Принцип работы вакуумного насоса: простые вопросы для экспертов

В этой статье вы узнаете, что такое вакуум, существующие уровни вакуума, по каким характеристикам выбирать вакуумный насос, какая классификация вакуумных насосов, принцип работы вакуумного насоса на примере винтовой, мембранной и пластинчато-роторной моделей.

Вакуум, его уровни. Назначение вакуумного насоса

Вакуум – полное отсутствие материи в области пространства. Также вакуумом называется, когда давление газа в пространстве меньше, чем атмосферное. Существует 4 вакуумных уровня:

1. Маленький (сто паскалей или больше)
2. Средний (от ста до одной десятой паскалей)
3. Большой (от одной десятой до одной десятитысячной паскалей)
4. Высокий (меньше одной десятитысячной паскалей)

Для создания вакуума разных уровней используют вакуумный насос. Все они работают по принципу высасывания из ёмкости газа, при этом понижается давление. Влиять на работу вакуумного насоса может множество факторов: герметичность соединения и ёмкости, высасываемый газ, мощность оборудования.

Характеристики вакуумного насоса

Основных характеристик вакуумного насоса, на которые нужно обращать внимание при выборе, пять:

• Изначальное давление
• Конечное давление
• Максимальный уровень вакуума насоса
• Мощность
• Время создания вакуума

Виды вакуумных насосов

Вакуумные насосы делятся на две большие группы – газопереносные и сорбционные. Те же делятся на другие виды, типы. Например, по типу конструкции различают:

1. Механические
2. Магниторазрядные
3. Струйные
4. Сорбционные
5. Криогенные

Ниже мы разберём три наиболее популярных вида вакуумных насосов – пластинчато-роторные, мембранные и винтовые механические вакуумные насосы.

Как работают пластинчато-роторные вакуумные насосы

Принцип работы пластинчато-роторных вакуумных насосов похож с классическими – они оба «высасывают» газ/жидкость из ёмкости:

Мотор вращает ось с диском. На диске установлено множество лопастей/пластин, что плотно прижимаются к стенкам корпуса, внутри которого установлены. Лопасти образуют герметичные ячейки внутри насоса. Такую ячейку заполняет газ из ёмкости. Мотор поворачивает колесо, и другая ячейка перекрывает трубку входа. Лопасти толкают порцию газа в ячейке к трубке выхода. Газ занимает весь объём от лопасти до клапана трубки. Лопасти продолжают крутиться – объём уменьшается, давление повышается. Газ давит на клапан, открывает его и выбирается наружу. Из-за разности давления появляется конденсат.

Как работают мембранные вакуумные насосы

Принцип работы мембранных насосов основан на изменении объёма пространства. Для этого используются гибкие мембраны.

В корпусе насоса есть одна или две рабочие камеры. В них установлено по гибкой мембране и по два штока – верхний и нижний. Когда мембрана «всасывается» внутрь, в герметичном пространстве уменьшается давление. Из-за этого поднимается нижний шток – шарик или заслонка, перекрывающие подачу газа. Газ из откачиваемой ёмкости заполняет открытое пространство. После этого мембрана расширяется и начинает давить на газ. Нижний шток герметично перекрывает подачу газа, а верхний шток открывается под действием высокого давления. От верхнего штока газ идёт к трубке выхода. После этого мембрана опять сдувается, ёмкость наполняется воздухом, и она расширяется, выталкивая его через верхний шток в трубку. Цикл повторяется.

Как работают винтовые вакуумные насосы

Винтовые вакуумные насосы представляют собой пару винтов с «резьбой» в герметичном корпусе. В винтовых вакуумных насосах стоит по две трубки входа и выхода газа. Газ заходит через них и попадает в герметичный корпус с двумя плотно прижатыми к стенкам и друг другу винтами. Между ними есть пространство, которое и занимает газ. Это пространство ограничивается «резьбой» одного из винтов. После того как мотор начинает вращать винты, их «резьбы» создают общую камеру/ячейку. Это пространство заполняет газ, после чего «резьба» перекрывает вход в камеру. Так газ двигается вдоль всего винта до трубок выхода. Из них его также выталкивает «резьба». То есть газ двигается по герметичным ячейкам между «резьбами» винтов, ими же он и выталкивается из насоса.