до 10^-1Па);

высоковакуумным (от 10^-1до 10^-5Па);
сверхвысокого вакуума (обеспечивает давление ниже 10^-5Па).

Наиболее низкое давление обеспечивают центробежные и водокольцевые вакуумные насосы. Однако у различных моделей этот показатель разный. Поэтому при выборе в первую очередь следует обращать внимание не на тип прибора, а на его технические характеристики.

Следующий немаловажный параметр – габариты. Для устройств, которые будут использоваться на предприятиях, они не столь важны. А вот если прибор планируется применять в относительно небольшой лаборатории или медицинском учреждении, размеры очень важны. При этом нужно добиться оптимального соотношения габаритов и технических характеристик оборудования.

Какой вакуумный насос используете Вы?

ВодокольцевымМембранным

Также следует обратить внимание на химическую совместимость насоса. Не все модели рассчитаны на использование с веществами, которые активно взаимодействуют с различными поверхностями. Перед покупкой придется проанализировать, с какими соединениями будет вестись работа и изучить, какие устройства способны с ними функционировать без ущерба для себя.

Еще один важный параметр – расход. Фактически он характеризует мощность прибора. Под расходом подразумевают количество газа, которое оборудование прогоняет через себя за единицу времени. Чем он выше, тем быстрее удается добиться нужных показателей давления в системе.

Лучшие пластинчато-роторные модели

Pfeiffer Vacuum DuoLine

Технические характеристики:

габариты 127х172х61 см;
вес 9,6 кг;
расход 1,25 м³/час;
максимальное значение давления 3*10^-3МБар.

Пластинчато-роторная модель, которая рассчитана на обеспечение низкого и среднего вакуума. Устойчива практически ко всем агрессивным веществам, поэтому может использоваться почти в любых условиях. Модель обладает большим ресурсом и высокой надежностью. Может использоваться в качестве форвакуумного насоса. Конструкция подразумевает использование масла. Это не только продлевает срок службы устройства, но и обеспечивает более низкое давление, предотвращает утечки.

Возможно совместное использование с азотными ловушками, которые предотвращают попадание откачиваемого газа в атмосферу.

Elmo Rietschle V-VC 50-150

Технические характеристики:

габариты 59х34х27 см;
вес 57 кг;
расход 10 м³/час;
максимальное значение давления 10 МБар.

Производительные устройства, которые предназначены для создания низкого вакуума. Используются в первую очередь как форвакуумный насос. Работают от бытовой электрической сети напряжением 220 В.

Лучшие водокольцевые варианты

NASH 905 L

Технические характеристики:

габариты 218х124х132 см;
вес 120 кг;
расход до 22 000 м³/час;
максимальное значение давления до 10 МБар.

NASH 905 L – современные водокольцевые вакуумные насосы. Их главная особенность – низкая стоимость обслуживания и высокая эффективность. При этом возможно использование в экстремальных условиях (например, с агрессивными химическими веществами, при повышенной температуре).

Агрегат способен работать не только как насос, но и как компрессор. При этом выходное давление в таком режиме функционирования составляет 2,5 Атм.

Elmo Rietschle 2BL2 041 H50-4A

Технические характеристики:

габариты 185х125х102 см;
вес 105 кг;
расход до 270 м³/час;
максимальное значение давления до 10 МБар.

Экономичный, но в то же время производительный насос. Обеспечивает перекачивание почти 300 м³газа в час. Не требует постоянного подвода воды. Нуждается в минимальном техническом обслуживании. Поставляется с завода полностью готовым к работе.

Лучшие мембранные аппараты

Chemker 300

Технические характеристики:

габариты 218х124х132 см;
вес 20 кг;
расход до 22 000 м³/час;
максимальное значение давления до 120 МБар.

Устройство мембранного типа, предназначенное для использования в лаборатории. Имеет компактные размеры и устойчиво к агрессивным химическим соединениям. Работает от бытовой электрической сети напряжением 220 В.

Pfeiffer Vacuum MVP 010

Технические характеристики:

габариты 20х10,5х0,99 см;
вес 2 кг;
расход до 0,6 м³/час;
максимальное значение давления до 1 МБар.

Промышленный мембранный насос. Имеет малые габариты, возможно использование в лаборатории. Главный недостаток – возможность работы исключительно от источника постоянного тока.

Подведем итоги

Вакуумный насос предназначен для откачивания газа из системы и создания вакуума. Устройства бывают различных типов. Чаще всего используют пластинчато-роторные, водокольцевые, мембранные. При выборе следует обратить внимание на расход (мощность), создаваемое давление, габариты, возможность работы с агрессивными химическими соединениями.

Читайте также другие полезные статьи: