Jak vakuový systém funguje?

Vakuový systém je kombinací několika vakuových zařízení, která fungují společně. Systém může obsahovat několik vývěv, může také zahrnovat různé ventily, měřicí zařízení, pojistky, ventily, řídicí jednotky systému a tak dále. Vakuové systémy vykazují nejúčinnější výkon v různých oblastech činnosti a ve všech ohledech již dávno předčily jakékoli jiné typy systémů. Vakuový systém je samozřejmě velmi drahá sada zařízení a je nepravděpodobné, že by takové pořízení bylo v možnostech malého podniku, nicméně velkovýroby každým rokem stále častěji zavádějí do své práce vakuové systémy, neboť v r. tyto podniky se velmi rychle zaplatí a výrazně zvýší produktivitu.

Vakuum je stav média, ve kterém je jeho tlak nižší než tlak atmosférický. Čím nižší je tento tlak a čím větší je rozdíl, tím vyšší je úroveň vakua. Vakuové systémy jsou schopny vytvořit vakuum různé úrovně v závislosti na charakteristice zadaných úkolů, existují tři hlavní typy vakua. Nízká úroveň, takové vakuum je nezbytné v mnoha průmyslových odvětvích a používá se také v procesech souvisejících s balením různého zboží. Průměrná úroveň, takové vakuum, se nejčastěji podílí na různých úkolech v metalurgii a medicíně, včetně výroby léků. Vysoká (nebo ultravysoká) úroveň, takové vakuum se používá při výrobě high-tech prvků, jako jsou mikroskopy, různé mikroobvody, čipy a tak dále.

Princip činnosti vakuových systémů a instalací

Hlavním úkolem každého vakuového systému je vytvořit a udržet určitou úroveň vakua v utěsněné nádobě čerpáním vzduchu nebo směsi plynů z ní. Tento proces spustí vakuovou pumpu, která pumpuje ven. Čerpadlo nasává čerpané médium po částech, ale neustále tak dlouho, dokud není dosaženo požadovaného výsledku. Část směsi plynů vstupuje do komory čerpadla, kde je stlačována, dokud tlak plynu není vyšší než tlak na výstupu čerpadla. Komprese lze provádět různými metodami v závislosti na typu zařízení vakuové pumpy.

Aby se zabránilo různým typům úniků plynu, které mohou způsobit přítomnost plynu v čerpané nádrži nebo kontaminovat prvky zařízení, používají se speciální zařízení nazývaná lapače. Každé ze systémových čerpadel zpravidla pracuje ve spojení s osobním sifonem, který zaručuje absenci úniků.

K vytvoření vysokého a ultravysokého vakua se obvykle používá několik čerpadel, která pumpují postupně. Některé typy čerpadel jsou lepší při vytváření nízkého vakua a některé jsou skvělé při vytváření vysokého vakua z podmínek nízkého vakua spíše než z podmínek atmosférického tlaku, takže tento konzistentní provoz výrazně zlepšuje výkon systému. Jakmile se vytvoří vakuum, budou se čerpadla pravidelně zapínat, aby se udržely vytvořené podmínky.

Kde se vakuové systémy používají?

Vakuové systémy se montují a vybavují individuálně, na základě specifik úkolů. Pro téměř jakoukoli oblast činnosti můžete vytvořit optimální sadu zařízení, která dokážou několikanásobně zvýšit produktivitu. Nejčastěji můžete najít následující směry vakuových systémů:

• vakuové systémy v lékařství (pro odběr krve);
• vakuové systémy pro výrobu;
• vakuové systémy pro chirurgii;
• vakuové systémy pro laboratoře;
• vakuové systémy v elektrických zařízeních;
• vakuové systémy pro výrobu grafitových nanostruktur;
• vakuové systémy pro vakuové tvarování a odplyňování.

Z čeho se skládá vakuový systém?

Vakuové systémy jsou celé komplexy zařízení, jejichž společným hlavním úkolem je vytvářet, regulovat, udržovat, měřit, utěsnit a chránit vakuum v nádrži. Každý systém může mít jiný počet prvků. Mezi hlavní prvky systému patří následující zařízení.

• Fotoaparát. Jedná se o speciální utěsněnou nádrž, ve které bude vytvořen podtlak.
• Vakuová pumpa. Nejčastěji se používá několik zařízení různých typů najednou, která mohou pracovat společně i postupně. Čerpadlo je zodpovědné za vytvoření a udržení vakua na požadované úrovni.
• Potrubní systém. Tento systém je zodpovědný za pohyb čerpaného média v systému.
• Zajišťovací a nastavovací zařízení. Tato zařízení jsou schopna zablokovat nebo otevřít cestu plynu do některých jednotlivých prvků systému a jsou také zodpovědná za těsnost.
• Ochranná nouzová zařízení. Tato zařízení zajišťují okamžité odstavení potrubí systému v případě nouze.
• Vstupní zařízení. Jedná se o instalace, které umožňují upravit úroveň tlaku úpravou množství dodávaného plynu nebo vzduchu.
• Spojovací prvky. Umožňuje spojit všechny části vakuového systému do jediné konstrukce při zachování těsnosti.
• Měřicí a regulační přístroje. Tyto prvky umožňují sledovat všechny potřebné ukazatele provozu systému a v případě potřeby je spravovat.

Klasifikace a typy vakuových systémů a vakuových instalací

Na základě svého účelu jsou vakuové systémy rozděleny do mnoha typů, protože pro téměř každý podobný proces lze vytvořit optimální instalaci. Existuje však několik různých typů vakuových systémů.

• Průmyslové vakuové systémy. Systémy se používají v různých průmyslových odvětvích, pro každý úkol jsou vybaveny individuální sadou zařízení. Je také důležité správně vybrat hlavní prvek systému, kterým je vakuové čerpadlo. Například pro papírenský průmysl se nejčastěji volí kapalinokruhová čerpadla, která mají nejvyšší výkon, v chemickém průmyslu se častěji používají bezolejová čerpadla a v různých procesech se velmi často používají také Rootsova čerpadla. Také v průmyslu se často můžete setkat se systémy vakuového balení, které jsou nezbytné při výrobě potravin, a systémy parních ejektorů, které jsou velmi žádané v petrochemické výrobě.
• Automatické vakuové systémy. Taková zařízení jsou relevantní, když systém musí pracovat po velmi dlouhou dobu nebo téměř neustále. Takové systémy jsou vybaveny speciálními ovladači, které monitorují a regulují činnost všech prvků systému. Díky této funkci může systém fungovat bez dohledu specialistů, protože i v případě nouze systém nezávisle provede všechny potřebné akce.
• Systémy centralizovaného vysávání. Takové systémy jsou schopny připojit několik nádrží k jednomu potrubí najednou. Nejčastěji se tyto systémy používají k upevnění obrobků na několika vakuových stolech různých strojů. Také tyto systémy jsou oblíbené zejména ve zdravotnictví, jeden systém lze připojit k několika lékařským přístrojům najednou a zajistit jejich správnou funkci.
• Vakuové kompresorové systémy. Tyto systémy umožňují čerpání nejtěžších směsí plynů za podmínek nízkého tlaku. Takové systémy jsou nejvíce žádané v chemickém, petrochemickém, metalurgickém průmyslu a také v elektrárnách.

Jak vypočítat vakuový systém

Jako základ se často bere již vytvořený vakuový systém, který se používá k provádění podobných úkolů. Pokud se výpočet provádí od začátku, pak je rozdělen do dvou fází. Nejprve je proveden návrhový výpočet, ve kterém jsou vybrány typy hlavních a pomocných čerpadel, jsou také vypočteny charakteristiky dalších zařízení, způsoby interakce a připojení. Dále je proveden ověřovací výpočet, ve kterém jsou všechny prvky vybrány co nejpřesněji tak, aby společně dosáhly požadovaného tlaku v požadovaném časovém úseku. Aby nedošlo k chybám, je lepší zapojit do této fáze kvalifikovaného odborníka.

Etapy údržby vakuových systémů

Aby systém fungoval dlouho a správně, je nutné provádět pravidelnou údržbu a diagnostiku. Pro každý prvek systému výrobci píší seznam doporučení, například pro každé čerpadlo se doporučuje používat pouze určitý typ oleje; je také nutné samostatně sledovat stav filtračních prvků, protože jejich selhání významně snižuje produktivitu a způsobuje enormní poškození prvků systému. Nejčastěji firmy, které systémy prodávají a montují, poskytují doplňkové služby pro opravy, údržbu a diagnostiku svých systémů, abyste se nestarali o stav systému, je lepší svěřit údržbu takto složitých zařízení profesionálům.

Zakázková konstrukce a vybavení vakuových systémů

Vzhledem k tomu, že vakuový systém je složitá a drahá sada zařízení, nákup takové jednotky a všech komponent by měl být proveden od důvěryhodné společnosti. Jedním z lídrů v tomto segmentu ruského trhu a trhů sousedních zemí je společnost Vacuum Market. Specialisté společnosti mají v této oblasti dlouholeté zkušenosti a jsou schopni sestavit vakuový systém jakékoliv složitosti z těch nejlepších komponent. Systémy lze postavit podle návrhu zákazníka, pokud se zákazník nemůže rozhodnout o vlastnostech zařízení, specialisté společnosti samostatně vypracují a zrealizují návrh systému s přihlédnutím ke všem vlastnostem úkolů, které budou přiděleny systému v budoucnu. Společnost také garantuje dostupnost všech komponent a možnost nákupu v případě potřeby výměny. Společnost spolupracuje pouze s důvěryhodnými a předními výrobci zařízení a na všechna zařízení se vztahuje záruka.

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.