Школьный вакуумный насос технические характеристики

Обновлено: 02.07.2024

Предназначен для демонстрации и изучения свойств воздушного насоса. Прибор может быть использован в таких опытах, как кипение воды при пониженном давлении, опыт с прибором 'Магдебургские полушария', и т.п.

2. Комплект поставки и основные технические характеристики

В помплект поставки входит шланг резиновый.
Обеспечивает разрешение до 40 мм ртутного столба и нагнетание до 4 атмосфер.

3. Краткое описание

Представляет собой цилиндр с поршнем, вмонтированными клапанами и штуцерами. Является насосом двойного действия.

4. Правила хранения

Хранить изделие следует в сухом помещении с комнатной температурой (15- 25C) при относительной влажности воздуха 80%.

5. Свидетельство о приемке

Прибор соответствует техническим условиям ТУ 79 РФ 529- 03 и признан годным для эксплуатации.
Дата выпуска '______' _______________ 20 ____г.

6. Гарантийные обязательства

Предприятие- изготовитель гарантирует соответствие прибора требованиям ТУ при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и хранения.
Срок гарантии - 1 (один) год со дня ввода прибора в эксплуатацию.

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).

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).

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.

Эффективность работы вакуумного насоса или компрессора можно охарактеризовать и измерить несколькими способами в зависимости от интересующего параметра. Базовыми параметрами являются быстрота действия насоса, массовый поток (обычно называемый производительностью насоса), степень сжатия и перепад давлений (между выпуском и впуском). Отношения между этими параметрами можно представить несколькими способами. Например, можно построить график зависимости давления от потока или потока от давления, где поток может быть либо объемным (быстрота откачки), либо массовым, а давление может быть выражено в виде соотношения давления внутри и снаружи вакуумной системы или перепада давлений внутри системы. Акцент может быть сделан на впускном давлении или выпускном давлении и т. д.

Наиболее распространенным традиционным представлением эффективности работы насоса всегда была зависимость быстроты действия от впускного давления. Это несколько неудачный выбор, поскольку он является противоположным широко распространенной практике в других технических областях. Это, как правило, приводит к смешению понятий зависимых и независимых переменных и не позволяет четко различать переходный диапазон и диапазон стабильного состояния эксплуатации. Высоковакуумные насосы обычно классифицируются по быстроте действия, наибольшему выпускному давлению, уровню вакуума (самому низкому возможному абсолютному давлению), наибольшей степени сжатия, наибольшей производительности и некоторым вторичным характеристикам, связанным с загрязнением системы, вызванным насосом.

Рис. 1. Основные ограничения эффективности работы насоса

Когда эффективность работы вакуумного насоса (или компрессора) представлена в виде графика зависимости быстроты действия от впускного давления, основные ограничения эффективности работы могут быть представлены так, как показано на рис. 1. Если бы этот график имел угол 90° между прямыми, чтобы показать зависимость давления от быстроты действия, эта двухзначная функция сразу бы вызвала подозрения, поскольку она не похожа на обычное представление эффективности работы насоса и компрессора, встречающееся в машиностроении и гидрогазодинамике, где зависимость предела мощности опускается, так как не является показателем предполагаемой эффективности работы; иными словами, насос эффективно работает на пределе своей мощности. Однако при создании высокого вакуума переход от насосов, создающих предварительное разрежение, к высоковакуумным насосам происходит именно в этой области при условии, что максимальная производительность высоковакуумного насоса не превышена.

Вакуумные насосы активно применяются в различных отраслях промышленности и в сфере сельского хозяйства. Насосы бывают разных видов, это зависит от их конструкции и от сферы деятельности, для которой они предназначены. Например, компактные модели получили широкое распространение в сфере науки и исследований, с их помощью проводятся различные эксперименты и испытания. Эти вакуумные насосы служат для откачки газа из различных герметичных емкостей для создания в них вакуума.

Разновидности вакуумных насосов

Вакуумные насосы делятся на различные виды, по определенным параметрам. Для начала обозначим разделение по конструктивным особенностям, в зависимости от применения масла в устройстве насоса. Здесь выделяют два вида: масляные и сухие насосы.

Масляные вакуумные насосы. Такие насосы являются более производительными и надежными. Масляная смазка способствует более длительному сохранению работоспособности всех деталей насоса. Также масло выполняет своеобразную герметизирующую роль, что позволяет улучшить производительность. Кроме того, наличие смазки позволяет вакуумному маслосмазываемому насосу функционировать при более низких температурах.
Сухие вакуумные насосы. Такой тип насосов являются менее надежными и производительными, однако, в некоторых ситуациях они являются оптимальным решением для выполнения конкретных задач. Например, в некоторых процессах категорически не допускается наличие в воздухе масляных испарений. Также такие насосы не требуют особого обслуживания, что позволяет устанавливать их в труднодоступных местах.

С точки зрения конструктивных решений, вакуумные насосы делятся на объемные и динамические. Начнем с объемных, они бывают нескольких видов:

Поршневые. Основным плюсом такого насоса является его эффективность. Поршень способен создать вакуум от 35 до 80 мбар . вместе с этим, он неприхотлив к условиям, в которых будет проходить его эксплуатация. К недостаткам такой конструкции можно отнести шум, вибрацию и ограничения по расходу;
Диафрагменные (мембранные вакуумные насосы). Такой агрегат создает вакуум путем деформации мембраны, которая находится внутри рабочей камеры. Конструкция может иметь одну ступень (создает вакуум до 200 мбар ) или две (создает вакуум до 18 мбар );
Насосы с качающимся поршнем. Эта конструкция сочетает в себе компактность мембранной конструкции и производительность поршневой. Одноступенчатая конструкция создает вакуум до 70 мбар . двухступенчатая до 18 мбар . Единственным существенным минусом конструкции является ограничение по объему перегоняемого воздуха. Самая мощная версия такого насоса сможет перекачать всего 70 л/мин;
Центробежные лопастные. Обладают целым рядом преимуществ, таких как компактность, сравнительно тихий режим работы, более слабая вибрация и, самое главное, стоят такие устройства значительно дешевле остальных. Но максимальны уровень вакуума всего 50-300 мбар . Бывают исключения, некоторые модели способны создать вакуум до 1 мбар, но это большая редкость;
Центробежные винтовые. Такие насосы способны создавать вакуум такого же уровня как и поршневые агрегаты, однако, работают практически без пульсаций;
Динамические насосы осуществляют свою работу за счет кинетической энергии. Главным отличием таких насосов является способность обеспечивать большой объемный расход. Но такие насосы склонны к утечкам, поэтому их не применяют в местах, где необходим высокий уровень вакуума.

Принцип работы вакуумных насосов

Основная задача любого вакуумного насоса, независимо от его вида, - это вытеснение. Проще говоря, насос должен оставить рабочую площадь без различных газов, испарений и воздуха. Задача насоса - создать требуемый уровень вакуума за определенное количество времени. Это достигается путем изменения объема рабочей камеры.

Принцип действия вакуумных насосов зависит еще от способа удаления газа из откачиваемого объекта или среды, а следовательно от конструкции насоса.

Выделяют две основные группы вакуумных насосов:

Газоперемещающие вакуумные насосы — газ из откачиваемого объема, поступающий во всасывающие отверстие, перемещается в проточной части насоса и выбрасывается через нагнетательное отверстие;
Газопоглощающие вакуумные насосы — удерживают газ внутри или на поверхности поглощающих элементов, но требуют регенерации, когда поглощающая способность материала исчерпана.

Принцип работы вакуумного насоса ВВН

Водокольцевой вакуумный насос работает за счет жидкость, именно создает герметичность. В корпусе такого насоса находится ротор, он смещен вверх относительно центра корпуса. К этому ротору прикреплено колесо, на котором находятся лопасти. В рабочем режиме корпус наполняется водой, и эти лопасти за счет центробежной силы захватывают воду, а затем отбрасывают ее в сторону. Из-за большой скорости работы насоса выбрасываемая вода образует что-то наподобие кольца, это и служит рабочей камерой насоса, что и служит предметом создания герметичности.

Лопасти колеса делят камеру на несколько частей, через которые будет проходить газ. При таком процессе происходит его постепенное сжатие, газ будет проходить тот же цикл несколько раз, пока не достигнет требуемых характеристик.

Насосы ВВН обладают рядом преимуществ, они стойки к загрязнениям, не выделяют токсичных газов и просты в устройстве. Но они требую должного ухода, периодической замены подшипников.

Устройство вакуумного насоса

Основные элементы вакуумного насоса:

Маслоотделитель;
Масляный бак;
Устройство газобалланса ;
Вакуумный отсек.

Насос, как правило, изготавливается из прочных материалов, многие элементы выполнены из сплавов алюминия или нержавеющей стали. Ключевые элементы (например, поршень) выполнены из серого чугуна. Это добавляет прочность устройству, но, к сожалению, значительно утяжеляет конструкцию. Главным требованием к устройству насоса всегда была герметичность. Вакуумный насос не должен пропускать воздух, для этого используются различные прокладки в конструкции. В то же время и насос не должен выпускать из себя пары масла и прочие химические элементы.

Безмасляный вакуумный насос

Такие насосы используются в местах, где их последующее обслуживание будет затруднительным и в местах, где требуется идеально чистый воздух. Вместо масла, для смазки элементов конструкции, используется вода. А основные элементы насоса изготавливаются из прочных видов пластика и подобных материалов. Ключевые элементы насоса (подшипники) заполняются специальной графитовой смазкой, которой хватает на весь срок их службы.

Такие насосы работаю на ровне с масляными, они способны перекачивать жидкость, пар, различные газы, кислоты и даже щелочь. Безмасляная конструкция возможна практически для всех вариантов вакуумных насосов. Особенное распространение сухие вакуумные насосы получили в области металлургии. Сухие вакуумные насосы повлияли на развитие области термической обработки металлов. Благодаря им промышленность освоила качественное нанесение пленки на свои изделия.

Масляные вакуумные насосы

При должном обслуживании, такие насосы во всем превосходят безмасляные аналоги. Масло выполняет функцию герметика и препятствует утечкам. Также масло положительно влияет на срок службы всех элементов механизма вакуумного насоса. Масляные насосы не могут использоваться с целью откачки смесей на основе пара, так как эти пары будут конденсироваться на деталях агрегата, а далее снова превратятся в пар, когда нагреются. Рабочий поток постоянно будет загрязняться выделениями масла из насоса.

Винтовой вакуумный насос

Для примера можно взять немецкий образец от компании Busch Cobra -VR с двумя винтовыми валами, которые вращаются в противоположных направлениях. Воздух всасывается и перемещается к точке нагнетания, при этом осуществляется его всасывание. Винты и роторы не касаются друг-друга и корпуса агрегата, что позволяет обойтись без смазки. Охлаждение насоса происходит путем распыления воды. Также такие насосы работают бесшумно и не создают вибрацию.

Читайте также: