Типы вакуумных насосов: Виды и типы вакуумных насосов

Виды и типы вакуумных насосов

JavaScript seems to be disabled in your browser.
You must have JavaScript enabled in your browser to utilize the functionality of this website.

В нормальных условиях для создания вакуума в вакуумной системе требуется удаление газов, содержащихся в атмосферном воздухе, из данного сосуда или камеры. Таким образом, технология высокого вакуума предполагает разрежение атмосферы на 15 порядков (от 10³ до 10^-12 мбар). Процесс был бы относительно прост и насос для вакуумной камеры отлично справился, если бы стенки камеры не содержали адсорбированных и растворенных газов. Постоянное газовыделение окклюдированных и адсорбированных газов обычно делает необходимым постоянную откачку, даже если высокий вакуум должен поддерживаться только внутри камеры, в частности в пространстве между двойными стенками термоса. После откачки запаянное пространство должно содержать какие-либо средства удаления газов, например химически активные металлические пленки.

Существует несколько основных способов удаления воздуха (или другого газа) из пространства вакуумной камеры:

1. Газ может удаляться посредством изменения объема газа с помощью насосов с возвратно-поступательным и вращательным движением поршней, вращающимися лопастями, шестернями, кулачками, шнеками с зацеплением, спиральными камерами и т. д.
2. Другой способ заключается в частичном вытеснении газа или передаче ему импульса от быстро движущихся поверхностей (роторов или турбины), высокоскоростной струи пара или движущейся жидкости (эжектора).

В этих вакуумных насосах используются механические методы перемещения газа, который сжимается и выбрасывается в атмосферу. Поэтому данные типы насосов называются газоперекачивающими.

Работа других типов вакуумных насосов, приведенных ниже, основана на физикохимических способах создания вакуума, поэтому их называют

поглощающими:

1. Вакуум может также создаваться путем охлаждения газа до температуры, при которой газ либо переходит в твердую фазу, либо может адсорбироваться поверхностью специального пористого материала.
2. Газ может удаляться из объема посредством химической реакции, в результате которой получается твердый продукт.
3. Наконец, газ ионизируют и удаляют из объема либо посредством действия электромагнитных полей, либо путем внедрения молекул газа в твердую поверхность насоса благодаря высокой скорости в поле высокого напряжения.

Слово «насос», обычно ассоциируемое с жидкостями, в технологии высокого вакуума имеет всего лишь историческое значение. Газоперекачивающие насосы можно назвать «компрессорами для создания разрежения», а газопоглощающие насосы — «конденсаторами» так же существуют гасосы для вакуумных пресовс.

Рис 1. Классификация современных вакуумных насосов.

Как правило, нелегко сконструировать одно устройство откачки, которое бы эффективно функционировало в условиях изменений плотности среды в пределах 15 порядков. Все устройства откачки имеют диапазоны давления или плотности, в которых они характеризуются эффективностью работы, размером, весом, уровнем шума, стоимостью и т. д. Обычно для получения высокого вакуума используются два насоса с различными принципами действия. Они могут быть легко сконструированы в виде комбинации низковакуумных и высоковакуумных насосов. Низковакуумные насосы используются для удаления основной части газа из камеры (газа, который находился в пространстве или объеме), а высоковакуумные насосы — для поддержания вакуума путем удаления газа, натекающего с поверхностей. В общем случае можно сказать, что эти два типа вакуумных насосов работают в условиях вязкостного и молекулярного потоков.

По сравнению с обычным компрессором, который работает при давлении, близком к атмосферному, поток газа в условиях высокого вакуума характеризуется большим объемом, малой массой, высокими перепадами давления между откачиваемым объемом и внешней средой и низкими перепадами давлений внутри вакуумной системы. Перемещение молекулярного потока создает дополнительные сложности. Во-первых, в условиях молекулярного потока перепады давлений очень невелики (хотя обычно присутствуют значительные градиенты плотности). Так, например, отдельные молекулы входят в насос не под действием пониженного давления, а в результате своего нормального теплового движения. Поэтому когда молекулы отскакивают от поверхности, они с равной вероятностью могут перемещаться как к насосу, так и от него. Дополнительная сложность с откачкой молекулярного потока заключается в различном поведении молекул разных газов, присутствующих в смеси. Из-за отсутствия столкновений между молекулами откачка происходит при различной быстроте действия насосов и степенях сжатия.

