2014-06-01

Вакуум-насос

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Вакуум-насос

Вакуум-насос – пристрій, що служить для видалення (відкачування) газів або парів до певного рівня тиску (технічного вакууму).

Історія розвитку вакуумної техніки

Попередником вакуум-насосу вважається всмоктувальний насос, який був відомий ще римлянам. Подвійна дія всмоктувального насосу була винайдена в Помпея. Арабський інженер Аль-Жазарі також описав всмоктувальний насос в 13-му столітті. Він зазначав, що його модель була збільшеною версією сифону, який візантійці використовували для вивантаження грецького вогню. Повторно всмоктувальний насос було сконструйовано в Європі в 15-му столітті.

Початком наукового етапу у розвитку вакуумної техніки можна вважати 1643 р., коли Торрічеллі вперше виміряв атмосферний тиск. Близько 1650 року Отто фон Геріке (Otto von Guericke) винаходить механічний поршневий насос з водяним ущільнювачем. Вивчалася поведінка різних систем і живих організмів у вакуумі.

Нарешті, у 80-х роках XIX ст. людство зробило крок в технологічний етап створення вакуумних приладів і техніки. Це було пов'язано з відкриттям А. Н. Лодигіним електричної лампи розжарювання з вугільним електродом (1873) і відкриттям Т. А. Едісоном термоелектронної емісії (1883). Починають винаходитися такі вакуум-насоси: обертальний (Геде, 1905), кріосорбційний (Дж. Дьюар, 1906), молекулярний (Геде, 1912), дифузний (Геде, 1913); манометри: компресійний (Г. Мак-Леод, 1874), тепловий (М. Пірані, 1909), іонізаційний (О. Баклі, 1916).

Вакуум-насос: принципи роботи

Розберемо принцип роботи пристрою: як працює вакуум-насос та як створюється вакуум?

Аналіз конструкцій вакуум-насосів показує, що майже всі вони працюють за принципом витіснення, аналогічно до об'ємних насосів (за винятком паромасляних і пароежекторних насосів, в яких використовується принцип ежекції). Отриманий вакуум, тобто його величина залежить від герметичності робочого простору, який створюється робочими органами насоса (золотниками, пластинами, колесами спільно з рідиною). Насос в кінцевому рахунку повинен забезпечити дві найважливіші умови: знизити тиск у замкнутому просторі до певної величини шляхом забору газового середовища із замкнутого простору (об’єму) і здійснити це за певний час.

Якщо об’єм забору газового середовища насос забезпечує, але при цьому не досягається пониження тиску до заданої величини, то застосовується форвакуумний насос, який додатково знижує тиск газового середовища. Ця схема роботи вакуум-насосу аналогічна до послідовного з'єднання насосів.

Якщо вакуум-насос забезпечує задану величину зниження тиску, але не забезпечує швидкості забору, то підключають другий насос. Ця схема роботи вакуумного насоса аналогічна паралельного з'єднання насосів.

До високовакуумних механічним насосів відносяться: пароструминні насоси (парортутний і паромасляний) та турбомолекулярні насоси. Молекулярні насоси здійснюють відкачування за рахунок передачі молекулам газу руху від твердої, рідкої або пароподібної швидкорухомої поверхні. До них відносяться водоструминні, ежекторні, дифузійні молекулярні вакуум-насоси з однаковим напрямком руху поверхні і молекул газу та турбомолекулярні вакуум-насоси із взаємно перпендикулярним рухом твердих поверхонь і газу, що відкачується.

Класифікація вакуум-насосів

Вакуум-насоси класифікують як за типом вакууму, так і за будовою. Область тисків, з якою має справу вакуумна техніка, охоплює діапазон від 105 до 10-12 Па. Ступінь вакууму характеризується коефіцієнтом Кнудсена, величина якого визначається відношенням середньої довжини вільного пробігу молекул газу до лінійного ефективного розміру вакуумного елемента. Ефективними розмірами можуть бути відстань між стінками вакуумної камери, діаметр вакуумного трубопроводу, відстань між електродами приладу.

Вакуум-насоси за призначенням поділяються на надвисоковакуумні, високовакуумні, середньовакуумні та низьковакуумні, а в залежності від принципу дії – на механічні та фізико-хімічні.

Класифікація вакуум-насосів за конструктивною ознакою

  • Механічні: поршневі, діафрагмові, пластинчато-роторні, гвинтові, рутса, золотникові, спіральні.
  • Магніторозрядні.
  • Струменеві: водокільцеві, паромасляні дифузійні, паромасляні бус терні.
  • Сорбційні.
  • Кріогенні.

Вакуум-насоси також ділять за фізичними принципами їхньої роботи на газопереносні насоси і газозв’язуючі насоси. Газопереносні вакуум-насоси транспортують частки або через якийсь робочий об'єм (поршневі насоси), або шляхом передачі механічного імпульсу частинки (за рахунок зіткнення). Деякі насоси потребують молекулярної течії речовини, що переноситься, інші – ламінарної. Механічні насоси підрозділяються на об'ємні і молекулярні.

Вакуум-насос: застосування

Для отримання того чи іншого вакууму потрібні відповідні вакуум-насоси або їх комбінація. Вибір насосу визначається родом і кількістю газів, що пропускаються насосом, діапазоном робочих тисків насосу і його параметрами. Не існує такого вакуум-насосу, за допомогою якого можна було б забезпечити отримання вакууму у всьому діапазоні тисків з прийнятною ефективністю.

Поршневі вакуум-насоси

Широко застосовуються в хімічній промисловості в тих процесах, де потрібен тиск близько 5 - 100 мм рт. ст. Ці насоси надійні в роботі і прості в обслуговуванні та можуть відкачувати гази, що містять крапельну рідину.

Обертальні масляні вакуум-насоси

Також досить широко поширені в хімічній промисловості. Вони застосовуються в тих випадках, коли необхідно створити тиск порядку 0,5 - 0,001 мм. рт. ст. Ці насоси можуть використовуватися і як форвакуумні і для відкачування великих об'ємів повітря від атмосферного тиску. Ці насоси можуть застосовуватися і в таких хімічних процесах, як сушіння, дистиляція та ін. У цьому випадку насос має спеціальний газобаластний пристрій. Обертальні масляні вакуум-насоси вимагають більш ретельного догляду і не допускають попадання води, водорозчинних кислот і лугів в робочу камеру насоса.

Обертальні вакуум-насоси

Обертальні вакуум-насоси з ковзаючими пластинами застосовуються в основному для видалення основної маси повітря або газу з виробничих ємностей великих об'ємів, а також для створення централізованих систем попереднього розрідження на підприємствах хімічної промисловості. Обертальні вакуум-насоси з рідинним поршнем широко поширені в хімічній промисловості. Ці насоси відрізняються простотою будови і обслуговування, довговічністю, можуть застосовуватися у всіх процесах хімічної технології, де потрібен тиск порядку 25-600 мм рт. ст. Вони незамінні в разі стиснення газів, що не допускають контакту з мастилом та займаються при низькій температурі або легкому іскроутворенні і для інших спеціальних умов.

Пароежекторні вакуум-насоси

В основному використовуються в тих хімічних виробництвах, де необхідний тиск порядку 1-100 мм рт. ст. Насоси цього типу все більше застосовуються в хімічній промисловості. Відмінною особливістю цих насосів є те, що в них немає рухомих частин і основним робочим механізмом є струмінь пари.

Дифузійні вакуум-насоси

Робочим механізмом в них є струмінь пари ртуті або масла. Застосовуються ці вакуум-насоси в основному в лабораторній практиці для отримання тиску порядку 2x10-6 - 3x10-7 мм. рт. ст. Також вони можуть працювати при тиску попереднього вакууму порядку 1 мм. рт. ст.

Іонні вакуум-насоси

Розроблені та застосовуються так звані іонні насоси. Вони відрізняються тим, що для своєї роботи не вимагають використання робочої рідини. Ці насоси застосовуються тільки при дослідних роботах і дозволяють створювати тиск порядку 1x10-6 - 3x10-8 мм. рт. ст.

За матеріалами: ru.wikipedia.org, en.wikipedia.org.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus