Oljefria vakuumpumpar med roterande skovlar. Skruvvakuumpump DRYVAC från Leybold GmbH (Tyskland) Funktionsprincipen för pumpen VVN

Kolv (kolv) vakuumpumpar. Förbigå enheter. Skadligt utrymme

En kolvvakuumpump är en typ av mekanisk vakuumpump som kan komprimera gaser till atmosfärstryck. En sådan anordning har en anordning som liknar en dubbelverkande kolvkompressor. Den största skillnaden är att kolvvakuumpumpen har ett högre kompressionsförhållande.

Vänster - inledningsskede, 2 positioner i mitten - mellanstadium, höger - slutskede

Kolven inkluderar en cylindrisk del som omsluter excentriken och en ihålig rektangulär del som rör sig fritt i gångjärnsspåret. När den plana delen av kolven svänger, svänger leden också fritt i pumphusets säte. Denna kolv är utrustad med en kanal genom vilken gas kommer in i pumpkammaren från det utpumpade hålrummet. Motflödet av gas in i pumpens inlopp begränsas av den preliminära stängningen av inloppet när spolen rör sig. Det finns också möjlighet att minska det skadliga utrymmet. Tätheten i kontakten mellan rotorn och cylindern i pumpar säkerställs genom att det bildas ett tjockt lager av olja i kilen mellan rotorn och cylindern.

Mekaniska vakuumpumpar pumpar ut volymen från atmosfärstrycksnivån. På grund av det faktum att den pumpade gasen släpps ut i atmosfären, i förhållande till mekaniska vakuumpumpar, används inte sådana egenskaper som det högsta driftstrycket, såväl som det högsta start- och avgastrycket. De viktigaste egenskaperna hos oljetäta mekaniska vakuumpumpar är:

slutligt resttryck;
handlingshastighet.

Mekaniska vakuumpumpar

En mekanisk vakuumpump är en gasavlägsnande enhet som används för att erhålla/upprätthålla ett tryck under atmosfärstryck i tankar, varifrån arbetsvätskan pumpas ut med vissa intervall vid en viss sammansättning och värde av gasflödet.

Driften av en sådan pumpenhet är baserad på det faktum att gasen rör sig som ett resultat av den mekaniska rörelsen av pumpens arbetsdelar och därigenom utför en pumpande åtgärd. Volymen, som är fylld med gas, stängs av från ingången och går till utgången. Gasen förs systematiskt till utloppet av pumpenheten som ett resultat av en rörelseimpuls, som överförs till gasmolekylerna.

I enlighet med designfunktionerna och driftsättet för denna typ av pump särskiljs sju typer av pumpar (skruv / membran / kolv / skovelroterande / spole / rutsa / volute). I enlighet med typen av arbetsvätska kan mekaniska pumpar vara molekylära (de fungerar på grund av flödet av molekyler av ämnet) och volymetriska (de fungerar på grund av ämnets laminära flöde). Mekaniska vakuumpumpar är differentierade efter vakuumkoncentrationsnivån (hög, låg, medium). Dessutom är denna typ av pump uppdelad i sådana som kan fungera utan smörjmedel och med smörjmedel.

Denna typ av pumpenhet används i en mängd olika industrier: kemi, metallurgi, elektronik, livsmedelsförädling, medicin, astronautik. Mekaniska vakuumpumpar används också i en mängd olika industriella installationer, såväl som i tekniska processer (till exempel metallomsmältning, tunnfilmsavsättning, simulering av rymdförhållanden, etc.).

På grund av den växande efterfrågan på pumpenheter, förbättras och utvecklas mekaniska vakuumpumpar ständigt, pumpenheter med förbättrad prestanda utvecklas.

Drifthastigheten för sådana pumpar beror inte på typen av pumpad gas. Resttrycket beror på pumpenhetens utformning och arbetsvätskans egenskaper. Arbetsvätskan är som regel olja, som har en lista över nödvändiga egenskaper:

låg surhet;
viskositet;
goda smörjegenskaper;
lågt tryck av mättade ångor i pumpens driftstemperaturområde;
låg absorption av gaser och ångor;
stabilitet av viskositet med temperaturförändringar;
hög hållfasthet hos en tunn (0,05-0,10 mm) oljefilm, som kan motstå ett tryckfall i gapet lika med atmosfärstrycket.

Stabiliteten hos egenskaperna hos mekaniska vakuumpumpar beror på storleken på gapen mellan ytorna, mängden av dessa luckor och kvaliteten på oljan som smörjer gnidningsytorna.

Kolvvakuumpumpen kan utrustas med en bypassanordning för att öka effektiviteten. Bypass-enheter kan skilja sig åt i design. Deras funktion är att utjämna trycket på båda sidor av kolven vid slutet av kolvslaget.

I avsaknad av dessa kanaler expanderar återstoden av den komprimerade gasen från det skadliga utrymmet när kolven rör sig från vänster till höger. I detta fall har resten av den komprimerade gasen en trycknivå p 2... Kurva ea 1 upp till sugtryck p 1 och p 1 och λ 0 = V 1 / V... I en vakuumpump vid kolvens yttersta vänstra läge, rör sig resten av gasen in i cylinderns högra hålighet, där trycket är p 1... Skadligt utrymme trycket sjunker från p 2 innan p in, och resten av gasen expanderar längs kurvan fa... Suget börjar i början av kolvslaget ( λ 0 = (V "1 / V)> λ 0). En liknande process inträffar med kolvslaget i motsatt riktning (från höger till vänster). Som ett resultat ökar den volymetriska effektiviteten från 0,8 till 0,9. λ 0 .

Förekomst av skadligt utrymmeär anledningen till att kolvvakuumpumpen inte kan skapa ett absolut vakuum och har en teoretisk gräns för detta värde, vilket motsvarar ett visst resttryck p pr... Kvantiteten p pr i frånvaro av en bypass, mer än i närvaro av en.

Om vakuumpumpen arbetar kontinuerligt är volymen suggas lika med volymen processgaser som släpps ut i atmosfären och volymerna som sugs in utifrån genom läckande områden förändras inte över tiden. Vakuumpumpens axeleffekt är också oförändrad. Det bör noteras att denna parameter är flera gånger högre för bilar utrustade med en bypass, eftersom arbetet med att expandera den förbikopplade mängden komprimerad gas går förlorat.

Inom olika sfärer av mänsklig aktivitet krävs skapandet av ett vakuum. Denna term kännetecknar tillståndet för gasfasen, vars tryck är under atmosfärstrycket. Det mäts i millimeter kvicksilver eller pascal. Försämringen av gaser uppstår när ämnet tvångsavlägsnas från enheter med begränsad volym. En teknisk anordning utformad för detta ändamål kallas en vakuumpump. Den kan användas på egen hand eller som en del av mer komplexa system.

Vakuum används ofta i olika tekniska enheter. Det låter dig sänka kokpunkten för vatten eller kemiska vätskor, ta bort gaser från material som kräver ökad sammansättningshomogenitet och skapa sterila bearbetnings- och lagringsförhållanden. Med en liten storlek och ekonomisk energiförbrukning låter moderna vakuumpumpar dig snabbt uppnå en djup grad av vakuum. De används i en mängd olika processer och verksamhetsområden:

inom oljeraffinering och kemisk industri för att upprätthålla de nödvändiga förhållandena för reaktionerna och separationen av de resulterande blandningarna;
vid avgasning av metaller och andra material för att skapa delar med en homogen struktur och frånvaro av porer;
inom läkemedels- och textilindustrin för snabb torkning av produkter utan att höja temperaturen;
inom livsmedelsindustrin för förpackning av mjölk, juice, kött och fiskprodukter;
i processen för evakuering av kyl och annan utrustning med ökade krav på frånvaro av fukt;
för normal funktion av automatiska transportband som använder vakuumsugkoppar som gripdon;
vid utrustning av produktions- och forskningslaboratorier;
inom medicin under drift av andningsapparater och tandläkarmottagningar;
i tryckeribranschen för fixering av termiska filmer.

Hur vakuumpumpar fungerar

Ett vakuum skapas genom mekaniskt avlägsnande av ett ämne från ett slutet utrymme. Tekniskt sett görs detta på en mängd olika sätt. Funktionsprincip vakuumpump av jettyp Den är baserad på indragningen av gasmolekyler av en ström av vatten eller ånga som strömmar ut med hög hastighet från ejektorns munstycke. Dess schema tillhandahåller anslutning av ett sidorör, i vilket ett vakuum skapas.

Fördelen med denna design är frånvaron av rörliga delar, och nackdelen är blandningen av ämnen och låg effektivitet.

Inom tekniken är de mest utbredda mekaniska enheter... Driften av en vakuumpump med en roterande eller rörlig fram- och återgående huvuddel består i att periodiskt skapa ett expanderande utrymme inuti kroppen, fylla det med gas från inloppsröret och sedan trycka ut det genom utloppet. I det här fallet kan utformningen av vakuumpumpen vara mycket varierande.

De viktigaste sorterna av vakuumpumpar

Vid tillverkning av anordningar för att skapa ett vakuum används metall- och plastmaterial som är resistenta mot den kemiska attacken av det pumpade mediet och har tillräcklig mekanisk styrka. Mycket uppmärksamhet ägnas åt noggrannheten vid monteringen av enheterna och tätheten hos kontaktytorna, exklusive återflödet av gaser. Här är en lista över huvudtyperna av vakuumpumpar som skiljer sig åt i design och funktionsprincip.

Vätskering

En vätskeringvakuumpump är ett av alternativen för vätskeringenheter, som används för att skapa ett vakuum cirkulation av rent vatten... Den har formen av en cylinder med en rotor med blad som roterar på en axel utanför centrum. Innan arbetet påbörjas fylls det med vätska.

När motorn startas accelererar pumphjulet vattnet längs husets innerväggar. Ett halvmåneformat vakuumområde bildas mellan det och rotorn. Gas rusar in i den från pumpens inlopp. Rörliga blad flyttar den längs axeln och matar ut den genom utloppet. Aggregat av denna typ används också ofta för partiell gasrening på grund av dess intensiva kontakt med vatten.

Användningen av en vätska som arbetskropp erbjuder många fördelar.

Vattnet som roterar i utrymmet mellan rotorn och pumphuset eliminerar möjligheten för återflöde av gaser, ersätter tätningarna och minskar kraven på noggrannhet vid tillverkning av delar.
Alla roterande delar av pumpen spolas ständigt med vätska, vilket minskar friktionen och förbättrar värmeavledningen.
Sådana enheter kräver sällan reparation, har lång livslängd och förbrukar ett minimum av el.
Att arbeta med gaser som innehåller vattendroppar och små mekaniska föroreningar påverkar inte utrustningens tekniska skick negativt.

Den senare omständigheten är viktig när man använder sådana pumpar för att pumpa luft från behållare som innehåller fukt. De används för luftkonditioneringsapparater och andra kylaggregat när man evakuerar systemet innan de fylls med freon.

Roterande skovel

Sådana pumpar har ett cylindriskt hölje med en noggrant polerad inre yta och en rötor placerad inuti den. Deras axlar sammanfaller inte, så sidoavståndet är annorlunda. Rotorn inkluderar special rörliga plattor, som pressas av fjädrar till kroppen och delar upp det fria utrymmet i sektorer med variabel volym. När motorn startas sätts gaserna i rörelse så att det alltid skapas ett vakuum i inloppsröret och övertryck i utloppsröret.