Отсутствие градиентов давления создает более низкие значения максимально возможного объемного потока через отверстия. При вязкостном режиме объемный поток почти в 2 раза выше молекулярного потока (для воздуха при комнатной температуре приблизительно 20 л/(с·см²) и 11,6 л/(с·см²) соответственно). Как правило, если диаметр отверстия меньше или равен средней длине свободного пути, объемный поток может составлять 11,6 л/(с·см²). Также в условиях молекулярного потока могут существовать относительно высокие сопротивления внутри довольно короткого элемента вакуумной системы.

Например, обычное колено может создавать 50%-ное снижение объемного потока по сравнению со снижением вязкостного потока, составляющим всего несколько процентов. Поэтому проводимость каналов высоковакуумной системы играет большую роль.

Проводимость обычно измеряется в литрах в секунду (л/с). Однако правильнее было бы измерять ее в Торр·л/с производительности насоса на Торр перепада давления.

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон:

+7 (495) 664-22-07

E-mail:

[email protected]

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров — свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.

Группа РОСВАКУУМ

Крупнейшее объединение производителей вакуумного оборудования и техники.

Техника и услуги

Наши преимущества

1

Новое оборудование напрямую с завода или от производителя.

2

Производство сложных систем на собственной площадке совместно с лучшими учеными и НИИ.

3

С нами работают более 310 производителей, подрядчиков и партнеров по всему миру.

4

Основной род деятельности — выполняем крупные проекты госкомпаний и госкорпораций России.

Свяжитесь с нами

Мы работаем будни с 9 до 18 по Москве. Как оставить заявку в нерабочее время? Отправьте письмо на контактный адрес почты Email. Мы свяжемся с Вами на следующий день.

Виды вакуумных насосов

Как и в случае компрессоров, применение обычно диктует необходимость использования вакуумного безмасляного насоса или насоса с масляной смазкой. Любой тип может использоваться во многих приложениях.

Безмасляные насосы – такие насосы необходимы, когда в производственном процессе не допускается перенос любых масляных паров в отработанный воздух. Также их использование помогает избежать расходов и затрат времени на регулярную заправку емкостей для масла. Это особенно важно, когда насосы должны устанавливаться в труднодоступных местах.

Современные поршневые насосы оснащаются кольцами из тефлона, которые обеспечивают сотни часов работы, в зависимости от температуры окружающей среды и чистоты воздуха. Мембранные насосы и насосы с качающимся поршнем предназначены для работы без масла.

Насосы с масляной смазкой – насосы этого типа имеют явные преимущества при надлежащем обслуживании. В них, как правило, создается вакуум примерно на 20 процентов выше, потому что смазка действует как герметик между движущимися частями. И обычно они работают примерно на 50 процентов дольше, чем безмасляные насосы при нормальной эксплуатации из-за более низких рабочих температур. Кроме того, они менее подвержены коррозии от воздействия конденсированных паров воды.

 

Вакуумные насосы делятся на те же категории, что и воздушные компрессоры. То есть, они либо объемные, либо динамические. Объемный насос всасывает относительно постоянный объем воздуха, несмотря на колебания уровня вакуума.

Как и в случае воздушных компрессоров, основные типы вакуумных насосов – это поршневой, диафрагменный, с качающимся поршнем, центробежный лопастной и центробежный винтовой. 

Поршневые насосы – Основное преимущество конструкции поршня – это то, что он может создавать относительно высокий вакуум от 35-80 мбар (здесь и далее указано значение остаточного давления) и делать это непрерывно при любых условиях эксплуатации. Основные недостатки – это несколько ограниченный расход и высокий уровень шума, сопровождающийся вибрациями, которые могут передаваться в базовую конструкцию. В целом, конструкция с возвратно-поступательным поршнем лучше всего подходит для откачивания относительно небольшого объема воздуха до высокого вакуума.

Диафрагменные насосы – Диафрагменный (мембранный) блок создает вакуум за счет деформации диафрагмы внутри закрытой камеры. Малые мембранные насосы имеют одно- и двухступенчатую конструкцию. Одноступенчатая конструкция обеспечивает вакуум до 200 мбар, а двухступенчатая рассчитана на 18 мбар.

Насосы с качающимся поршнем – Такая конструкция сочетает легкий вес и компактный размер диафрагменного насоса с вакуумными характеристиками поршневых насосов. Вакуум до 70 мбар может создаваться в одноступенчатой схеме; двухступенчатые насосы могут обеспечить вакуум до 18 мбар. Однако воздушный поток ограничен – самая большая на сегодняшний день модель (двухцилиндровая) обеспечивает всего лишь 70 литров в минуту. 

Центробежные лопастные насосы – Обеспечивают более низкий вакуум, чем тот, который можно получить в случае поршневого насоса: максимум от 50 до 300 мбар. Но есть и исключения. Некоторые двухступенчатые конструкции с масляной смазкой позволяют получить вакуум до 1 мбар.

Центробежная лопастная конструкция имеет значительные преимущества: компактность; больший расход для заданного размера; низкая стоимость (примерно на 50 процентов дешевле для данного рабочего объема и уровня вакуума), меньший крутящий момент и тихая, плавная работа без вибраций, непрерывный отвод воздуха без использования приёмного резервуара.

Центробежные винтовые насосы и насосы с лопастным ротором – Уровень вакуума, создаваемый центробежными винтовыми насосами, аналогичен поршневым насосам, но работа происходит почти без пульсаций. Насосы с лопастным ротором, как и соответствующие компрессоры, заполняют разрыв между поршневыми и динамическими насосами. Расход воздуха высокий, но уровень вакуума ограничен 500 мбар. Возможности можно улучшить при введении нескольких ступеней.

Динамические вакуумные насосы

Как и в соответствующих компрессорах, в динамических вакуумных насосах для удаления воздуха из системы используется изменение кинетической энергии. Наиболее важным преимуществом этой конструкции является ее способность обеспечивать очень большой объемный расход, намного больший, чем это возможно при использовании любого поршневого насоса. Но из-за присущих этим типам утечек, их не практично применять, когда требуется более высокий уровень вакуума и низкий расход потока.

Основные типы динамических вакуумных насосов – это центробежные, осевые и вихревые конструкции. Одноступенчатые вихревые воздуходувки могут обеспечить уровень вакуум около 700 мбар. Вакуумные характеристики других конструкций ниже, если они не многоступенчатые.

 

Каталог вакуумных насосов различных типов смотрите здесь

Материал подготовил Алексей Циммер

4 типа промышленных вакуумных насосов

Промышленные вакуумные насосы являются важным компонентом любой вакуумной системы. И хотя все вакуумные насосы выполняют одну и ту же задачу, существует ряд технологий, классификаций и возможностей, которые позволяют им это делать. Это может затруднить выбор вакуумного насоса для вашей системы. Если вы пытаетесь разобраться в технологии всех вакуумных насосов, доступных для вашей системы, эта статья должна вам помочь.

Мы собираемся определить основную функцию промышленного вакуумного насоса и предложить некоторые сведения о четырех типах промышленного вакуума, наиболее часто используемых в промышленности. Начнем с обзора того, что делают промышленные вакуумные насосы.

Все промышленные вакуумные насосы выполняют одну и ту же функцию — вакуумные насосы удаляют молекулы воздуха и других газов из вакуумной камеры. По мере того, как вакуумный насос удаляет эти молекулы, давление в камере меняется, что затрудняет полное удаление всех молекул внутри вакуумной камеры. Вот тут-то и пригодится ваша полная вакуумная система — она должна работать в широком диапазоне давлений, от 1 до 10-6 торр. Для этого в вашей вакуумной системе последовательно используется несколько различных стилей и технологий для удаления молекул воздуха в каждом конкретном диапазоне давления.

Каковы диапазоны давления промышленной вакуумной системы?

Как упоминалось выше, в любой промышленной вакуумной системе используется несколько вакуумных насосов, которые продолжают удалять молекулы воздуха и газа при изменении диапазона давления. Большинство промышленных вакуумных систем должны соответствовать следующим диапазонам давления:

• Грубый/низкий вакуум: от 1000 до 1 мбар / от 760 до 0,75 торр
• Тонкий/средний вакуум: от 1 до 10-3 мбар / от 0,75 до 7,5-3 торр
• Высокий вакуум: от 10-3 до 10-7 мбар / от 7,5-3 до 7,5-7 торр
• Сверхвысокий вакуум: от 10-7 до 10-11 мбар / от 7,5-7 до 7,5-11 торр
• Сверхвысокий вакуум: < 10–11 мбар / < 7,5–11 торр

Каждый из этих диапазонов соответствует отдельному вакуумному насосу в серии системы:

• Первичные или форвакуумные насосы работают в диапазонах грубого и низкого вакуумметрического давления
• Бустерные насосы работают в диапазонах грубого и низкого вакуумметрического давления
• Вторичные или высоковакуумные насосы работает в диапазонах высокого, очень высокого и сверхвысокого вакуума

Две основные категории промышленных вакуумных насосов: влажные и сухие

Прежде чем мы перейдем к различным типам насосов, используемых в промышленных вакуумных системах, важно понять, что вакуумные насосы бывают двух основных категорий — влажные и сухие. Подобно масляным и безмасляным воздушным компрессорам, влажные и сухие промышленные пылесосы различаются в зависимости от того, подвергается ли воздух или газ, которые они удаляют, воздействию масла или воды в процессе сжатия.

Мокрые вакуумные насосы используют масло или воду для смазки или уплотнения. В то время как мокрые вакуумные насосы являются долговечным вариантом и требуют минимального обслуживания, эта смазочная жидкость может загрязнять воздух, который откачивается (или выметается) из камеры. Как правило, это хорошо для ряда производственных приложений, но для тех, где качество воздуха имеет решающее значение, например, для производства продуктов питания или упаковки, лучшим вариантом являются сухие вакуумные насосы.

Сухие вакуумные насосы снижают риск загрязнения системы и удаления масла. Эти насосы могут использовать масло или смазку в шестернях или подшипниках, но полагаются на плотно закрытые зазоры между вращающимися и неподвижными частями насоса, чтобы гарантировать отсутствие жидкости в вытесняемом воздухе или газе.

4 типа промышленных вакуумных насосов

На рынке представлено множество промышленных вакуумных насосов, каждый из которых предназначен для конкретного применения, но большинство промышленных вакуумных насосов относятся к одному из четырех основных типов: газоперекачивающие, поршневые, кинетические, и захват. Вот простой обзор того, как работает каждый тип промышленного вакуумного насоса.

01. Вакуумные насосы для перекачки газа

Вакуумный насос для перекачки газа — это любой тип вакуумного насоса, который перекачивает молекулы воздуха или газа за счет обмена импульсом или прямого вытеснения. В этих типах вакуумных насосов одинаковое количество молекул, которые входят в насос, покидают насос, хотя они слегка сжаты. И кинетические, и объемные вакуумные насосы являются типами газоперекачивающих вакуумных насосов.

02. Объемные вакуумные насосы

С технической точки зрения объемные вакуумные насосы являются подтипом газоперекачивающих вакуумных насосов. Они работают, механически улавливая объем газа и перемещая его через насос. Вакуумные насосы прямого вытеснения являются одними из наиболее часто используемых типов и используются на нескольких этапах вакуумной системы.

Распространенные типы объемных вакуумных насосов:

• Пластинчатый насос с масляным уплотнением (мокрый)
• Жидкостно-кольцевой насос (мокрый)
• Мембранный насос (сухой)
• Спиральный насос (сухой)
• Насос Рутса (сухой)
• Кулачковый насос (сухой)
• Винтовой насос (сухой)

03. Кинетические вакуумные насосы

Кинетические насосы или кинетические транспортные насосы используют передачу импульса для направления газа к выпускному отверстию насоса. В этих вакуумных насосах используются либо высокоскоростные лопасти, либо вводимый пар для направления газа к выходному отверстию. Кинетические вакуумные насосы уникальны своей способностью достигать высокой степени сжатия при низком давлении, но обычно они не имеют герметичных объемов.

Общие типы кинетических вакуумных насосов:

• Турбомолекулярные насосы (сухие)
• Пародиффузионные насосы (мокрые)

04. Вакуумные насосы с захватом

Четвертый тип промышленных вакуумных насосов уникален тем, что он не перемещает молекулы газа, а захватывает их. Используя криогенную конденсацию, ионную реакцию или химическую реакцию, улавливающие насосы могут обеспечить чрезвычайно высокий вакуум, хотя они работают при более низких скоростях потока. Поскольку в большинстве насосов с ловушкой используется какая-либо реакция, они могут успешно создавать безмасляный вакуум.

Обычные типы вакуумных насосов с ловушкой: 

• Криогенный насос (сухой)
• Ионные насосы распыления (сухие)

Хотя это четыре наиболее распространенных типа промышленных вакуумных насосов, из информации в этой статье вы можете видеть, что на рынке представлен широкий ассортимент вакуумных насосов.

В большинстве промышленных применений в их более крупной вакуумной системе используется ряд типов вакуумных насосов, поэтому всегда полезно проконсультироваться со специалистом по воздушной системе, если у вас есть какие-либо вопросы о вашей системе сжатого воздуха или вакуумной системе.

