Как устроен и работает гидроаккумулятор

Гидроаккумулятор: устройство и принцип работы гидробака в системе водоснабжения

Чтобы обеспечить стабильную работу водопровода, следует выяснить, что такое гидроаккумулятор. Это полезное устройство необходимо для автоматизации работы независимой водопроводной системы.

Оно также позволяет заметно продлить срок использования насоса и защитить оборудование от гидроударов.

В этом материале мы расскажем об обустройстве и принципах работы гидроаккумуляторов, а также приведем рекомендации по монтажу оборудования.

Устройство и принцип работы

От обычного накопителя гидроаккумулятор отличает более сложное устройство, которое заметно расширяет его функционал.

  • металлического корпуса;
  • внутренней мембраны;
  • ниппеля;
  • патрубка для воды.

Мембрана разделяет емкость на две части, одна предназначена для воды, а во вторую подкачивают воздух или инертный газ. В результате жидкость внутри устройства находится под определенным давлением. Это позволяет регулировать напор воды в системе.

О том, для чего нужен гидроаккумулятор, сможет рассказать каждый, кто хотя бы раз сталкивался с проблемой низкого напора в системе. Иногда задачу решают с помощью повышающего насоса, но ГА – более эффективный вариант.

Его устанавливают в системе после насоса на наружном или внутреннем водопроводе, конкретная схема зависит от характеристик системы. Вода поступает в емкость и накапливается там, при этом благодаря мембране внутри создается давление, необходимое для нормальной эксплуатации автономного водоснабжения с безотказной подачей воды в краны.

Обычный накопитель не гарантирует подходящих характеристик давления для водопровода, так как напор создается только из-за разницы в высоте расположения точки забора воды и емкости с водой. А вот с ГА не нужно поднимать бак на чердак или эстакаду, так как можно подкачать воздух, чтобы создать желаемый напор.

Современная техника, например, машинка-автомат, гидромассаж, джакузи, посудомоечная машина, способна функционировать только при нормативных значениях давления в водопроводной сети. Да и обычный душ удобнее принимать, когда поток воды достаточно сильный, а не течет слабой струйкой.

Гидроаккумулятор обязательно используют в комплекте с реле давления, которое управляет насосом, подающим воду из скважины, колодца и т.п., и манометром, предназначенным для контроля и отслеживания рабочих параметров независимого водоснабжения.

Реле настраивают таким образом, чтобы по достижении выбранного пользователем давления насос включался и отключался. Когда в гидроаккумулятор наберется достаточное количество воды, и давление достигнет максимальной заданной точки, насос выключится. Этот показатель по понятным причинам называют давлением отключения.

В процессе использования воды давление в баке постепенно уменьшается. Когда оно достигает минимального заданного значения (это так называемое давление включения), насос начинает работать. Вода поступает в емкость, давление растет, достигает предела, после чего насос отключается.

Затем вода снова убывает из бака, когда хозяева дома открывают кран, давление падает, реле запускает насос и т.д. Если исключить из этой цепочки ГА и реле, насосное оборудование будет включаться каждый раз при открывании крана. Такое использование дорогостоящей техники нерационально, поскольку ресурс ее работы ограничивается определенным количеством включений-выключений.

Кроме того, насос подает воду стремительно, что может обернуться таким явлением как гидроудар. Для водопровода этакие нагрузки нежелательны, они могут повредить трубы. А гидроаккумулятор – это прочное устройство, которое станет буфером и защитит систему от нежелательного воздействия.

Наконец, гидробак позволяет создать некоторый запас воды. Даже при отсутствии электроэнергии какое-то время можно будет пользоваться водой, хранящейся в ГА. Конечно, это не такой большой запас, как в накопителе, но и он может оказаться очень полезным.

Какими бывают гидроаккумуляторы?

Различают устройства вертикальные и горизонтальные, их по-разному устанавливают. Обычно баки емкостью до 50 л располагают горизонтально, а объемом побольше – вертикально, чтобы не занимали много места. На эффективность это не влияет. Можно выбирать такую модель, которая будет удобнее в эксплуатации и подойдет для места, где ее будут ставить.

В вертикальных и горизонтальных моделях для отведения воздуха из той части, в которую накачан воздух или газ, предусмотрен ниппель – воздушный клапан. Использовать его очень просто.

Расположен он у всех видов гидробаков со стороны, противоположной установки фланца, предназначенного для подключения оборудования к водоснабжению.

Цвет емкости обычно бывает голубым или синим, в отличии от красных расширительных баков для отопления. Они не взаимозаменяемые, для изготовления мембраны используются разный материал. В “холодных” гидробаках применяют пищевую резину.

Кроме того, гидроаккумуляторы синего цвета могут переносить более высокое давление, чем устройства для отопления и ГВС. Нельзя использовать такие емкости не по назначению, они быстро выйдут из строя.

В вертикально ориентированных ГА вода подается снизу, а лишний воздух удаляют по необходимости сверху, стравливая его через ниппель. В горизонтальных вариантах как подача воды, так и стравливание воздуха производится сбоку.

Резьбовое соединение для подключения к водоснабжению всегда одного размера, это 1 1/2 дюйма. Резьба для подсоединения мембраны может быть внутренней или наружной. Размеры их тоже унифицированы, внутренняя резьба стандартно равно 1/2 дюйма, наружная – 3/4 дюйма. Это важный момент, поскольку для надежного подключения нужно, чтобы размеры патрубка и водопроводной трубы совпадали.

Если планируется организация независимой системы водоснабжения, нужно знать, как устроен обычный гидроаккумулятор для воды. Следует сразу определиться с вариантами подключения к водопроводу и способами удаления воздуха, если давление превысит нормативное значение, а также со схемами подсоединения к системе.

Следует помнить, что они изначально проектировались под условия страны, где были произведены, а они не всегда совпадают с местными реалиями. Условия эксплуатации могут оказаться слишком сложными для западных моделей, поэтому имеет смысл поискать вариант от отечественного производителя, который и по стоимости может оказаться более привлекательным.

Читайте также:
Как сделать абажур из бумаги?

Рекомендации по монтажу и эксплуатации

Установить гидробак несложно, его просто подключают к водопроводной системе после насоса. Перед входом в устройство необходимо поставить хороший фильтр, чтобы очистить воду от примесей. Они могут скопиться внутри и повредить мембрану.

Нужно правильно выбрать место для монтажа. ГА должен стоять там, куда можно свободно подойти для осмотра прибора и его технического обслуживания. Со временем может понадобиться ремонт устройства, поэтому не помешает заранее продумать порядок его демонтажа и трудности, которые могут в это время возникнуть.

Очень важно, чтобы размеры патрубка и водопроводной трубы совпадали. Это позволит избежать гидравлических потерь из-за сужения трассы на каком-то участке. Использование переходников допустимо, но нежелательно. Во время поступления и убывания воды мембранный бак может вибрировать.

Рекомендуется крепить его к основанию через амортизирующие прокладки. Подключение к водопроводу выполняют гибкой подводкой. Следует убедиться, что устройство правильно выставлено по горизонтали и вертикали, перекосы недопустимы.

Нужно заранее позаботиться о возможности отключить ГА от водопровода таким образом, чтобы не пришлось полностью сливать воду из системы. Это требование реализуется установкой обычного запорного крана. Для небольших емкостей, вместимостью до 10 л, в которых нет ниппеля, нужно предусмотреть также установку сливного крана.

