Типы промышленных вакуумных насосов

Вакуум — это утилита, используемая в широком спектре промышленных производственных процессов, включая упаковку, розлив, сушку, дегазацию, сбор и размещение, и это лишь некоторые из них. Для создания, улучшения и поддержания вакуума в этих процессах используется промышленный вакуумный насос. Существует множество типов промышленных вакуумных технологий, и в этой статье мы рассмотрим эти технологии. Чтобы понять, какой тип вакуума наиболее подходит для вас и вашего приложения, крайне важно понимать особенности, преимущества и принцип работы каждого типа технологии. В этой статье будут рассмотрены наиболее распространенные типы промышленных вакуумных насосов, принципы их работы и области применения, в которых они лучше всего подходят.

Основной принцип работы промышленного вакуумного насоса

Основной принцип работы промышленного вакуумного насоса остается неизменным независимо от типа технологии.

Вакуумные насосы удаляют молекулы воздуха (и других газов) из вакуумной камеры (или со стороны выхода в случае более высокого вакуумного насоса, соединенного последовательно). По мере снижения давления в камере удаление дополнительных молекул становится все труднее удалить. Следовательно, промышленная вакуумная система (рис. 1) должна быть способна работать в части чрезвычайно большого диапазона давлений, обычно изменяющегося от 1 до 10 -6 торр / от 1.3 до 13.3 мбар давления. В исследованиях и научных применениях это значение увеличивается до 10 -9 Торр или ниже. Для этого в стандартной вакуумной системе используются разные типы насосов, каждый из которых охватывает часть диапазона давления и иногда работает последовательно.

Диапазоны давления промышленной вакуумной системы

Промышленные вакуумные системы можно отнести к следующим группам диапазонов давления:

Грубый/низкий вакуум: от 1000 до 1 мбар / от 760 до 0.75 Торр
Тонкий/средний вакуум: от 1 до 10 -3 мбар / от 0.75 до 7.5 -3 Торр
Высокий вакуум: от 10 -3 до 10 -7 мбар / от 7.5 -3 до 7.5 -7 Торр
Сверхвысокий вакуум: от 10 -7 до 10 -11 мбар / от 7.5 -7 до 7.5 -11 Торр
Чрезвычайно высокий вакуум: < 10–11 мбар / < 7.5–11 Торр

Различные типы насосов для этих диапазонов вакуума затем можно разделить на первичные (форвакуумные) насосы, бустерные насосы и вторичные (высоковакуумные) насосы: диапазоны давления с высоким, очень высоким и сверхвысоким вакуумом.

Насосы для перекачки газа

Перекачивающие насосы перекачивают молекулы газа за счет обмена импульсом (кинетическое действие) или прямого вытеснения. Из насоса выбрасывается столько же молекул газа, сколько входит в него, и давление газа на выходе немного выше атмосферного. Степень сжатия – это отношение давления выхлопных газов (на выходе) к наименьшему полученному давлению (на входе).

Кинетические перекачивающие насосы

Кинетические перекачивающие насосы используют высокоскоростные лопасти или введенный пар для направления газа к выпускному отверстию, работая по принципу передачи импульса. Эти типы насосов могут достигать высокой степени сжатия при низком давлении, но обычно не имеют герметичных объемов.

Положительное смещение

Насосы, которые работают путем механического улавливания объема газа и перемещения его через насос, известны как объемные насосы. Часто сконструированный в несколько ступеней на одном приводном валу, изолированный объем сжимается до меньшего объема при более высоком давлении, и, наконец, сжатый газ выбрасывается либо в атмосферу, либо в следующий насос. Для обеспечения более высокого вакуума и скорости потока два перекачивающих насоса часто используются последовательно.

Как упоминалось ранее, объемные вакуумные насосы используются для создания низкого вакуума. Этот тип вакуумного насоса расширяет полость и позволяет газам выходить из герметичной среды или камеры. После этого полость герметизируют и заставляют выпускать ее в атмосферу. Принцип объемного вакуумного насоса заключается в создании вакуума за счет расширения объема контейнера. Например, в ручном водяном насосе механизм расширяет небольшую герметичную полость для создания глубокого вакуума. Из-за давления часть жидкости из камеры выталкивается в маленькую полость насоса. После этого полость насоса отделяется от камеры, открывается в атмосферу, а затем сжимается обратно до мельчайших размеров. Другой пример вакуумных насосов прямого вытеснения: мышца диафрагмы расширяет грудную полость, вызывая увеличение объема легких. Это расширение приводит к созданию частичного вакуума и снижению давления, которое затем заполняется воздухом, нагнетаемым атмосферным давлением. Примерами объемных вакуумных насосов являются жидкостно-кольцевые вакуумные насосы и воздуходувки Рутса, которые широко используются в различных отраслях промышленности для создания вакуума в ограниченном пространстве.

Ловушки Насосы

Насосы, которые улавливают молекулы газа на поверхностях внутри вакуумной системы, неудивительно известны как насосы улавливания или улавливания. Эти насосы работают при более низкой скорости потока, чем вакуумные насосы, такие как перекачивающие насосы, однако они могут обеспечивать чрезвычайно высокий вакуум, вплоть до 10-12 торр. Улавливающие насосы работают с использованием криогенной конденсации, ионной реакции или химической реакции и не имеют движущихся частей, поэтому создают безмасляный вакуум.

Те ловушечные насосы, которые работают с использованием химических реакций, работают более эффективно, поскольку они обычно размещаются внутри контейнера, где требуется вакуум. Молекулы воздуха создают тонкую пленку, которая удаляется по мере работы насоса, вызывая химическую реакцию на внутренних поверхностях насоса. Улавливающие насосы используются вместе с объемными вакуумными насосами и вакуумными насосами с передачей импульса для создания сверхвысокого вакуума.

Мокрые или сухие вакуумные насосы – обзор

Технологии вакуумных насосов считаются мокрыми (со смазкой) или сухими (безмасляными или сухими), в зависимости от того, подвергается ли газ воздействию масла или воды в процессе сжатия.

Мокрые насосы смазываются и/или герметизируются с помощью масла или воды; эта жидкость может загрязнять перекачиваемый (очищаемый) газ. Принимая во внимание, что сухие вакуумные насосы не содержат жидкости в перекачиваемом газе, что обеспечивается точными зазорами между вращающейся и неподвижной частями насоса, сухими полимерными (ПТФЭ) уплотнениями или диафрагмой для отделения насосного механизма от газа и обеспечения герметичности. .

Однако сухие насосы не являются полностью безмасляными, так как масло или смазка часто используются в шестернях и подшипниках насоса. Он отделен от стороны вакуумного сжатия. Сухие насосы снижают риск загрязнения и образования масляного тумана. Они также имеют экологические преимущества, поскольку не требуют утилизации масел, как смазываемые насосы.

Поршневые насосы и компрессоры WOB-L®

В поршневых насосах Thomas используется запатентованная насосная технология WOB-L® компании Gardner Denver. Поршневые насосы WOB-L® могут обеспечить более высокое давление и пропускную способность, чем многие другие насосные технологии, при гораздо меньших размерах. Они охватывают широкий спектр приложений благодаря широкому спектру продуктовых платформ и возможностям производительности.