För att minska friktionen är plattorna gjorda av antifriktionsmaterial eller speciella lågviskösa oljor används. Pumpar av denna typ kan skapa ett tillräckligt starkt vakuum, men de är känsliga för renheten hos den pumpade vätskan eller gasen, kräver regelbunden rengöring och förorenar produkten med spår av fett.

Membrankolv

Arbetskroppen för pumparna av denna funktionsprincip är flexibelt membran kopplat till kopplingen. Den är gjord av moderna kompositmaterial som är resistenta mot mekanisk påfrestning. Dess kanter är stadigt fixerade i kroppen, och den centrala delen böjer sig under verkan av en elektrisk eller pneumatisk drivning, vilket växelvis minskar och ökar utrymmet i den inre kammaren.

Förändringen i volym åtföljs av sugning och utdrivning av inkommande gaser eller vätskor. När man arbetar tillsammans i motfas av två membran säkerställs ett kontinuerligt pumpläge. Ventilsystemet reglerar korrekt fördelning och riktning av flödena. Mekanismen har inga roterande eller gnuggande delar i kontakt med den pumpade produkten.

TILL fördelarna med sådana pumpar Bör inkludera:

ingen kontaminering av produkten med fett eller mekaniska föroreningar;
fullständig täthet, exklusive läckor;
hög effektivitet;
enkel flödeskontroll;
långvarig drift i torrt läge, vilket inte skadar strukturen;
förmågan att använda ett pneumatiskt ställdon för att arbeta i en explosiv miljö.

Skruva

Principen för drift av skruvpumpar är baserad på förskjutning av vätska eller gas längs den roterande skruven. De består av en drivning, en eller två spiralformade rotorer och en motsvarande formad stator. Högprecisionstillverkning av delar tillåter inte det pumpade mediet att glida tillbaka. Som ett resultat bildas övertryck vid pumpens utlopp och vakuum vid inloppet.

Sådan utrustning är inte billig på grund av höga kvalitetskrav. Det kan inte hållas i torrt läge under lång tid.

De viktigaste fördelarna med sådana pumpar:

enhetlig konsumtion;
låg ljudnivå;
förmågan att pumpa vätskor med mekaniska föroreningar.

Virvel

Vortex vakuumpumpar genom sin design likna centrifugalutrustning... De har också ett skovelhjul som roterar på en central axel. Den grundläggande skillnaden ligger i platsen för inloppsröret på kroppens yttre omkrets och inte i området för den centrala axeln.

Det minsta spelet mellan pumphjulet och höljet säkerställer stabil rörelse av den pumpade vätskan i önskad riktning. Enheter av denna typ är kapabla att generera ett tillräckligt högt utloppstryck och har en självsugande effekt. Dessa pumpar är lätta att använda, lätta att reparera och har visat sig utmärkta vid pumpning av gas-vätskeblandningar, men de har låg verkningsgrad. De är känsliga för inträngning av mekaniska föroreningar som kan leda till snabb förslitning av pumphjulet.

Egentillverkad vakuumpump

Om du inte är redo att stå för kostnaderna för att köpa fabriksutrustning, prova att göra en vakuumpump själv. För att pumpa luft från en behållare med liten volym kan det vara lämpligt en medicinsk spruta eller en något modifierad handcykelpump.

Råd! Med frekvent användning och evakuering av stora fartyg är det bekvämare att använda enheter med en elektrisk drivning.

Överväg alternativet att tillverka en vakuumenhet från kompressorn i ett gammalt kylskåp. Den är redan designad för att pumpa gas och kommer med minimala reparationer att kunna skapa ett vakuum. Dina handlingar kommer att vara extremt enkla:

på något avstånd från kompressorn, skär av två kopparrör som är lämpliga för det med en bågfil;
demontera kompressorn tillsammans med strömförsörjningskretsen eller byt ut den tillsammans med startreläet med en ny, analogt med den gamla;
på kopparröret som kom från kondensorn, sätt på en duritslang med lämplig diameter och anslut den med den andra änden till den evakuerade behållaren;
för tätheten av anslutningen kan du använda en standardklämma eller använda en vridning av ståltråd;
anslut vakuumpumpen till det elektriska nätverket och efter att ha startat på luftuttaget från det andra kopparröret, se till att det fungerar korrekt.

Viktig! Kylskåpets kompressor är inte avsedd för drift i en fuktig miljö, därför måste det säkerställas att inget vatten kommer på den.

Idag utförs många fysiska och kemiska processer i en vakuummiljö. För att skapa det används vakuumpumpar av olika typer och typer. De är indelade efter typ av arbete, teknisk kapacitet och funktionellt syfte. Idag producerar tillverkare av vakuumteknologi positiva deplacement- och icke-volumetriska pumpar.

Navigering:

Volumetriska mekaniska installationer pumpar luft på grund av verkan av rörliga arbetselement. De komprimerar gradvis luft samtidigt som de minskar volymen av kammaren. Denna typ av pump inkluderar installationer med membran, skovelroterande, vätskering, kam och spiralarbetselement. Vanligtvis används de för att skapa lågt till medium vakuum, vilket är 10-2 mm Hg. Konst. Vissa installationer kan generera höga tryck.

Resten av pumparna använder en icke-mekanisk driftprincip, där gaser utsätts för låga temperaturer eller andra fenomen som bidrar till att skapa ett vakuum. Pumpar av denna typ används för att skapa högt och ultrahögt vakuum. Dessa inkluderar diffusion, oljeånga, multiladdade, getter, jongetter och andra pumpar. De flesta av dessa pumpar fungerar dock tillsammans med foreline-pumpar för att ge det erforderliga trycket. De krävs för att skapa ett förvakuum och finns i alla typer av mekaniska pumpar.

Hushållsvakuumpumpar

Inhemska vakuumpumpar, till skillnad från utländska installationer, har stora dimensioner, är gjorda av högkvalitativa material, är mycket effektiva och pålitliga. De kan användas inom olika industriområden, såväl som inom jordbruket. Inhemska prover av samma serie har liknande design, medan de har många modifieringar. De flesta av pumpelementen är lämpliga för andra modeller, så de har en hög underhållsbarhet.

De vanligaste modellerna som tillverkas i vårt land inkluderar installationer av HBR- och VVN-serien. De används ofta i olika system, men skiljer sig avsevärt i sin design. Dessa modeller har många modifieringar som skiljer sig åt i storlek, huvudsakliga prestandaindikatorer och resttryck. I HBP-enheter används mineral- och halvsyntetiska vakuumoljor, som är utformade för att täta luckor. I VVN-pumpar används inte ytterligare smörjelement på grund av att denna funktion utförs av arbetsvätskan, som i regel representeras av vatten.

Vakuumpumpar HBR

HBP lamellvakuumpumpar används för att skapa lågt medium och högt vakuum. Ett brett utbud av enheter gör att de kan användas i industri-, jordbruks-, träbearbetnings-, livsmedels- och andra företag. Enheterna utmärker sig genom att de kan skapa ett vakuum med högt resttryck på kort tid. HBP-pumpar är mångsidiga, eftersom de kan utföra uppgifter av olika slag.

Modellsortimentet representeras av sådana enheter som NVR-0.1D, 2NVR-0.1D, 2NVR-0.1DM, NVR-1, NVR-4.5D, 2NVR-5DM, 2NVR-5DM1, 2NVR-60D, 2NVR-90D , 2НВР -250Д. Enheterna kan ha en enstegs och tvåstegs typ av handling, de kan modifieras med en gasballastventil och har olika kapacitet. Enheter av denna typ kan endast pumpas effektivt om vakuumsystemet är helt fritt från damm, smuts och kondens.

VVN vakuumpumpar

Vakuumpumpar av modellserien VVN skiljer sig väsentligt från andra pumpar genom att vätska används i systemet när man utför en operation. Som regel används vatten i denna kapacitet. Pumpar har en snävare funktionalitet, men de är samtidigt oumbärliga inom många verksamhetsområden.

De viktigaste fördelarna med VVN vätskeringvakuumpumpar:

kan rengöra den utpumpade blandningen;
tillämpbar i system med mekaniska föroreningar;
ekologisk renlighet;
brist på vakuumolja i systemet;
enkel användning och underhåll;
låg energiförbrukning;
underhållbarhet;

VVN vakuumpumpar används inom livsmedels-, kemi-, medicin-, massa- och papper-, mikrobiologi-, jordbruks-, träbearbetnings-, läkemedels- och parfymindustrin.

Vakuumpumpar för industriugnar

I industriella ugnar används vakuumpumpar för att påskynda driften av glödgning, normalisering, härdning, samt för att förbättra materialets kvalitet. I ett vakuumutrymme utförs alla kemiska och fysikaliska processer snabbt och effektivt.

Vakuumpumpar kan användas i industriella ugnar av ljusbågs-, induktions-, termisk, vätetyp. Ofta används diffusionsugnar för att säkerställa lågt resttryck, som har en icke-volumetrisk typ av verkan.

För att effektivt kunna utföra värmebehandling i en industriugn måste pumpar användas som ger en tillräcklig pumphastighet. Det låter dig också räkna med hög prestanda. En lika viktig indikator är resttrycket, men det kan skilja sig avsevärt i olika ugnar från den typ av operation som utförs.

Vakuumpumpar för klimatkammare

Klimatkammare är utrustning som är nödvändig för att studera egenskaperna hos olika material och enheter. För effektiv och snabb drift använder enheterna vakuumpumpar.

För att använda pumpen i en klimatkammare är det nödvändigt att det:

klarade ökade / minskade temperaturindikatorer;
hög luftfuktighet;
skapade en tillräcklig nivå av vakuum;
hade förmågan att skapa och hålla det nödvändiga trycket.

Roterande lamellvakuumpumpar

Roterande skovelpumpar är utmärkta för industriella tillämpningar. Ett brett utbud av modeller möjliggör olika typer av operationer. Installationer med högt resttryck och hög hastighet används för klimatkammare och värmebehandlingsugnar.

Enheterna har hög tillförlitlighet, hållbarhet, underhållsbarhet. De kan klassificeras som universella medel för att skapa ett vakuum. Samtidigt, för att säkerställa deras funktion, är det nödvändigt att vakuumsystemet rengörs från mekaniska föroreningar och fukt. För att arbeta i klimatkammare används pumpar av rostfritt stål.

Vakuumpumpar för avgasningskammare

Avgasning är en process som inte kan ske utan medverkan av en vakuumpump. Men den utför huvuduppgiften att pumpa gaser och gasblandningar från olika material. För att utföra evakuering av gaser och ångor från täta material används som regel tvåstegs vakuumpumpar.

Tvåstegs vakuumpump

Tvåstegsvakuumpumpen är en uppgraderad modell av enstegspumpen med högre kapacitet. Denna typ av installation används ofta i produktionsområden där det är nödvändigt att skapa ett högre tryck. Samtidigt är de pålitliga och kan användas med olika typer av gaser.

I tvåstegs vakuumpumpar är kamrarna beroende av varandra. Detta hjälper till att synkronisera och därmed öka produktiviteten. Varje år vinner de mer och mer popularitet på grund av det faktum att de praktiskt taget inte har stora dimensioner, men samtidigt ger den bästa tekniska prestandan.

Torr vakuumpump

Torrvakuumpumpar blir allt viktigare eftersom de kan pumpa ut systemet utan föroreningar. Till skillnad från andra enheter använder de ingen oljetätning.

De har lägre prestanda, till skillnad från analoga installationer, men samtidigt är de ganska pålitliga. För effektiv och korrekt drift är det nödvändigt att regelbundet utföra underhåll med byte av plattor, som kan slitas ut under drift.

Oljefri vakuumpump

Oljefria dammsugare används i företag där det är nödvändigt att säkerställa att verksamheten är ren. Mycket ofta används de i laboratoriestudier, där det är nödvändigt att skapa en tillräcklig nivå av resttryck på kort tid. Enheterna är mycket pålitliga och underhållsbara.

Vid tillverkning av pumpar av denna typ utför konstruktörer noggranna beräkningar, eftersom det är viktigt att det finns tillräckligt med spelrum mellan elementen som kommer att undvika friktion, men kommer inte att vara så stora att de tillåter en betydande minskning av prestanda.

Högvakuum vakuumpumpar

Skapandet av ett högvakuum sker som regel med hjälp av flera pumpar, inklusive en framlinje och högvakuumenhet. Foreline-pumpen, representerad av en av de volumetriska enheterna, utför ett preliminärt vakuum, pumpar ut upp till 97% av gaserna, och högvakuumpumpen gör resten och når sina gränsvärden.

Följande kan användas som högvakuumpumpar:

turbomolekylär;
diffusion;
jonisk;

Turbomolekylära pumpar

Turbomolekylära pumpar är långt ifrån andra högtryckspumpar. De kan självständigt skapa ett högt vakuum, eftersom de har en mekanisk funktionsprincip. Inställningarna fungerar inom intervallet 10-2 - 10-8 Pa. Huvudarbetsmekanismen representeras av en stator och en rötor med skivor som är placerade i en viss vinkel.

Molekyler av gasblandning, som är i en turbomolekylär pump, ökar rörelsehastigheten avsevärt på grund av kollision med varandra. Rotorn roterar med en hastighet som överstiger 10 000 varv, vilket är huvudorsaken till det höga trycket.

Vakuumjonpump

Jon- eller jongettervakuumpumpar var utbredda före tillkomsten av andra högvakuumpumpar. Med deras hjälp skapas ett tryck på 10-6 mbar. Idag används de mindre ofta, men alla lika hittar sin konsument. Pumpar av denna typ är miljövänliga och en fördelaktig metod för att erhålla ultrahögt vakuum.

I installationen fångas molekyler upp och binds av gaser eller ett getterlager och hålls sedan kvar i installationens volym. De kan hålla ett vakuum även när de inte fungerar. Huvudelementet i pumpen är kammaren och andra stationära element. Jonpumpen förbrukar en liten mängd el och har en låg ljudnivå.

Oljefria (torra) lamellvakuumpumpar är positiva deplacementpumpar som gör det möjligt att erhålla ett medeldjupt vakuum med en fullständig frånvaro av oljeutsläpp i den utblåsta luften. Djupet på det uppnådda vakuumet är från 90 till 400 mbar resttryck, beroende på modell. Vilket är 9 till 40% av atmosfärstrycket.

Det är ganska svårt att skapa en bra oljefri roterande skovelpump, så antalet tillverkare i världen är inte så stort. I grund och botten är de tillverkade i Europa (, och). Och endast lågkapacitetspumpar tillverkas i USA, Kina och Taiwan. Bland de senare är taiwanesiska pumpar mest efterfrågade.

Funktionsprincip

Torra lamellpumpar har i allmänhet samma funktionsprincip som. De använder också en excentriskt monterad rotor med blad som kan glida fritt i sina spår.
Animation 1: principen för den roterande skovelpumpen

Det finns dock vissa skillnader. Torra pumpar använder inte olja för att täta spelet mellan bladen och huset, inte heller för att smörja rörliga delar eller för att kyla. Därför är bladen på torra pumpar inte gjorda av metall, utan av en grafitkomposit. Grafit skapar mycket mindre friktion än metall och kräver därför inte mycket kylning. Dessutom gnuggar grafitvingarna snabbt mot ytan som de glider på, vilket säkerställer en god tätning av springorna mellan huset och bladen.

Å ena sidan är designen av oljefria pumpar enklare: det finns ingen oljeavskiljare och inga oljekanaler. Å andra sidan ökar bristen på smörjning kraven på kvaliteten på ytfinishen.

För- och nackdelar med oljefria lamellvakuumpumpar (mot olja)

Det finns två huvudskäl till varför du ska välja en torr lamellpump: relativt ren luft vid utloppet och förmågan att arbeta med grovvakuum under lång tid. Dessutom finns det inget behov av att ständigt övervaka oljenivån och oroa sig för avfuktning av den pumpade gasen.

Alla fördelar med torra pumpar är en spegelbild av nackdelarna med oljesmorda modeller: om det för olja är att föredra att arbeta i läget för att upprätthålla ett djupt vakuum, kan en torr pump arbeta under lång tid med ett grovt vakuum vid inloppet. Det uppstår också ofta en situation när den evakuerade luften förblir i samma rum där människor arbetar. Efter att ha passerat genom den oljesmorda modellen är luften oundvikligen mättad med oljeångor, som inte bara luktar obehagligt, utan är inte särskilt användbara för omgivningen. Avgasledningsfilter löser detta problem till viss del. Men det finns inga perfekta filter.

Å andra sidan, efter att ha passerat en oljefri rotationspump, kommer luften, även om den inte förblir helt ren, i detta fall, istället för olja, partiklar av grafitdamm i luften. Detta damm, för det första, släpps ut mycket mindre än olja. Och för det andra luktar inte grafit, och det är mycket lättare att filtrera bort det. Därför är en oljefri pump ett bra val för områden där människor arbetar.

En annan betydande nackdel med oljesmorda pumpar är behovet av konstant övervakning av oljenivån. Denna nivå kan antingen öka på grund av uppkomsten av kondens eller minska, till exempel när man arbetar med ett grovt vakuum eller när temperaturen överskrids. Alla dessa scenarier är förödande för en lamelloljepump: om det inte finns tillräckligt med olja kommer den att överhettas och brinna, och om det finns mycket kondensat i oljan rostar pumpen snabbt. Den oljefria pumpen saknar initialt dessa nackdelar: det finns inget behov av att ständigt övervaka den, det räcker att kontrollera tjockleken på bladen var 2-3 tusen arbetstimmar.

I allmänhet, för resttryck över 400 mbar, är en oljefri pump ett bra val. Men för att skapa ett djupare vakuum är det inte längre lämpligt. De mest avancerade modellerna från vår katalog kan ge endast 100 mbar resttryck. En annan begränsning är livslängden. Oljefyllda modeller kan ge samma prestanda i åratal (endast ibland krävs det att fylla på olja), vilket är vad många laboratorier använder och upprätthåller ett stabilt vakuum i laboratorieskåpet dag och natt. En torr lamellpump kan också fungera dygnet runt, men när bladen slits kommer dess prestanda att minska. Därför rekommenderas det att slå på en sådan pump exakt när den behövs, och stänga av den i slutet av skiftet.

Slitage av arbetsplattor

Som du kan se från animationen ovan rör sig plattorna hela tiden längs speciella slitsar i rotorn. När de flyr under inverkan av centrifugalkraft, fäster de tätt på kammarens väggar och delar upp arbetskammarens fria utrymme i flera isolerade volymer.

Pumprotorn roterar med hög hastighet (vanligtvis 1400-1500 rpm, eftersom 4-poliga elmotorer används), så det finns ett problem med friktion av plattorna på den inre ytan av arbetskammaren. I pumpar med oljesmörjning är detta problem inte akut, så arbetsplattorna (bladen) kan vara antingen komposit eller mer hållbar metall. Men i torra pumpar är endast kolvingar tillgängliga. Grafit i sig är ett bra smörjmedel - grafitplattor glider över arbetskammaren utan att överhettas. Men samtidigt slits grafit relativt snabbt. Dessutom minskar inte bara dess längd av friktion mot pumphuset, utan dess tjocklek minskar också från friktion mot rotorn.

Bild 1. Tre typer av slitage av grafitblad på roterande skovelpumpar.

Slitaget på grafitvingarna (plattorna) leder till luftläckor och en minskning av vakuumdjupet och pumpens prestanda. Vad är den genomsnittliga livslängden för oljefria pumpblad? De flesta tillverkare anger blygsamt inte denna term. Vi har dock en del information.

Stairs Vacuum Taiwanese indikerar behovet av att byta ut skovlarna efter 8 000 - 10 000 timmar. De noterar dock att prestandan för alla oljefria lamellpumpar börjar minska efter 3 000 timmars drift.

Italienarnas DVP skriver om en rekordlivslängd på 10 000 timmar. En gång kom en ingenjör till vårt kontor som hade en SB 16-pump från detta italienska företag. Han berättade att pumpen arbetade för dem 20 000 timmar (dock i kompressorläge, men det ändrar inte essensen), varefter den slutade fungera normalt (det handlade om slitage på bladen och inte om ett pumphaveri). Samtidigt täcktes avgasslangarna inuti med ett tunt lager grafitdamm. Detta exempel säger att tillverkaren anger den minsta garanterade livslängden för bladen, i praktiken kan de fungera ännu mer, men med en minskning av driftsparametrar.

Tyskarna Becker VX, KVX-serien har rekordet för bladens livslängd ( tyvärr också för priset för pumpar) - minst 20 000 timmar, i praktiken, från 20 000 till 40 000.

Bild 2. En graf över minskningen av prestanda hos torra lamellpumpar på grund av slitage på bladen.

På vilket djup av vakuum blir effektiviteten hos vakuumpumpar med roterande skovlar högst

Verkningsgraden för oljefria skovelpumpar är inte ett fast värde, utan beror på driftspunkten (vakuumdjup). Vid ett inloppstryck nära atmosfäriskt (vid grovt vakuum) är pumpens effektivitet mycket låg och blir acceptabel (40 % och högre) vid ett vakuumdjup på 300 mbar (700 mbar resttryck). Verkningsgraden når sitt maximum (nästan 60%) vid ett vakuum på 600-700 mbar (300-400 mbar absolut tryck), och börjar sedan återigen minska till 40% när vakuumet fördjupas.

Bild 3. Jämförelse av verkningsgraden för torr vridvingevakuumpump och virvelenstegsfläkt.

Om vi till exempel jämför en oljefri roterande lamellvakuumpump och en enstegs virvelfläkt som arbetar i vakuumläge, visar det sig att dessa två enheter inte konkurrerar med varandra, utan kompletterar varandra. I intervallet skapade tryck från -100 till -300 mbar visar virvelfläkten de bästa effektivitetsvärdena, och i intervallet från -300 till -900 mbar, fungerar skovelrotoranordningen redan mycket mer effektivt.

Vakuumpumpar används i stor utsträckning inom en mängd olika industrier och vetenskap. Den huvudsakliga tillämpningen av vakuumpumpar är att avlägsna luft eller gas från en hermetiskt förseglad volym och skapa ett vakuum i den. Vi kommer att överväga de vanligaste typerna, egenskaperna hos vakuumpumpar, deras funktionsprincip och huvudapplikationer.

Vakuumpumpar klassificeras enligt driftstryckintervallet i:

primära (framlinje) pumpar,
booster pumpar
sekundära pumpar.

I varje tryckområde används olika typer av vakuumpumpar som skiljer sig från varandra i design. Var och en av dessa typer har sina egna fördelar på en av följande punkter: möjligt tryckområde, prestanda, pris och frekvens samt lätt underhåll.

Oavsett utformningen av vakuumpumparna är den grundläggande driftprincipen densamma. Vakuumpumpen tar bort luft och andra gasmolekyler från vakuumkammaren (eller från utloppet på en vakuumpump med högre tryck om den är seriekopplad).

När trycket i kammaren minskar blir det efterföljande avlägsnandet av ytterligare molekyler exponentiellt svårare. Därför måste industriella vakuumsystem täcka ett stort tryckområde från 1 till Torr. Inom det vetenskapliga området når denna indikator torr eller mindre.

Följande tryckområden särskiljs:

Lågt vakuum:> atmosfärstryck till 1 torr
Medelvakuum: 1 torr till 10-3 torr
Högvakuum: 10-3 torr till 10-7 torr
Ultradjupt vakuum: 10-7 torr till 10-11 torr
Extremt högt vakuum:< 10-11 торр

Vakuumpumparnas överensstämmelse med tryckområdena:

Primära (framlinje) pumpar - lågt vakuum.

Boosterpumpar - lågvakuum.

Sekundära (högvakuum) pumpar: Högt, ultradjupt och extremt högt vakuum.

Klassificering av vakuumpumpar enligt principen om drift med gas

Det finns två huvudtekniker för att arbeta med gas i vakuumpumpar:

Gaspumpning
Gasfångning

Pumpar som arbetar med gasöverföringsteknik är uppdelade i kinetiska pumpar och deplacementpumpar.

Kinetiska pumpar arbetar på principen att överföra momentum till gasmolekyler från höghastighetsblad för att säkerställa en konstant rörelse av gas från pumpens inlopp till utloppet. Kinetiska pumpar har vanligtvis inga slutna vakuumkammare, men kan uppnå höga kompressionsförhållanden vid låga tryck.

Positiva deplacementpumpar fungerar genom att mekaniskt fånga upp en volym gas och föra den genom pumpen. I en förseglad kammare komprimeras gasen till en mindre volym vid ett högre tryck och därefter förs den komprimerade gasen ut i atmosfären (eller in i nästa pump).

Vanligtvis arbetar kinetisk och volumetrisk i serie för att ge högre vakuum och flödeshastigheter. Till exempel levereras mycket ofta en turbomolekylär (kinetisk) pump monterad i serie med en skruvpump (positiv deplacement) till en enda enhet.

Gasfångningsteknikpumpar fångar upp gasmolekyler på ytor i ett vakuumsystem. Dessa pumpar arbetar med lägre flödeshastigheter än överföringspumpar, men kan skapa ultrahög torr och oljefria vakuum. Fällpumpar arbetar med kryogen kondensation, jonreaktion eller kemisk reaktion och har inga rörliga delar.

Typer av vakuumpumpar beroende på design

Beroende på design kan vakuumpumpar delas in i olja (våt) och torr (oljefri), beroende på om gasen utsätts för olja eller vatten under pumpningen.

En våt pumpdesign använder olja eller vatten för att smörja och/eller täta. Denna vätska kan förorena den pumpade gasen. Torra pumpar har ingen vätska i flödesvägen och är beroende av de tätade springorna mellan pumpens roterande och statiska delar. Den vanligaste tätningen är polymer (PTFE) eller ett membran för att separera pumpmekanismen från den pumpade gasen. Torra pumpar minskar risken för förorening av oljesystemet jämfört med våta pumpar.

Följande konstruktioner, som beskrivs nedan, används oftast som primärpumpar (framledningspumpar).

Primär framlinjepump. Funktionsprincip. Designalternativ

Oljefylld roterande lamellpump

(våt, voluminös)

I en roterande skovelpump kommer gas in i inloppet och fångas upp av en excentriskt monterad rotor, som komprimerar gasen och överför den till utloppsventilen.En fjäderbelastad ventil tillåter gas att strömma ut när atmosfärstrycket överskrids. Oljan används för att täta och kyla bladen. Det tryck som uppnås med en roterande pump bestäms av antalet steg. Tvåstegsdesignen kan ge ett tryck på 1 × 10-3 mbar. Kapaciteten sträcker sig från 0,7 till 275 m3 / h.

Vätskeringvakuumpump. Design och funktionsprincip

(våt, voluminös)

En vätskeringpump komprimerar gasen med hjälp av ett roterande pumphjul placerat excentriskt inuti pumphuset. Vätskan matas in i pumpen och bildar en cylindrisk rörlig ring med hjälp av centrifugalacceleration. Denna ring skapar en serie tätningar mellan impellerbladen, som är kompressionskammarna. Excentriciteten mellan pumphjulets rotationsaxel och pumphuset leder till en minskning av volymen mellan pumphjulsbladen och därmed till komprimering av gasen och dess utsläpp genom utloppsröret. Denna pump har en enkel, robust design eftersom axeln och pumphjulet är de enda rörliga delarna. Vätskeringpumpen har ett stort effektområde och kan ge ett tryck på 30 mbar vid användning av vatten med en temperatur på 15 ° C. Lägre tryck är möjliga vid användning av andra vätskor. Utbudet av tillgängliga kapaciteter är från 25 till 30 000 m3/h.

Diafragma vakuumpump

(torr bulk)

Membranpumpar använder ett flexibelt membran som är anslutet till spindeln och rör sig växelvis i motsatta riktningar så att gas kommer in i utrymmet ovanför membranet och fyller det helt. Sedan stängs insugningsventilen och avgasventilen öppnas för att släppa ut gasen.

Membranvakuumpumpen är kompakt och mycket lätt att underhålla. Membran och ventiler har vanligtvis en livslängd på över 10 000 drifttimmar. En diafragmapump används för att stödja små turbomolekylära pumpar i ett rent, högt vakuum. Det är en lågeffektpump som ofta används i forskningslaboratorier för provberedning. Typiskt sluttryck 5 × 10-3 mbar. Kapacitet 0,6 till 10 m3/h (0,35 till 5,9 cfm).

Spiral vakuumpump

(torr bulk)

Huvudelementen i pumpen är spiralrotor och stator. Den expanderade gasen kommer in i stora cirkulära utrymmen som avsmalnar när den når mitten av den spiralroterande rotorn. PTFE-polymertätningen ger en tätning mellan pumpens spiralelement utan att använda olja i den pumpade gasen. Det uppnåbara trycket är 1 × mbar. Produktivitet från 5 till 46 m3 / h.

Booster pumpar

Dubbelrotor vakuumpump

(torr bulk)

Dubbelrotorpumpar används huvudsakligen som boosterpumpar och är designade för att ta bort stora volymer gas. De två rotorerna roterar utan att röra varandra för att kontinuerligt överföra gas i en riktning genom pumpen. Detta ökar prestandan hos primär-/förlinjepumpen genom att öka pumphastigheten till ungefär 7:1 och förbättra sluttrycket till ungefär 10:1. Boosterpumpar kan ha två eller flera rotorer. Typiskt sluttryck<10-3 Торр может быть достигнуто (в сочетании с первичными насосами). Производительность составляет подобных агрегатов может достигать около 100 000 м3/ч.

Kam-växelpump

(torr bulk)

Den lobtandade pumpen har två lober som roterar i motsatta riktningar. Funktionen hos en vakuumpump liknar den hos en rotationspump, förutom att gasen transporteras axiellt och inte uppifrån och ned. Mycket ofta används en lobpump och en dubbelrotorpump i kombination. Rotorsteg och kamsteg är installerade på en gemensam axel. Denna typ av pump är designad för tuffa industriella förhållanden och ger hög prestanda. Typiskt sluttryck 1 × 10-3 mbar. Produktiviteten är från 100 till 800 m3 / h.

Skruvpump

(torr bulk)

De huvudsakliga arbetsdelarna av enheten är två roterande skruvar som inte vidrör varandra. Rotation transporterar gas från ena änden till den andra. Skruvarna är utformade på ett sådant sätt att när gasen passerar genom dem blir utrymmet mellan dem mindre och gasen komprimeras, vilket orsakar ett minskat inloppstryck. Denna pump har en hög prestanda. Progressing Cavity Pump kan hantera vätskor och föroreningar och fungerar även bra under svåra förhållanden. Typiskt sluttryck är cirka 1 × 10-2 Torr. Kapaciteten kan nå 750 m3/h.

Sekundära (högvakuum) pumpar

Turbomolekylär pump

(torr, kinetisk)

Turbomolekylära pumpar fungerar genom att överföra kinetisk energi till gasmolekyler med hjälp av höghastighetsroterande vinklade skovlar som driver gasen med höga hastigheter. Bladspetsens rotationshastighet är vanligtvis 250-300 m/s. Gasmolekylerna tar emot momentum från de roterande bladen och rör sig till utloppet. Turbomolekylära pumpar ger lågt tryck och låga prestandaparametrar. Typiskt sluttryck är 7,5 x 10-11 Torr. Prestandaintervall från 50 till 5000 l/s. Pumpstadier kombineras ofta med stagnationssteg, vilket gör att turbomolekylära steg kan nå högre tryck (> 1 torr).

Diffusionsång-oljepumpar

(våt, kinetisk)

Ångdiffusionspumpar överför kinetisk energi till gasmolekyler med hjälp av en höghastighetsuppvärmd oljeström som för gasen från inloppet till utloppet. Detta ger ett reducerat inloppstryck. Denna design är ganska föråldrad. Till stor del ersätts de på marknaden av de mer bekväma torra turbomolekylära pumparna. Oljediffusionspumpar har inga rörliga delar och är mycket tillförlitliga. Denna vakuumpump har ett lågt pris. Sluttryck mindre än 7,5 x 10-11 Torr. Prestandaområde 10 - 50 000 l/s.

Kryogen pump

(torr, gasfångningsteknik)

Kryogena pumpar fungerar genom att fånga upp och lagra gaser och ångor, snarare än att pumpa dem själva. Denna typ av pump använder kryogen teknologi för att frysa eller fånga gas på en mycket kall yta (kryokondensering eller absorption) vid en temperatur på 10 ° K till 20 ° K (minus 260 ° C). Dessa pumpar är mycket effektiva men har begränsad gaslagringskapacitet. De uppsamlade gaserna/ångorna måste regelbundet avlägsnas från pumpen och värma upp ytan. De pumpas ut med en annan vakuumpump. Denna process är också känd som regenerering. Kryogena pumpar kräver installation av ytterligare ett kompressorkylsystem för att skapa kalla ytor. Dessa pumpar kan nå tryck på 7,5 x 10-10 Torr och har ett kapacitetsområde på 1200 till 4200 l/s.

Stora tillverkare av vakuumpumpar

Vakuumpumpen kan köpas från följande tillverkare

BUSCH www.buschvacuum.com

Becker www.beckerpumps.com

Elmo Rietschle http://www.gd-elmorietschle.com/en

NASH http://www.gdnash.com/liquid_ring_vacuum_pumps/

Robuschi http://www.gardnerdenver.com/en/robuschi/products/vacuum-pumps

Pfeiffer Group group.pfeiffer-vacuum.com

Samson Pumps www.samson-pumps.com