Подробнее о том, как подключить гидроаккумулятор в систему водоснабжения можно прочесть в этом материале.

Техобслуживание гидробака сводится к внимательному осмотру корпуса и контролю давления в воздушном отделении. Иногда нужно подкачать воздух или стравить его, чтобы восстановить правильные показатели. Обычно давление должно составлять около двух атмосфер или немного меньше. Кроме того, следует удалить воздух, который скопился за мембраной в отсеке, где хранится вода.

Иногда здесь можно даже установить автоматический воздухоотводчик. Если же отверстие для этой процедуры отсутствует, нужно отключить ГА от водопровода и полностью опустошить его через сливной кран. Воздух выйдет из емкости вместе с водой. Потом остается просто снова включить насос, чтобы в бак снова начала поступать вода.

Говоря о том, как работает мембранный гидроаккумулятор, стоит отметить, что самая частая поломка в ГА – прорыв мембраны. Этот эластичный элемент подвергается постоянному воздействию на растяжение и сжатие, поэтому со временем выходит из строя.

Вот признаки того, что мембрана прорвана:

  • вода поступает из крана резкими толчками;
  • стрелка манометра “скачет”;
  • после полного стравливания содержимого “воздушного” отсека из ниппеля вытекает вода.

Последний пункт позволяет точно выяснить, действительно ли проблема именно с мембраной. Если вода из ниппеля не вытекает, а вода поступает в систему слабо, скорее всего, корпус разгерметизирован. Нужно внимательно его осмотреть, найти и заделать трещины.

Заменить мембрану не сложно, но нужно подобрать точно такой же элемент, как и испорченный, поскольку он рассчитан именно для этого конкретного ГА.

Чтобы провести ремонт, нужно:

  1. Отключить устройство от водопроводной системы.
  2. Слить воду, стравить воздух.
  3. Открутить крепежные винты.
  4. Извлечь испорченную мембрану.
  5. Установить исправный элемент.
  6. Закрепить его винтами.
  7. Установить ГА на место и подключить его к системе.

Самый сложный этап этой процедуры – затягивание винтов. Оно должно быть равномерным, поэтому рекомендуется закручивать их, делая по одному обороту поочередно на каждом элементе. Такая тактика позволит правильно закрепить мембрану на корпусе и предотвратить соскальзывание ее края внутрь.

Некоторые неопытные мастера в стремлении улучшить качество соединения наносят на край мембраны герметик. Этого делать не следует, поскольку состав может разрушить резину и вызвать обратный эффект.

Выводы и полезное видео по теме

Устройство и принцип работы ГА:

Для системы автономного водоснабжения гидроаккумулятор – полезное оборудование, обеспечивающее автоматический забор воды, включение/отключение насоса. Такое устройство повысит качество водоснабжения и предотвратит поломку технических устройств.

После изучения материала появились вопросы? Вы можете задать их в блоке с комментариями, а мы постараемся дать на них предельно понятный ответ.

Самое важное о гидроаккумуляторах: устройство, принцип работы, назначение

Содержание:

  1. 1. Что такое гидроаккумулятор?
  2. 2. Особенности работы разных видов устройств
  3. 3. Преимущества использования гидроаккумулятора

Что такое гидроаккумулятор?

Устройство представляет собой металлический резервуар, который служит для регулировки давления в системе водоснабжения. Но чтобы более детально разобраться в его предназначении, следует углубиться в особенности работы автономной системы водоснабжения. Каждый раз при включении насоса случаются резкие скачки давления. Например, буквально за несколько секунд его значение повышается с 1 атм до 3 атм – так происходит при расходе воды, допустим, если открыть кран. Это негативно сказывается не только на ресурсе самого насоса, но и на других компонентах системы. Если в системе установить гидроаккумулятор, такого не произойдет. Дело в том, что насос будет нагнетать воду сначала в его резервуар, создавая тем самым запас жидкости. При открывании крана вода расходуется из этого запаса, а насос не будет задействован до тех пор, пока не возникнет необходимости вновь наполнить резервуар. Таким образом, при расходе воды давление растет медленно. А временной интервал включения насоса увеличивается, что продлевает срок его службы.

Одна и та же задача у различных гидроаккумуляторов может осуществляться по-разному. Все зависит от их работы и типа энергии, которая задействуется в процессе: кинетическая, механическая или энергия сжатого газа. Какой вариант эффективнее, а какой дешевле? Расскажем о каждом из них.

Читайте также:
Как сделать печь на пеллетах своими руками. Пеллетный камин: принцип работы прибора, плюсы и минусы, особенности установки

Особенности работы разных видов устройств

Грузовые

Это первые гидроаккумуляторы – их изобрел англичанин Джозеф Брама. Простейшая конструкция работает по принципу использования потенциальной энергии груза, расположенного на определенной высоте: груз давит на жидкость, тем самым создавая давление. Впервые это устройство было использовано для создания так называемого пивопровода, по которому пиво подавалось из бочонков в подвале наверх, в бар. В дальнейшем устройство стало применяться в бытовых водопроводных системах.

Преимущества: поддержание постоянного давления гидроаккумулятора, большой объем, доступная стоимость.

Недостатки: небольшая энергоемкость, низкое давление, большие габариты, высокая инерционность, недостаточная надежность (риск течи уплотнителя поршня).

Пружинные

В таких устройствах для нормализации давления используется механическая энергия, образующаяся при сжатии пружины, которая необходима для накопления энергии гидравлической жидкости и ее возврата в магистраль.

Преимущества: большая энергоемкость, доступная стоимость.

Недостатки: небольшой рабочий объем, высокая инерционность, зависимость давления от качества пружины и объема наполнения, невысокая надежность (кроме повреждения уплотнителя поршня, есть вероятность поломки и деформации пружины).

Пневмогидравлические

Такие гидроаккумуляторы очень популярны сегодня и широко распространены как в частных домах, так и на предприятиях. Именно они считаются наиболее эффективными и лишены множества недостатков перечисленных выше моделей. Работа осуществляется за счет образования энергии сжатого газа (чаще всего воздуха, хотя в промышленных установках может использоваться азот). Для разделения воды и газа, то есть для предотвращения завоздушивания водопроводных труб, применяются плавающий поршень, поплавковый механизм или эластичная мембрана. Последний вариант наиболее распространен. Расскажем подробнее о том, как работает такой гидроаккумулятор.

Внутри металлического резервуара расположена мембрана, представляющая собой резиновый мешок с узким горлом. Она соединяется с корпусом посредством фланца. Данный узел очень герметичен, что исключает контакт жидкости и воздуха. При работе насоса вода под давлением попадает внутрь резервуара. Мембрана растягивается, увеличиваясь в объеме, и сжимает воздух (пространство с водой больше пространства с воздухом). Давление повышается в то время, пока работает насос. При открытии крана с водой сжатый воздух внутри резервуара давит на мембрану, тем самым выталкивая из нее воду (пространство с воздухом увеличивается, а мембрана уменьшается в объеме). Таким образом, вода поступает в водопровод не посредством работы насоса, а за счет давления воздуха в резервуаре расходуется из накопленного запаса. Когда давление достигает заданного предела, когда гидроаккумулятор не способен создавать его самостоятельно, вновь включается насос, и процесс возобновляется. При правильном подключении и настройке системы совершается от 1 до 20 рабочих циклов за час – это норма для бесперебойного водоснабжения. Цикл работы устройства представлен на рисунке.

Преимущества: большая энергоемкость, небольшие габариты, различные варианты исполнения (горизонтальное или вертикальное расположение бака), минимальная инерционность, простота и надежность.

Недостатки: давление зависит от скорости заполнения резервуара и может меняться в зависимости от объема жидкости.

Преимущества использования гидроаккумулятора

Итак, теперь вы знаете, как работает устройство. Что же это дает? Какая практическая польза от его установки? Стоят ли вложения ожидаемого результата? Решение за вами – мы лишь перечислим основные преимущества.

  • Нормализация сил и нагрузок в системе.
  • Компенсация утечек и объемов рабочей жидкости.
  • Снижение риска гидроударов.
  • Гарантия долговечности насоса за счет сокращения включений.
  • Обеспечение запаса воды на случай аварийной ситуации.

Вывод: применять такие устройства экономически выгодно в автономных системах водоснабжения, в которых наблюдаются периодические пики расхода воды, что увеличивает средний расход. Используя гидроаккумулятор, можно снизить потребляемую мощность гидропривода и уменьшить расход электроэнергии на 50%. Кроме того, удастся обеспечить бесперебойную работу системы водоснабжения и продлить срок службы основных ее компонентов.

Если вы планируете создать автономную систему водоснабжения в частном доме или на даче, задумайтесь уже сейчас о покупке гидроаккумулятора. Затраты невелики по сравнению с тем, какие деньги в будущем вы потратите на ремонт или покупку нового насоса, который выйдет из строя из-за перепадов давления и частых включений. Например, резервуары объемом до 25 л стоят не больше 2000 рублей, до 100 л – не более 3000 рублей. Согласитесь, что это не такие большие вложения, зато гарантируется стабильность работы системы водоснабжения и увеличивается срок службы насоса.

Рекомендуем покупать гидроаккумулятор вместе с насосом, чтобы подобрать модель под его тип и мощность. Подробнее о правилах выбора вы узнаете из статьи «Алгоритм подбора гидроаккумулятора: просто о сложном». Также вы можете обратиться за помощью к менеджеру, который поможет определиться с выбором и подскажет, какие еще компоненты для монтажа вам понадобятся.

Все о гидроаккумуляторах

Что такое гидроаккумулятор

Гидроаккумулятора, его еще называют гидробак, гидравлический бак, расширительный мембранный бак. В системе водоснабжения из колодца, он используется в качестве автономного накопителя для дачи или частного дома, подавая воду в раковину, душ и другие точки, а затем сливая её в канализацию так же, как в городских квартирах. Гидробаки работают совместно с насосом.

4 функции гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор выполняет сразу четыре функции в системе водопровода из колодца:

  • Накапливание резервов воды, что важно для колодцев с малым дебетом, или источников с неинтенсивным приходом воды;
  • Избавление системы автономного водоснабжения от возможных гидроударов*;
  • Сокращение количества запусков насоса;
  • Поддержка давления в водопроводе (совместно с реле давления и блоками автоматики).
Читайте также:
Какой телевизор лучше — Самсунг или LG?

*Гидроудар – повышенное давление воды вызванное изменением её скорости приводящее к трещинам в трубах, отводах и других частях системы водоснабжения. Благодаря гидробаку водопровод не пострадает, останется целым сохранив подачу жидкости.

Красный или синий?

Для водопровода только синий. Красные – это расширительные баки, используются для отопления и имеют иное строение.

Отличие гидроаккумулятора от расширительного бак

Визуально гидроаккумулятора похож расширительного бак, основные отличия скрыты от глаз и состоит в строении агрегатов. В резервуаре жидкость набирается во внутреннюю камеру, так называемую грушу, резиновой мембраной жидкость отделяется от воздуха. В расширительном баке, вода набирается в сам резервуар без дополнительных мембран.

Виды и размеры

Гидробак может быть горизонтальный или вертикальный, отличия только в способе установки, возможен монтаж на пол или с креплением на стену, иных технических отличий нет. Различны также и размером и, соответственно, емкостью. Популярные объемы:

  • 24;
  • 50;
  • 80;
  • 100;
  • 150;
  • 200 литров.

Объем рекомендуется обуславливаться мощностью насоса и мощностью колодца, чем приход интенсивнее, тем меньшего размера используют гидроаккумулятора.

Гидробаки могут быть проходные и замкнутые.

  • Проходные, когда мембрана располагается между двух фланцев.
  • Замкнутые – мембрана крепится основным фланцем на одной из сторон.

Какой размер подойдет вам?

При покупке гидроаккумулятора, не забывайте, общий объем аппарата и рабочий – разные понятия. То есть, маркировка 100 литров подразумевает объем мембраны и остальной полости заполненной сжатым воздухом.

Когда насос накачивает жидкость в бак, вода сжимает имеющийся воздух занимая пространство.

Какое же процент занимает вода от общего объема резервуара?

При рабочем в 2 атмосферы, в гидробаке будет порядка 50 % воды. Фактический объем 24 литрового резервуара равен 12, соответственно 100 литрового – 50.

При выборе гидроаккумулятора важно учесть два момента:

  • Необходимый объем воды.
  • Характеристика колодезного насоса. В паспорте аппарата обычно имеется рекомендуемое количество запусков в час.

Если у вас большая семья и вам необходимо приличное количество воды, потребуется мощный насос и соответственно гидробак большой емкостью.

Рекомендуется брать баки с мембраной из пищевой резины, так как:

  • Эластичность позволяет в разы лучше гасить гидравлические удары,
  • Стабилизировав рабочее давление в системе водоснабжения,
  • Предотвратит появление в ней воздушных пробок,
  • Уменьшит периодичность запуска насоса.

Ваш запас воды будет больше, насос не придётся запускать слишком часто, и это сохранит аппарат от преждевременного износа.

Из какого материала выбрать

У дешевых экземпляров из тонкого металла, верхняя часть покрывается слоем краски. Если хотите более основательное решение, чтобы гидробак прослужил не один десяток лет, обратите внимание на резервуары из нержавейки.

Как устроен и принцип работы

Между корпусом и внутренней мембраной закачен воздух, на одной из сторон имеется ниппель для подкачки или стравливания воздуха в пространство между мембраной и корпусом. Также, лучше выбирать оборудование с интегрированным манометром и имеющее дополнительный ниппель.

Работает гидроаккумулятор следующим образом:

  1. После закачки воздуха, проверяем давление;
  2. Включаем насос, закачиваем воду в мембрану;
  3. Выключаем насос, далее открываем кран, воздух давит на мембрану и под его воздействием создается давление, жидкость поступает в кран.

Гидробаки работают без электричества, при отключении электроэнергии вода никуда не денется.

Профилактика

Рекомендуем делать диагностику на наличие стравленного воздуха и целостности мембраны гидробака ежегодно. Во втором случае, гидроаккумулятора перестает выполнять роль защиты от гидроудара. Мембраны продаются отдельно, а ее замена производится за пару минут.

Михаил Ермолаев

Автор статьи и колодезный мастер нашей компании.

Возможно, наш материал будет полезен вашим знакомым. Поделитесь статьей

Вакуумный насос: принцип работы, устройство, как подобрать

Техническое устройство, которое специально предназначено для откачивания газов и паров из замкнутого объема и формирования в нем вакуумной среды, называется вакуумный насос. Такое оборудование делится на различные типы в зависимости от своего конструктивного исполнения и принципа действия. Оно активно используется в различных отраслях промышленности, на предприятиях сельскохозяйственной отрасли, а также для оснащения лабораторных подразделений.

Пластинчато-роторный масляный вакуумный насос 2НВР5Д

Отдельные модели вакуумных насосов применяются и для решения бытовых задач (в частности, для организации более компактного хранения вещей и постельных принадлежностей, для продления срока годности пищевых продуктов, также находящихся на хранении). Чтобы правильно подобрать устройство, способное создавать разрежение воздуха в окружающей его среде, ограниченной определенным объемом, необходимо разобраться не только в том, как работает вакуумный насос, но и в конструктивных особенностях различных типов такого оборудования, а также в их функциональных возможностях.

Принцип действия

Принцип действия основной части вакуумных насосов заключается в том, что разряжение воздуха, которое создают такие устройства, достигается за счет изменения объема рабочей камеры. Для следующих типов вакуумных насосов принцип работы характерен вышеуказанный:

  • ротационные устройства;
  • водокольцевые вакуумные насосы (ВВН);
  • вакуумные насосы поршневого типа.

Устройство жидкостно-кольцевого вакуумного насоса

Машины, работающие по данному принципу, создают предварительное разрежение воздуха. Такое состояние воздушной среды, которого вполне достаточно для решения многих задач, называют форвакуумом. Для того чтобы создать более глубокий вакуум, необходимо использовать насосные устройства других типов, к которым, в частности, относятся:

  • молекулярные;
  • турбомолекулярные;
  • вакуумные насосы водо-, пароструйного и паромасляного типа;
  • диффузионные и эжекторные устройства.

Принцип действия вакуумных насосов вышеперечисленных типов основан на том, что движение молекулам откачиваемой газовой или воздушной среды передается от движущейся с высокой скоростью жидкой или газообразной субстанции либо твердой поверхности.

Направления движения струи газа, жидкости или твердой поверхности и молекул откачиваемой среды могут совпадать или располагаться перпендикулярно друг к другу (турбомолекулярные насосы).

Читайте также:
Как сделать шар из бетона

Принцип работы пароструйного вакуумного насоса

Эффективность работы большей части вакуумных насосов зависит от того, насколько эффективно в них реализуется принцип вытеснения. Объем вакуума, который они способны создать в замкнутом пространстве, напрямую зависит от того, насколько герметичной является их рабочая камера. За обеспечение герметичности последней отвечает сразу несколько элементов конструкции вакуумного насоса – рабочее колесо и пластины, которые зафиксированы на его внешней поверхности, золотники.

Нередки ситуации, когда насос вакуумный способен откачивать газовую среду, но его технических возможностей недостаточно для того, чтобы понизить ее давление до требуемого значения. В таких случаях используется одновременно несколько вакуумных насосов, подключаемых друг к другу последовательно. Если же необходимо повысить скорость формирования вакуумной среды, также используется несколько насосов, но в таком случае они соединяются по параллельной схеме.

Как работает ВВН

Водокольцевой вакуумный насос – это наиболее популярный тип оборудования, используемого для откачивания газовых сред из замкнутых объемов. Для функционирования таких устройств нужна жидкая рабочая среда, в качестве которой преимущественно используется вода (реже – масло, тосол, щелочи, кислоты и другие вещества). Конструктивная схема насосов данного типа включает в себя колесо с лопатками, которое является основным рабочим органом таких устройств.

Принцип, по которому работают ВВН, достаточно прост. Заключается он в следующем.

  • Под воздействием вращения лопаточного колеса, создающего центробежную силу, жидкость отбрасывается к стенкам рабочей камеры, формируя по ее внутреннему периметру водное кольцо.
  • В центральной части рабочей камеры в результате протекания вышеописанного процесса создается зона разрежения, что и обеспечивает всасывание откачиваемой газовой среды в такую камеру через входной патрубок.

Принцип работы и основные детали насоса ВВН

Следует иметь в виду: принцип работы вакуумных насосов данного типа подразумевает, что жидкая рабочая среда постоянно нагревается, поэтому ее необходимо регулярно менять.

Устройство и принцип действия водокольцевых вакуумных насосов достаточно просты, что обеспечивает высокую надежность такого оборудования, а также простоту его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

Водокольцевые вакуум-насосы не требуют очистки перекачиваемых газов и способы работать в круглосуточном режиме

Что представляют собой вакуумные насосы Рутса

В тех случаях, когда в замкнутой системе, характеризующейся значительными газовыми нагрузками, требуется создать вакуум не слишком большого значения, может быть использован механический вакуумный насос Рутса, относящийся к устройствам двухроторного типа. Основой конструкции таких насосов являются два ротора, которые синхронно вращаются в корпусе в разные стороны, не контактируя друг с другом.

Работают такие насосы, роторы которых в поперечном сечении имеют форму восьмерки, без использования жидкой рабочей среды. Это исключает наличие в их внутренней камере постоянно двигающейся массы, что улучшает динамическую балансировку таких устройств. Именно поэтому даже при высоких скоростях вращения роторов насосы Рутса практически не издают шума и не вибрируют.

Схема насоса Рутса

Чтобы уменьшить противоток откачиваемых насосами Рутса газовых сред, на выходе из таких устройств дополнительно устанавливают достаточно производительные форвакуумные насосы. В качестве последних могут быть использованы такие виды вакуумных насосов, как устройства пластинчато-роторного, роторно-поршневого и винтового типа. Кроме того, в роли форвакуумного применяют водокольцевой вакуумный насос. Между форвакуумным насосом и насосом Рутса, чтобы предотвратить попадание масла в откачиваемый объем, устанавливается масляная ловушка сорбционного или ионного типа. Использование насосов Рутса в связке с форвакуумными устройствами позволяет создавать низкий и средний вакуум с высокой скоростью откачивания.

Насос Рутса предназначен для транспортировки больших объемов газов

Конструкция и принцип действия вакуумных насосов для дизельных двигателей

Насосы, которыми оснащаются дизельные двигатели, предназначены для создания вакуума в рабочей камере такого агрегата. Основным конструктивным элементом данных насосов является ротор, оснащенный выдвигающейся пластиной, разделяющей рабочую камеру устройства на две полости. Поскольку ротор вакуумного насоса для дизельных двигателей установлен в рабочей камере эксцентрично, при его вращении выдвигающая лопасть уменьшает объем одной части такой камеры, одновременно увеличивая объем другой полости. Таким образом, в рабочей камере создается зона разрежения, что способствует всасыванию воздуха через входной патрубок. Попадающий в рабочую камеру воздух проталкивается лопастью к выходному патрубку.

В дизельных двигателях вакуумный насос служит для создания разряжения

Для смазывания движущихся элементов внутренней конструкции вакуумного насоса для дизельных двигателей, а также для обеспечения более плотного прилегания лопастей таких устройств к внутренним стенкам их рабочей камеры используется масло, которое подается от головки цилиндров самого двигателя по специальному каналу. Для приведения в действие насоса используется коленчатый или распределительный вал самого дизельного двигателя. Как можно заметить, устройство и принцип действия вакуумных насосов для дизельных двигателей мало чем отличаются от того, как устроены и работают устройства водокольцевого типа.

Как устроен вакуумный насос для откачивания воды

Водяные вакуумные насосы, которые относятся к специальному насосному оборудованию, одинаково успешно могут быть использованы для откачивания воды, газовой среды, а также газа, смешанного с жидкостью. Активно применяется такое оборудование как в различных отраслях промышленности, так и в быту (в частности, такими устройствами оснащаются системы автономного водоснабжения и полива, их применяют для откачивания воды из различных водоемов и ее транспортировки к месту потребления).

Читайте также:
Как сделать двойной потолок своими руками - устройство натяжных и гипсокартонных конструкций, смотрите на фото и видео

Принцип действия вакуумного насоса для воды

Принцип, по которому работает вакуумный насос для воды, заключается в следующем.

  • Вода, находящаяся в рабочей камере, захватывается лопатками рабочего колеса и также начинает перемещаться.
  • В результате вращения лопаток колеса вместе с жидкостью на последнюю оказывается центробежная сила, что приводит к отталкиванию жидкости к стенкам рабочей камеры.
  • В результате протекания вышеописанных процессов в центральной части рабочей камеры создается разрежение воздуха (а фактически вакуум, так как корпус устройства надежно загерметизирован). В данную область рабочей камеры как раз и втягивается газовая или жидкая откачиваемая среда.

Степень герметичности рабочей камеры вакуумного насоса для воды можно регулировать, что позволяет уменьшать или увеличивать давление перекачиваемой среды в напорной магистрали.

Внешне вакуумный водяной насос похож на обычное устройство центробежного типа

Вакуумные насосы для откачки воды, как можно заметить, по конструкции и принципу действия мало чем отличаются от насосных устройств центробежного типа. Между тем имеют такие устройства целый ряд весомых преимуществ.

  • Элементы конструкции оборудования обладают высокой прочностью и, соответственно, более высокой надежностью.
  • При работе устройство создает низкий уровень шума и вибраций.
  • Закачивание и подача воды протекают с высокой скоростью.
  • Откачиваемое таким устройством вещество (жидкость, газ, жидкость в смеси с газом) подается в напорную магистраль с более высокой производительностью.
  • За счет исключительно качественной герметизации в рабочей камере такого насоса формируется изотермическая среда.

Современные вакуумные насосы данного типа часто оснащаются встроенным грязеотделителем, предотвращающим попадание твердых включений, содержащихся в составе откачиваемой среды, во внутреннюю камеру.

Как правильно выбрать вакуумное насосное оборудование

Современные производители предлагают множество моделей вакуумного насосного оборудования, что несколько затрудняет выбор таких устройств, активно используемых сегодня как в промышленности, так и в быту. Между тем эффективность такого оборудования во многом зависит именно от правильности его выбора, при осуществлении которого следует ориентироваться на целый ряд параметров.

Сначала следует определиться с тем, какие задачи должно будет решать выбираемое устройство. Для бытовых целей выбирают оборудование невысокой мощности, для промышленных – агрегат с соответствующими техническими характеристиками.

Насос вакуумный ВВН1-50ТМ производительностью 50 кубических метров в минуту

Основными техническими характеристиками, на которые ориентируются при выборе вакуумного насоса, являются:

  • максимальный уровень вакуума, который способно создавать такое оборудование;
  • скорость, с которой устройство создает вакуум в замкнутом объеме;
  • начальное давление (так называемый предварительный вакуум);
  • максимальное значение выпускного давления;
  • производительность, с которой способно работать выбираемое оборудование.

Основные технические параметры насосных агрегатов ВВН

Начальным называют давление, которое создается на выходе из насоса в самом начале его функционирования. Максимальным считается такой уровень создаваемого насосом вакуума, при котором оборудование функционирует со своей номинальной производительностью. Максимальным выпускным называют наибольшее значение давления, создаваемого в напорном патрубке. Следует иметь в виду, что некоторые модели вакуумных насосов не способны выводить в атмосферу газ или воздух, который они откачали из закрытого объема. Для нормального функционирования таких насосов к их напорной магистрали подсоединяют форвакуумные устройства. Все перечисленные выше типы давления, как правило, измеряются в Па.

Вакуумный насос с электрическим двигателем и трубчатым ресивером, используемый для откачки воздуха при безанкерном закреплении бурильных установок

Скорость, с которой вакуумный насос откачивает воздух или газ, указывает на то, какой объем откачиваемой среды пройдет через выпускной патрубок при нормальном уровне давления. Производительность, с которой работает вакуумная помпа, рассчитать достаточно просто, для чего необходимо умножить значение скорости работы устройства на значение давления, при котором такая работа осуществляется.

При выборе вакуумного насоса также следует учитывать конструктивные особенности такого оборудования. От данного параметра, в частности, будет зависеть, насколько простыми будут эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт вакуумного насоса. Кроме того, надо обратить внимание на такие характеристики выбираемого оборудования, как число оборотов; мощность, которую потребляет приводной двигатель; количество ступеней откачки; объем используемой рабочей жидкости и ее расход, а также размеры и вес устройства.

Принцип работы вакуумного насоса

Вакуумный насос представляет собой оборудование, которое используется для откачки и удаления паров или газов до заданного уровня давления. Последний еще называется сантехническим вакуумом.

Принцип работы

Принцип работы вакуумного насоса заключается в том, что откачка обеспечивается изменением объема рабочей камеры. Такие объемные насосы применяются для получения предварительного разряжения, который называется форвакуумом. Сюда следует отнести насосы:

  • ротационные;
  • жидкостно-кольцевые;
  • поршневые.

Наибольшую популярность в вакуумной технике получили насосы вращательного типа. Если же речь идет о высоко-вакуумных насосах, то к ним следует отнести турбомолекулярные, пароструйные и паромасляные насосы. Молекулярные производят откачку за счёт передачи молекулами газа движения от твердой, парообразной или жидкой поверхности, последняя из которых двигается с высокой скоростью.

К ним относятся эжекторные, водоструйные, диффузионные, молекулярные устройства с одинаковым направлением движения поверхностей и молекул газа. К тому же классу можно отнести турбомолекулярные агрегаты, у которых движение твердых поверхностей закачиваемого газа происходит взаимно-перпендикулярно.

Особенности работы

Анализ внутреннего устройства таких агрегатов, создающих вакуум, указывает, что почти все устройства данного типа функционируют по принципу вытеснения, что можно сравнить с принципом действия объемных насосов. Они используются для откачки продуктов распада разных смесей и воды.

Создаваемый вакуум, а вернее его величина, зависит от герметичности пространства, которая возникает вследствие работы механизмов насоса, среди них следует выделить:

  • колеса;
  • специальные пластины;
  • золотники.
Читайте также:
Как изготовить махровый ковер из старых полотенец своими руками

Принцип работы вакуумного насоса сводится к тому, что агрегат должен выполнить два условия, первое из них выражено в понижении давления в замкнутом пространстве, тогда как второе заключается в выполнении предыдущего условия за определенный промежуток времени. При этом важно, чтобы последовательность условий была сохранена.

Когда газовая среда будет вобрана оборудованием, а давление не окажется понижено до нужной величины, то потребуется использование форвакуумного аппарата. Это, в свою очередь, снизит давление газовой среды. Данный принцип предполагает возможность последовательного присоединения насосов.

Принцип работы вакуумного насоса должен предполагать использование вакуумного масла, что исключает газовые утечки через зазоры трущихся деталей. Благодаря использованию масла, есть возможность уплотнить и полностью перекрыть зазоры. Это масло выступает в качестве отличного смазочного средства.

Устройство насоса Рутса

Принцип работы роторного вакуумного насоса был описан выше, а вот информацию о его устройстве вы сможете отыскать в этом разделе. Упомянутые насосы можно отнести к категории вытесняющих роторных вакуумных насосов, которые работают на сухом ходу. Среди основных составляющих оборудования следует выделить:

  • двигатель;
  • выпускной патрубок;
  • лабиринтные уплотнения;
  • перепускной клапан;
  • индикатор уровня масла;
  • неподвижный подшипник;
  • свободный подшипник;
  • камеру всасывания;
  • отвод масла;
  • выпускной канал.

На двух боковых поверхностях расположены подшипники вала ротора. Для того чтобы обеспечить неравномерное тепловое расширение между поршнем и корпусом, они сконструированы в качестве неподвижных подшипников и уплотнительных внутренних колец с разных сторон. Подшипники обрабатываются маслом, которое нагнетается из брызговиков. Приводной вал выводится наружу и изолируется кольцами радиаторного вала.

Кольца выполняются из фторкаучука, а после смазываются уплотняющим маслом. Кольца, располагающиеся на рукаве, необходимы для защиты вала, их, кстати, при необходимости можно заменить. Если снаружи необходимо герметичное уплотнение, то оборудование можно привести в движение с помощью муфты со стаканом и магнитами.

ВВН и принцип его функционирования

Принцип работы вакуумного насоса ВВН тоже основан на создании среды для отсасывания паров и газов. В качестве главного узла таких устройств выступает круглый барабан, в котором находится ротор с лопатками. Когда ротор начинает вращаться, вода прижимается к стенкам барабана под действием центробежной силы. Вследствие этого образуется кольцо.

Ротор находится в стороне от центра, благодаря этому под ним образуется полость, которая разделена на ячейки разного объема. Когда ячейка находится на краю полости, она обладает незначительным объемом, что называется всасывающим окном. Однако при вращении объем возрастает, и в этой кондиции происходит засасывание газа. Объем становится максимальным, а ротор делает еще один круг. Из этого понятно, что принцип работы в этом случае основан на центробежной силе.

Принцип функционирования вакуумного насоса для двигателя

Принцип работы вакуумного насоса дизеля может заинтересовать автолюбителя. Если проводить сравнение с бензиновыми двигателями, где есть дроссельная заслонка и возможность создания разряжения для использования с разными целями, в дизельном двигателе нет дроссельной заслонки, как и описанной выше возможности. Поэтому в дизельных моторах для создания разряжения используется насос. Он дополнен эксцентрично установленным ротором с перемещающейся пластмассовой лопастью, разделяющей полость на две части.

Дополнительные нюансы

Когда происходит вращение ротора и перемещение в нём лопасти, одна часть полости увеличивается в объеме, тогда как другая – уменьшается. Забор воздуха из вакуумной системы происходит на одной стороне всасывания, а после воздух вытесняется через канал.

Он используется для охлаждения узлов конструкции. Масло подается через канал, идет вдоль головки цилиндра, а после поступает к насосу. Используется масло не только для смазки, но и для уплотнения лопасти в рабочей полости. Привод осуществляется от коленчатого и распределительного вала, в последнем случае насос совмещается с топливоподкачивающим насосом системы.

Принцип действия водяного насоса

Принцип работы вакуумного насоса для воды заключается в процессе вытеснения. При работе откачка воды осуществляется в результате изменения параметров рабочей камеры. Объем вакуума связан с уровнем герметичности рабочего пространства, которое регулируется, что позволяет снизить или увеличить давление в определённом месте до нужной величины.

Водяной вакуумный насос, принцип работы которого может заинтересовать потребителя, как правило, имеет цилиндрическую форму. Внутри располагается импеллер или вал с колесом, что обладает специальными лопастями. Импеллер выступает в качестве основного элемента. Колесо вращается в корпусе, который заполнен рабочей жидкостью. В результате вращательных движений лопасти захватывают воду, которая растекается по стенкам. Возникает центробежная сила, провоцирующая появление кольца из жидкости. Внутри образуется свободное пространство, которое называется вакуумом.

Особенности вакуумного насоса

Вакуумные водяные насосы обладают определенными особенностями, среди них следует выделить:

  • незначительный уровень шума и вибрации;
  • высокую производительность;
  • высокую прочность конструкции;
  • хорошую скорость подачи и закачки воды;
  • большое давление запуска;
  • экологичность.

Дополнительной отличительной особенностью можно выделить изотермическую герметизацию. Агрегат превосходно справляется с откачкой газов и паров, а также способен отводить жидкости, делая это одновременно. Довольно часто такое оборудование имеет встроенный грязеотделитель.

Принцип работы пластинчатого роторного насоса

Пластинчато-роторные вакуумные насосы, принцип работы которых заключается в вытесняющем действии, представляет собой оборудование с масляным уплотнением. Система имеет в составе:

  • корпус;
  • лопасти;
  • внецентренно установленный ротор;
  • вход и выход.

Масляное уплотнение устанавливается на выпускной клапан, который разработан по подобию вакуумного предохранительного клапана. В процессе работы он находится в открытом состоянии. Рабочая камера располагается внутри корпуса, а лопасти ротора разделяют камеру на два отсека, разные по объему. Как только устройство будет включено, газ поступит в расширяющую камеру, пока его не перекроет второй лопастью.

Читайте также:
Как сделать жалюзи на балкон своими руками?

Принцип работы помпы для откачки воздуха

С помощью этих устройств устраняют воздух из герметичных емкостей. Это способствует изменению объема полостей замкнутой системы и создается вакуум. Способ откачивания у разных агрегатов отличается.

Работа большинства приборов основана на принципе вытеснения. Поэтому их производительность зависит от герметичности камеры. Чтобы улучшить этот показатель прибегают к технологии уплотнения.

В приборах есть механический фильтр, не допускающий проникновение пыли и мелких элементов внутрь. Приборы работают на основании трех этапов с использованием отдельных масляных, воздушных и выхлопных фильтров.

Второй вид рассчитан на всасываемый воздух, а третий используется, чтобы убрать масляные пары из выхлопных газов.

Насосы для откачки воздуха из герметичных емкостей помогают избавиться от лишнего воздуха и снизить давление. При этом он отделяет определенное количество воздуха и перемещает его к патрубку.

Существующие разновидности вакуумных насосов

Лопастные

Производительность таких устройств выше, чем у насосов другого типа. Они небольшие и компактные, подходят для создания вакуума среднего уровня и улавливают пары еще до их соприкосновения с насосом.

Работают ротационные лопастные насосы на масле. За его счет достигается идеальная герметичность. Оно смазывает движущиеся детали и обеспечивает достаточный уровень теплоотдачи, чтобы вакуумный насос охладился.

Они отличаются:

  • Доступной стоимостью;
  • Удобством в использовании;
  • Высокой производительностью и уровнем вакуума около 1000 мбар.

Но для нормального функционирования устройства не обойтись без регулярного техобслуживания. Особенно важно контролировать количество масла, иначе детали быстро износятся. Менять масло следует после 3000 часов использования.

Мембранные

Они проявляют повышенную устойчивость к агрессивной среде. Поэтому их можно использовать для работы с кислотой, вязкими и коррозионными веществами.

Благодаря этой особенности устройства активно используют в производстве продуктов питания и косметических средств. Они помогают перекачивать жидкости, кремы и гели, а также помогают обрабатывать летучие соединения.

Мембранные насосы относятся к сухим насосам. Поэтому они не нуждаются в использовании смазочных жидкостей, а стоимость обслуживания будет ниже, чем в случае с лопастными. Приборы этого типа могут длительное время работать без перерыва, но с низким уровнем вакуума, по сравнению с ротационными насосами.

Жидкокольцевые

Их работа основана на подаче жидкости, высушивающейся на стенках насоса. При этом образуется кольцо, обеспечивающее оптимальный уровень герметичности.

Выбрать жидкокольцевой насос следует за такие особенности:

  1. Это сухой насос.
  2. Обладает повышенной устойчивостью к коррозии.
  3. Повышенную мощность.
  4. Большие габариты.

Они малочувствительны к прохождению жидкостей, твердых частиц и паров. Их можно использовать во время работы с веществами, склонными к взрыву или чувствительными к высоким температурам.

В случае максимального расхода в 30000 м3/ч одновременно снижается и увеличивается давление.

Турбомолекулярные

Они способны достигать высокого давления, а расход колеблется в пределах 50-5000 л/с. Функциональные особенности таких насосов напоминают компрессор. Двигатель заставляет лопасти быстро вращаться и вытолкнуть достаточное количество воздушной смеси.

Агрегаты незаменимы для работы магнитных подшипников. Они помогают достичь оптимальной скорости вращения. Турбомолекулярные устройства функционируют без использования масла. Из-за сложности конструкции стоимость устройств повышенная, и владелец дополнительно тратит деньги на особое обслуживание. Откачка зависит от типа газа. Процесс замедляется, если возникла необходимость в удалении легких газов.

Водокольцевой вакуумный насос. Принцип работы ВВН двойного действия

Рисунок 2. Схема ВВН двойного действия

1 – рабочее лопаточное колесо; 2 – корпус с овальным в сечением; 3 – жидкостное кольцо; 4 – окна всасывания; 5 – окна нагнетания; 6 – мертвый (защемленный) объем

ВВН двойного действия (рис.2) работает так же, как и простого. Отличие заключается в том, что оси колеса 1 и корпуса 2, выполненного форме овального цилиндра, совпадают. Когда колесо вращается, внутренняя поверхность водяного кольца принимает форму овала 3 – и получается две полости. Из-за чего делается по два окна всасывания 4 и нагнетания 5.

Если вы подумали, что при прочих равных условиях быстрота действия этого ВВН должна быть в два раза больше, чем простого, то теоретически вы, конечно, правы, а на практике ошиблись. Из-за перемещения газа в мертвом объеме 6 обратно на всасывание и перетеканий через торцевые зазоры быстрота действия увеличивается всего в 1,4…1,5 раз. Зато овальная форма корпуса усложняет конструкцию, из-за чего увеличивается цена, и увеличивает вероятность разрыва потока вращающейся жидкости. Поэтому такая конструкция используется редко.

Преимущества и недостатки водокольцевых вакуумных насосов

  • в водокольцевом вакуумном насосе, принцип действия которого подразумевает теплообмен между жидкостью в кольце и газом, сжатие можно считать изотермическим (нагретая вода отводится и электронасосом подается холодная);
  • активный теплообмен с жидкостью дает возможность откачивать полимеризующиеся, быстроразлагающиеся или воспламеняющиеся газы;
  • простая конструкция обеспечивает высокую надежность при эксплуатации;
  • водяное кольцо, главная особенность этого устройства, делает его нечувствительным к загрязнениям откачиваемого газа парами, пылью, твердыми частицами, капельной жидкостью и т.д.;
  • если вместо воды подобрать жидкость с нужными свойствами, то ЖКВН легко справляется с откачкой агрессивных газов, благодаря чему нашел применение в химической промышленности;
  • ВВН не загрязняет откачиваемый газ масляным паром, так как в проточной части отсутствуют трущиеся элементы, для обеспечения подвижности которых необходима смазка, как, например, в пластинчато-роторном ВН; роль уплотнителя зазоров также выполняет вода.
  • большие энергозатраты на вращение кольца воды;
  • только низкий вакуум (высокое предельное остаточное давление даже для двухступенчатых конструкций 1..10 кПа);
  • большой размер из-за малой величины окружной скорости на конце лопаток роторного колеса.
Читайте также:
Как правильно подщипывать и обрезать листья у китайской розы, чтобы она цвела, как бешеная

Принцип работы вакуумных насосов различных типов, их особенности

Основной принцип вакуумного насоса любого типа – это вытеснение. Он одинаковый у всех вакуумных насосов любого размера и любого способа применения. Другими словами, принцип действия вакуумного насоса сводится к удалению газовой смеси, пара, воздуха из рабочей камеры. В процессе вытеснения изменяется давление, и молекулы газа перетекают в требуемом направлении.

Два важных условия, которые должен выполнить насос – это создать вакуум определенной глубины, откачав газовую среду из необходимого пространства и сделать это в течении заданного времени. Если какое-то из этих условий не выполняется, то приходится подключать дополнительный вакуумный насос. Так, в случае необеспечения требуемого давления, но за нужный промежуток времени, подключается форвакуумный насос. Он дополнительно снижает давление, чтобы выполнились все необходимые условия. Этот принцип работы вакуумного насоса подобен последовательному подключению. И наоборот, если не обеспечивается скорость откачки, но при этом достигается нужная величина вакуума, то потребуется другой насос, который поможет достичь необходимый вакуум быстрее. Такой принцип работы вакуумного насоса схож с параллельным подключением.

Примечание. Глубина вакуума, создаваемого вакуумным насосом зависит от герметичности рабочего пространства, которое создают элементы насоса.

Чтобы создать хорошую герметичность рабочего пространства применяется специальное масло. Оно уплотняет зазоры и полностью их перекрывает. Вакуумный насос, имеющий такое устройство и принцип действия называется масляным. Если принцип вакуумного насоса не предусматривает использование масла, то он называется сухим. Преимуществом в использовании пользуются сухие вакуумные насосы, так как они не требуют обслуживания с заменой масла и так далее.

Кроме вакуумных насосов промышленного назначения, широкое применение получили небольшие насосы, которые можно использовать в домашних условиях. К ним относится ручной вакуумный насос для перекачки воды из скважин, водоемов, бассейнов и прочего. Принцип работы ручного вакуумного насоса разный, все зависит от его типа. Различаются такие виды ручных вакуумных насосов:

  1. Поршневой.
  2. Штанговый.
  3. Крыльчатый.
  4. Мембранный.
  5. Глубинный.
  6. Гидравлический.

Поршневой вакуумный насос работает за счет движения внутри него поршня с клапанами в середину корпуса. В результате давление уменьшается, и вода через нижний клапан поднимается вверх пока ручка поршня опускается вниз.

Штанговый вакуумный насос похож по принципу действия на поршневой, только роль поршня в корпусе выполняет очень вытянутая штанга.

Крыльчатый вакуумный насос имеет совсем другой принцип действия. Давление в рабочей камере насоса создается за счет движения рабочего колеса с лопастями (крыльчатка). При этом вода поднимается по стенке камеры, это повышает давление и, вода выплескивается наружу.

Более сложной конструкции является роторный вакуумный насос. Но эта сложность компенсируется тем, что в возможности насоса входит перекачка не только воды, но и более тяжелых масляных жидкостей. Давление в насосе создает ротор с тонкими пластинами, которые вращаются и с помощью центробежной силы втягивают жидкость в емкость, а потом физической силой выталкивает ее.

Мембранный вакуумный насос не имеет никаких трущихся частей, поэтому может использоваться для перекачки очень грязных смесей. С помощью внутреннего маятника и мембраны создается вакуум, который перемещает жидкость через корпус в необходимое место. Чтобы корпус не заклинивал от задержавшегося случайно мусора, насос оснащен специальными клапанами, которые очищают насос.

Глубинный вакуумный насос способен поднимать воду с очень большой глубины (до 30м). Принцип его работы такой же, как и у поршневого, но с очень длинным штоком.

Гидравлический вакуумный насос хорошо перекачивает вязкие вещества, но широкого применения он не получил. Более подробно принцип работы и устройство вакуумных насосов рассмотрим на отдельных его видах.

Принцип работы водокольцевых вакуумных насосов

Один из типов вакуумных насосов — водокольцевой вакуумный насос, принцип действия его основан на создании герметичности рабочего объема с помощью жидкости, а именно воды.

Рассмотрим подробно водокольцевой вакуумный насос и его принцип работы. Внутри корпуса водокольцевого насоса находится ротор, который смещен относительно центра немного вверх. На роторе размещено рабочее колесо с лопастями, вращающимися во время работы. Внутрь корпуса закачивается вода. При движении колеса лопасти захватывают воду и центробежной силой отбрасывают ее в сторону корпуса. Так как скорость вращения достаточно большая, то в результате образуется водяное кольцо по окружности корпуса. В середине корпуса получается свободное пространство, которое и будет так называемой рабочей камерой.

Примечание. Герметичность рабочей камеры обеспечивает окружающее ее водяное кольцо. Поэтому такие насосы и называются водокольцевыми вакуумными насосами.

Рабочая камера получается серпообразной формы, и она разделяется лопастями колеса на ячейки. Эти ячейки получаются разного размера. Во время движения газ перемещается поочередно по всем ячейкам, направляясь в сторону уменьшения объема и одновременно сжимаясь. Так происходит большое количество раз, газ сжимается до необходимой величины и выходит через нагнетательное отверстие. Когда газ проходит через рабочую камеру, он очищается и выходит наружу уже чистым. Это свойство оказывается очень полезным для откачивания загрязненных сред или насыщенных паром газовых сред. Вакуумный насос во время работы постоянно теряет небольшое количество рабочей жидкости, поэтому в конструкции вакуумной системы предусмотрен резервуар для воды, которая потом по принципу работы возвращается назад в рабочую камеру. Это необходимо еще и потому, что молекулы газа сжимаясь отдают свою энергию воде, тем самым нагревая ее. И чтобы избежать перегрева насоса, вода охлаждается в таком отдельном резервуаре.

Читайте также:
Как сделать шар из бетона

Подробно посмотреть, как устроен водокольцевой вакуумный насос и принцип его работы можно на видео, предложенном ниже.

Работа пластинчато-роторных насосов

Пластинчато-роторный вакуумный насос относится к числу масляных насосов. В середине корпуса находится рабочая камера и ротор с отверстиями, который расположен эксцентрично. На роторе установлены лопатки, которые могут перемещаться по этим щелям под воздействием пружин.

Рассмотрев устройство, теперь рассмотрим, какой имеют роторные вакуумные насосы принцип работы. Газовая смесь попадает в рабочую камеру через входное отверстие, продвигается по камере под воздействием вращающегося ротора и лопаток. Рабочая пластина, отталкиваясь пружиной от центра, прикрывает собой входное отверстие, уменьшается объем рабочей камеры, и газ начинает сжиматься.

Примечание. Во время сжатия газа возможно выпадение конденсата за счет насыщения пара.

Когда сжатый газ выходит наружу, вместе с ним выходит и образовавшийся конденсат. Этот конденсат может плохо повлиять на работу всего насоса, поэтому в конструкции пластинчато-роторных насосов еще необходимо предусматривать газобалластное устройство. Схематично посмотреть, как работает роторно-пластинчатый вакуумный насос, принцип работы его, можно на рисунке ниже на примере насоса Busch R5. Как уже упоминалось, пластинчато-роторный насос – это масляный насос. Масло необходимо, чтобы устранить все зазоры и щели между лопатками и корпусом, и между лопатками и ротором.

Масло в рабочей камере смешивается с воздушной средой, сжимается и выходит в масляную емкость. Воздушная смесь более легкая переходит в верхнюю камеру сепаратора, где она окончательно очищается от масла. А масло, вес которого больше, оседает в масляной емкости. Из сепаратора масло возвращается на впуск.

Примечание. Качественные насосы очищают воздух очень тщательно, потерь масла практически нет, поэтому подливать масло в такие насосы необходимо крайне редко.

Принцип работы насоса ВВН

ВВН — водяной вакуумный насос, принцип работы которого такой же, как у водокольцевого вакуумного насоса.

Рабочей жидкостью насосов ВВН является вода. На схеме можно увидеть простой принцип работы насоса ВВН.

Движение ротора насоса ВВН происходит непосредственно двигателем через муфту. Это обеспечивает большие обороты ротору, и как следствие, возможность получения вакуума. Правда, вакуум насосы ВВН могут создать только низкий, из-за этого их называют насосами низкого давления. Простые насосы ВВН могут откачивать газы, насыщенные парами, загрязненные среды, и при этом очищать их. Но состав должен быть неагрессивным, чтобы чугунные детали насоса не повредились в результате реакции с химическим составов газа. Поэтому существуют модели насосов ВВН, детали которых изготовлены из титанового сплава или сплава на основе никеля. Они могут откачивать смесь любого состава, не боясь возникновения повреждений. Насос ВВН, в силу своего принципа работы, выполняется только в горизонтальном исполнении, а газ поступает в камеру сверху по оси.

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.

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

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.

Диафрагменные (мембранные)

Схема мембранного вакуумного насоса: 1 – эксцентрик; 2 – шатун; 3 – винт; 4 – поддерживающий диск мембраны; 5 – мембрана; 6 – зажимной диск мембраны; 7 – рабочая камера; 8 – крышка; 9 – выпускной клапан; 10 – впускной клапан; 11 – картер; 12 — корпус.

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.

Читайте также:
Какой теплоноситель выбрать для алюминиевых радиаторов

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.

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 10 5 до 10 2 Па);
  • средневакуумным (от 10 2 до 10 -1 Па);
  • высоковакуумным (от 10 -1 до 10 -5 Па);
  • сверхвысокого вакуума (обеспечивает давление ниже 10 -5 Па).

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.

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 м 3 /час;
  • максимальное значение давления 3*10 -3 МБар.

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 м 3 /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 м 3 /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 м 3 /час;
  • максимальное значение давления до 10 МБар.

Экономичный, но в то же время производительный насос. Обеспечивает перекачивание почти 300 м 3 газа 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 м 3 /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 м 3 /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:

Видео-обзор вакуумных насосов и принцип их работы

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: