Короткое описание

Вакуумные насосы: классификация и принцип работы

Вакуумный насос необходим для создания в определённом месте разреженного состояния газовой или воздушной смеси. Его используют в различных отраслях: добыча угля, литейная, электронная, текстильная. Высушивание и обезвоживание применяют в медицине, при производстве молочных продуктов, растительного масла, пива и готовой к употреблению пищи. В металлургии вакуумизация помогает устранить газообразные примеси в металлическом сплаве.

Насос может создавать 3 типа вакуума:

• низковакуумный – понижает давление в откачиваемой среде;
• форвакуумный – предварительно разрежает и поддерживает условия, необходимые для работы узла;
• высоковакуумный – предназначен для создания разрежения в диапазоне от 0,1 до 10-5 Па. Иногда используется в связке с форвакуумным насосом, который обеспечивает предварительное разрежение.

Оборудование способно перекачивать среды несколькими методами:

• объёмный. Функционирует по принципу уменьшения объёма рабочей камеры. Установка такого типа качает вещество порционно;
• молекулярный. Принцип откачивания воздушной среды такой: пар, струя воды или лопасти ротора захватывают молекулы и передают им дополнительную скорость.

Классификация

1. Поршневой. Функционирует за счёт движения поршня с клапанами. Давление уменьшается, когда элементы перемещаются в среднюю часть корпуса.
2. Роторный или роторно-пластинчатый. Внутри корпуса находятся пружины, которые постоянно прижимают пластины к кожуху. Когда ротор вращается, образуются сектора с постоянно меняющимся объёмом. В процессе работы сектора присоединяются то к всасывающим, то к нагнетательным патрубкам. Так происходит всасывание газа и его выброс из камеры. Бывают одно- и двухступенчатого исполнения. Второй тип создаёт большее давление, устойчив к пару, более производительный и экономичный. Роторный насос встречается в безмасляном и в масляном исполнении.
3. Мембранный. Это простейший безмасляный агрегат низкого вакуума, малошумный. В качестве рабочего элемента выступает мембрана. Когда она перемещается, откачивается среда. Особенность – стабильность при работе с химическими компонентами.
4. Турбомолекулярный. Создаёт и поддерживает высокий вакуум. Состоит из ротора и статора. Скорость вращения ротора достигает десятков тысяч в минуту. Устройство сжимает газы, передавая импульс от быстровращающихся лопастей ротора молекулам газа.
5. Эжекторный. Его действие основано на захвате частиц струёй пара. Так часть энергии переходит к откачиваемой струе и повышается давление. Чаще применяются в лабораторной практике для получения давления 2×10-6 – 3×10-7 мм. рт. ст.
6. Водокольцевой. Корпус заполнен жидкостью, в которой вращается ротор. За счёт центробежной силы смесь движется к периферии – так создаются сектора переменного объёма. Если они увеличиваются, происходит всасывание газа. Когда сектора уменьшаются, газ сжимается или нагнетается. Этот тип хорошо зарекомендовал себя в работе при высоких температурах, с загрязнёнными газами.

Критерии выбора

Выбирая оборудование, ориентируются на такие характеристики:

• начальное и наибольшее выпускное давление;

• предельный вакуум;

• скорость выкачивания;

• характер среды;
• мощность.

Стабильная работа оборудования зависит от правильности выбора узла под конкретные условия. Насосы с маркировкой С (Chemistry resistant) предназначены для работы с агрессивными средами (растворители, кислоты). От того каковы объёмы газа/пара и самой установки, зависит производительность насоса.

Всегда отталкивайтесь от задачи. Если вакуумный насос нужен для фильтрации, аспирации или твердофазной экстракции, ищите агрегат с вакуумом 70-100 мбар. Для сушки и для перегонки/концентрирования под вакуумом – 7-12 мбар. В тех областях, где используется высококипящие растворители – 0,6-2 мбар.