Если у вас возникли проблемы с определением того, какой вакуумный насос подходит для вашего применения, TMI может помочь. Как эксперты по воздуху, мы занимаемся всем, от воздушных компрессоров до воздуходувок и промышленных вакуумных насосов. Ищете ли вы запасную часть, новый вакуумный насос или обновленную вакуумную систему, мы можем помочь вам найти то, что вы ищете. Позвоните нам по телефону 800-875-9555 или свяжитесь с нами онлайн сегодня.

Свяжитесь с TMI Air Compressors

Какие существуют типы вакуумных насосов?

Вакуумный насос — это тип насоса, который используется для откачки газа из замкнутого пространства. Целью откачки газа из герметизированного объема является создание вакуума. Предшественником вакуумного насоса является всасывающий насос, который использовался на протяжении всей истории человечества.

 

Использование вакуумных насосов

Хотя вакуумный насос широко используется в различных отраслях промышленности, научные лаборатории также находят применение вакуумных насосов для следующих целей:

• Испарение растворителя путем снижения давления пара
• Отсос, используемый для фильтрации или аспирации взвешенных или жидких проб
• Оценка молекул воздуха для повышения чувствительности приборов
• Устройство отрицательного давления для предотвращения возможности утечки опасных химических веществ
• Сбор проб газа из атмосферы или испытательных камер

 

Вакуумные насосы бывают разных типов и форм, но наиболее широко используемыми в научных лабораториях насосами являются пластинчато-роторные насосы, комбинированные насосы, мембранные насосы и спиральные насосы.

 

RV или пластинчато-роторные вакуумные насосы

Это объемный насос, состоящий из лопастей, прикрепленных к ротору, который вращается внутри полости. Традиционные пластинчато-роторные вакуумные насосы с масляным уплотнением находят наиболее широкое применение, поскольку они дешевле в покупке и обслуживании, могут использоваться в различных областях, а загрязнения смываются при замене жидкости. Роторно-пластинчатые насосы используют масло или инертные жидкости для смазки рабочих частей, обеспечения герметичности и отвода тепла, охлаждая при этом роторы.

Пластинчато-роторные насосы имеют очень большую производительность, что делает их хорошим выбором для лиофильной сушки. Ротационно-пластинчатые насосы также хорошо работают с водными растворителями и образцами с очень высокой температурой кипения, пары которых можно легко уловить до того, как они попадут в насос.

 

Мембранные вакуумные насосы

Это сухие насосы, которые используют пульсирующее движение для открытия и закрытия клапанов для перемещения воздуха. Хотя они могут быть немного дорогими, они не требуют масла, и это может сэкономить много затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Мембранные вакуумные насосы являются одними из наиболее стойких к коррозии и химическому воздействию используемых насосов. Следовательно, они идеально подходят практически для всех типов проб, включая кислоты и растворители. Мембранные насосы — отличный выбор как для концентрирования, так и для выпаривания. Однако их нельзя использовать для сублимационной сушки, так как их глубина вакуума недостаточна.

 

Комбинированные или гибридные вакуумные насосы

Комбинированные вакуумные насосы сочетают в себе высокопроизводительный пластинчато-роторный насос с химически стойким диафрагменным насосом, что обеспечивает долговечность и простоту обслуживания. Мембранный насос отвечает за удаление конденсирующихся паров в пластинчато-роторном насосе, не вызывая загрязнения масла, тем самым продлевая срок службы масла и, в конечном итоге, срок службы вакуумного насоса.

Поскольку диафрагменные насосы являются частью конструкции комбинированного насоса, эти насосы способны работать с растворителями и кислотами лучше, чем обычные пластинчато-роторные насосы.

Комбинированные насосы лучше всего подходят для сублимационной сушки летучих или коррозионно-активных образцов, поскольку они могут использоваться с различными кислыми образцами и другими, содержащими агрессивные химические вещества.

 

Спиральные вакуумные насосы

Спиральные вакуумные насосы состоят из одной неподвижной и одной вращающейся спиральных частей. Орбитальная спираль перемещается внутри неподвижной спирали, создавая пустоту на входе для всасывания газа и выпуска в центре двух витков. Они хорошо известны своей работой всухую, низким уровнем шума, минимальной вибрацией и компактной конструкцией для использования в лаборатории.

Эти насосы идеально подходят для сублимационной сушки, поскольку их можно использовать с образцами растворителей и водных растворителей, таких как ацетонитрил.