Technické zařízení, které je speciálně navrženo pro čerpání plynů a par z uzavřeného objemu a vytváření vakuového prostředí v něm, se nazývá vývěva. Takové zařízení je rozděleno do různých typů v závislosti na jeho konstrukci a principu fungování. Aktivně se používá v různých průmyslových odvětvích, v zemědělských podnicích a také k vybavení laboratorních oddělení.
Rotační lamelová olejová vývěva 2NVR5D
Některé modely vakuových čerpadel se také používají k řešení problémů v domácnosti (zejména k uspořádání kompaktnějšího skladování věcí a lůžkovin, prodloužení trvanlivosti potravinářských výrobků také při skladování). Aby bylo možné správně vybrat zařízení schopné vytvářet vzácnost vzduchu ve svém prostředí, omezené na určitý objem, je nutné pochopit nejen to, jak funguje vakuové čerpadlo, ale také konstrukční vlastnosti různých typů takových zařízení. jako jejich funkčnost.
Princip
Princip činnosti hlavní části vývěv spočívá v tom, že vakua vzduchu, které taková zařízení vytvářejí, je dosaženo změnou objemu pracovní komory. U následujících typů vakuových čerpadel je princip činnosti stejný jako výše:
- rotační zařízení;
- kapalinokruhové vakuové pumpy (VVN);
- vývěvy pístového typu.
Konstrukce vakuové pumpy s kapalinovým kroužkem
Stroje pracující na tomto principu vytvářejí předběžné vakuum vzduchu. Tento stav vzdušného prostředí, který zcela postačuje k řešení mnoha problémů, se nazývá předevakuum. Pro vytvoření hlubšího vakua je nutné použít jiné typy čerpacích zařízení, mezi které patří zejména:
- molekulární;
- turbomolekulární;
- vakuová čerpadla vodního, parního a paro-olejového typu;
- difuzní a ejektorová zařízení.
Princip činnosti vývěv výše uvedených typů je založen na skutečnosti, že pohyb molekul čerpaného plynného nebo vzduchového média je přenášen z kapalné nebo plynné látky nebo pevného povrchu pohybujícího se vysokou rychlostí.
Směry pohybu paprsku plynu, kapaliny nebo pevného povrchu a molekul čerpaného média se mohou shodovat nebo být na sebe umístěny kolmo (turbomolekulární vývěvy).
Princip činnosti parní vývěvy
Provozní účinnost většiny vývěv závisí na tom, jak efektivně je v nich implementován princip výtlaku. Množství vakua, které jsou schopni vytvořit v omezeném prostoru, přímo závisí na tom, jak je jejich pracovní komora utěsněna. Několik konstrukčních prvků vakuového čerpadla je odpovědných za zajištění jeho těsnosti – oběžné kolo a desky, které jsou upevněny na jeho vnějším povrchu, cívky.
Často dochází k situacím, kdy je vývěva schopna odčerpat plynné médium, ale její technické možnosti nestačí snížit její tlak na požadovanou hodnotu. V takových případech se používá několik vývěv současně, zapojených do série. Je-li potřeba zvýšit rychlost tvorby vakuového prostředí, používá se také více čerpadel, v tomto případě jsou však zapojena do paralelního obvodu.
Jak funguje VVN?
Tekutinová vývěva je nejoblíbenějším typem zařízení používaného pro čerpání plynných médií z uzavřených prostor. Pro provoz takových zařízení je potřeba kapalné pracovní médium, kterým je především voda (méně běžně olej, nemrznoucí směsi, louhy, kyseliny a další látky). Konstrukce čerpadel tohoto typu zahrnuje kolo s lopatkami, které je hlavním pracovním orgánem takových zařízení.
Princip fungování VVN je poměrně jednoduchý. Spočívá v následujícím.
- Vlivem rotace lopatkového kola, které vytváří odstředivou sílu, je kapalina vrhána směrem ke stěnám pracovní komory a vytváří po jejím vnitřním obvodu vodní prstenec.
- Ve střední části pracovní komory vzniká v důsledku výše popsaného procesu vakuová zóna, která zajišťuje nasávání čerpaného plynného média do takové komory vstupním potrubím.
Princip činnosti a hlavní části čerpadla VVN
Je třeba mít na paměti: princip fungování vakuových čerpadel tohoto typu znamená, že kapalné pracovní médium se neustále zahřívá, takže musí být pravidelně měněno.
Konstrukce a princip fungování kapalných kroužkových vývěv jsou poměrně jednoduché, což zajišťuje vysokou spolehlivost takového zařízení, stejně jako snadnou obsluhu, údržbu a opravy.
Tekutinové vývěvy nevyžadují čištění čerpaných plynů a mohou pracovat XNUMX hodin denně
Co jsou Rootsovy vakuové pumpy?
V případech, kdy je v uzavřeném systému vyznačujícím se značným plynovým zatížením nutné vytvořit podtlak nepříliš velké hodnoty, lze použít mechanickou Rootsovu vývěvu, což je zařízení dvourotorového typu. Konstrukce takových čerpadel je založena na dvou rotorech, které se synchronně otáčejí ve skříni v různých směrech, aniž by se vzájemně dotýkaly.
Čerpadla, jejichž rotory mají v průřezu tvar osmičky, pracují bez použití kapalného pracovního média. To eliminuje přítomnost neustále se pohybující hmoty v jejich vnitřní komoře, což zlepšuje dynamické vyvážení takových zařízení. To je důvod, proč i při vysokých otáčkách rotoru nevydávají Rootsova čerpadla prakticky žádný hluk a nevibrují.
Schéma Rootsova čerpadla
Pro snížení zpětného toku plynných médií odčerpávaných Rootsovými vývěvami jsou na výstupu takových zařízení dodatečně instalovány dostatečně účinné předvakuové vývěvy. Jako posledně jmenované lze použít takové typy vývěv, jako jsou lopatkové vývěvy, rotační písty a šroubové vývěvy. Kromě toho se jako předvakuová pumpa používá vodní kruhová vývěva. Mezi čerpadlo přední řady a čerpadlo Roots je instalován lapač oleje sorpčního nebo iontového typu, aby se zabránilo vniknutí oleje do čerpaného objemu. Použití Rootsových pump ve spojení s předvakuovými zařízeními umožňuje vytvářet nízké a střední vakuum s vysokou rychlostí čerpání.
Rootsova pumpa je určena k přepravě velkých objemů plynů
Konstrukce a princip činnosti vývěv pro dieselové motory
Čerpadla, kterými jsou dieselové motory vybaveny, jsou navrženy tak, aby vytvořily podtlak v pracovní komoře takového agregátu. Hlavním konstrukčním prvkem těchto čerpadel je rotor vybavený výsuvnou deskou, která rozděluje pracovní komoru zařízení na dvě dutiny. Vzhledem k tomu, že rotor vývěvy pro vznětové motory je umístěn excentricky v pracovní komoře, při otáčení posouvající lopatka zmenšuje objem jedné části takové komory a současně zvětšuje objem druhé dutiny. V pracovní komoře tak vzniká vakuová zóna, která usnadňuje nasávání vzduchu vstupním potrubím. Vzduch vstupující do pracovní komory je tlačen lopatkou k výstupnímu potrubí.
U dieselových motorů se vakuové čerpadlo používá k vytvoření vakua
K mazání pohyblivých prvků vnitřní konstrukce vývěvy pro dieselové motory, jakož i k zajištění těsnějšího uchycení lopatek takových zařízení k vnitřním stěnám jejich pracovní komory, se používá olej, který je dodáván z válce hlava samotného motoru přes speciální kanál. K pohonu čerpadla slouží samotný klikový nebo vačkový hřídel naftového motoru. Jak vidíte, konstrukce a princip fungování vakuových čerpadel pro dieselové motory se příliš neliší od toho, jak jsou zařízení kapalného prstence navržena a fungují.
Jak funguje vakuové čerpadlo pro odčerpávání vody?
Vodní vývěvy, které patří ke speciálním čerpacím zařízením, lze stejně úspěšně použít pro čerpání vody, plynného média, ale i plynu smíchaného s kapalinou. Taková zařízení se aktivně používají jak v různých průmyslových odvětvích, tak v každodenním životě (zejména autonomní systémy zásobování vodou a zavlažovací systémy jsou vybaveny takovými zařízeními; používají se k čerpání vody z různých nádrží a její přepravě do místa spotřeby).
Princip činnosti vodní vývěvy
Princip, na kterém funguje vakuové čerpadlo pro vodu, je následující.
- Voda v pracovní komoře je zachycována lopatkami oběžného kola a také se začíná pohybovat.
- V důsledku rotace lopatek kola spolu s kapalinou je na kapalinu vyvíjena odstředivá síla, která vede k odpuzování kapaliny směrem ke stěnám pracovní komory.
- V důsledku výše popsaných procesů vzniká ve střední části pracovní komory podtlak vzduchu (a vlastně podtlak, protože tělo zařízení je spolehlivě utěsněno). Plyn nebo kapalina čerpané médium je nasáváno do této oblasti pracovní komory.
Stupeň těsnosti pracovní komory vývěvy na vodu lze nastavit, což umožňuje snížit nebo zvýšit tlak čerpaného média v tlakovém potrubí.
Externě je vakuová vodní pumpa podobná běžnému zařízení odstředivého typu
Vakuová čerpadla pro čerpání vody, jak vidíte, se v konstrukci a principu činnosti příliš neliší od čerpacích zařízení odstředivého typu. Mezitím mají taková zařízení řadu významných výhod.
- Konstrukční prvky zařízení mají vysokou pevnost a v důsledku toho vyšší spolehlivost.
- Během provozu zařízení vytváří nízkou hladinu hluku a vibrací.
- Čerpání a přívod vody probíhá vysokou rychlostí.
- Látka odčerpávaná takovým zařízením (kapalina, plyn, kapalina smíchaná s plynem) je přiváděna do tlakového potrubí s vyšší produktivitou.
- Díky mimořádně kvalitnímu těsnění vzniká v pracovní komoře takového čerpadla izotermické prostředí.
Moderní vývěvy tohoto typu jsou často vybaveny vestavěným odlučovačem nečistot, který zabraňuje vnikání pevných látek obsažených v čerpaném médiu do vnitřní komory.
Jak vybrat správné vakuové čerpací zařízení
Moderní výrobci nabízejí mnoho modelů vakuového čerpacího zařízení, což poněkud ztěžuje výběr takových zařízení, která se dnes aktivně používají jak v průmyslu, tak v každodenním životě. Mezitím účinnost takového zařízení do značné míry závisí na správnosti jeho výběru, při jehož realizaci je třeba se zaměřit na řadu parametrů.
Nejprve se musíte rozhodnout, jaké úkoly bude muset vybrané zařízení vyřešit. Pro domácí účely se volí zařízení s nízkým výkonem, pro průmyslové účely se volí jednotka s odpovídajícími technickými vlastnostmi.
Vakuová pumpa VVN1-50TM s výkonem 50 metrů krychlových za minutu
Hlavní technické vlastnosti, které se používají při výběru vakuové pumpy, jsou:
- maximální úroveň vakua, kterou může takové zařízení vytvořit;
- rychlost, kterou zařízení vytváří vakuum v uzavřeném objemu;
- počáteční tlak (tzv. předběžné vakuum);
- maximální hodnota výstupního tlaku;
- výkon, se kterým je vybrané zařízení schopno provozu.
Hlavní technické parametry čerpacích jednotek VVN
Počáteční tlak je tlak, který se vytvoří na výstupu z čerpadla na samém začátku jeho provozu. Za maximální úroveň vakua vytvořeného čerpadlem se považuje úroveň, při které zařízení pracuje při svém jmenovitém výkonu. Maximální výstup je nejvyšší hodnota tlaku vytvořeného ve výtlačném potrubí. Je třeba mít na paměti, že některé modely vývěv nejsou schopny uvolňovat do atmosféry plyn nebo vzduch, který čerpaly z uzavřeného prostoru. Pro normální fungování takových čerpadel jsou k jejich tlakovému potrubí připojena předvakuová zařízení. Všechny výše uvedené typy tlaku se obvykle měří v Pa.
Vakuové čerpadlo s elektromotorem a trubkovým přijímačem, slouží k čerpání vzduchu při kotvení vrtných souprav bez kotev
Rychlost, kterou vakuové čerpadlo odčerpává vzduch nebo plyn, udává, kolik čerpané tekutiny projde výstupem při normálních úrovních tlaku. Produktivita, se kterou vakuové čerpadlo pracuje, je poměrně jednoduchá na výpočet, pro který je nutné vynásobit rychlost provozu zařízení hodnotou tlaku, při kterém se taková práce provádí.
Při výběru vakuové pumpy byste měli také vzít v úvahu konstrukční vlastnosti takového zařízení. Tento parametr zejména určí, jak jednoduchá bude obsluha, údržba a opravy vakuové pumpy. Kromě toho musíte věnovat pozornost takovým charakteristikám vybraného zařízení, jako je rychlost; energie spotřebovaná hnacím motorem; počet čerpacích stupňů; objem použité pracovní kapaliny a její průtok, dále rozměry a hmotnost zařízení.
