В даний час технологія вакуумирования використовується в самих різних сферах господарської діяльності людини, де потрібно в деякому просторі створити розрядження шляхом дегазації - відкачування газоподібного середовища різного типу. Для отримання вакууму в цьому обсязі застосовуються вакуумні насоси, модифікацій яких сконструйовано чимало в залежності від потреб споживача.
Застосування вакуумних насосів
Промислове застосування
Вакуумні насоси дозволяють здійснювати дегазацію, тому активно застосовуються для зневоднення і висушування у фармацевтичній, текстильній і харчовій промисловості. Зокрема це може бути відкачка повітря з скляної тари при розливі рідин або просушування шкіри після її дублення. Технологія екструзії, що застосовується для виробництва полімерних виробів різного призначення, неможлива без вакуумізації. У металургії пристроями даного типу виконується усунення газоподібних домішок в структурі металевого розплаву, що необхідно для отримання монолітних матеріалів, позбавлених раковин і пористості, що неприпустимо. Крім того, вакуумна техніка використовується в нафтогазовій, електротехнічної, хімічної галузях промисловості, а також у виробництві будівельних матеріалів, сільському господарстві, медицині і багатьох інших сферах.
У холодильній галузі вакуумирование важлива частина технологічного процесу установки і монтажу устаткування - з холодильного контуру обов'язково необхідно видаляти повітря і вологу, інакше забезпечити нормальну працездатність не вдасться. Для цього випускають спеціальні вакуумні насоси для HVAC-галузі.
Навіщо потрібно штучно створювати вакуум в побуті?
Крім промислового використання, сучасна людина часто стикається з вакуумної апаратурою в побутовому житті. Наведемо кілька прикладів.
Механізми вакуумного посилення гальмування в транспортних засобах дозволяють полегшити роботу гальмівної системи і збільшити термін її експлуатації. Вони застосовуються в конструкції педалі гальма і за рахунок створюваного розрядження дозволяють знизити навантаження на водія.
Вакуумні насоси використовуються в системах кондиціонування повітря для стравлювання суміші газів з фреонового трубопроводу, що необхідно з метою усунення кисню (як сильного окислювача) і водяної пари. Сторонні домішки в трасі спліт-систем призводять до її передчасного виходу з ладу.
Вакуумізації потрібно в упаковці харчових продуктів і дозволяє збільшити термін зберігання швидкопсувної їжі за рахунок практично повного усунення кисню, як окислювача і одного з найважливіших компонентів для нормальної життєдіяльності мікроорганізмів, відповідальних за гниття, бродіння, пліснявіння та інших патогенних факторів.
Видалення кисню з герметично замкнутій упаковки дозволяє знизити її обсяг і обумовлює економію простору, що особливо актуально при зберіганні різних речей повсякденного вжитку людини, наприклад, ковдр, подушок, одягу тощо.
Загальний механізм дії
Незалежно від виду, вакуумний насос призначений для створення тяги (розрядження) в конструкціях, системах, або їх окремих елементах. В ході цього процесу формується область зниженого атмосферного тиску, в яку «притягуються» частинки газоподібного середовища. При цьому молекули можуть рухатися в різних режимах, що включають в себе не тільки спрямовані потоки, але і хаотичні переміщення. Логічно припустити, що в процесі свого переміщення, молекули можуть взаємодіяти один з одним, що визначає зміна їх траєкторії і швидкості. Характер струму середовища і її швидкість визначається ступенем створюваного насосом розрядження, яка, в свою чергу, тісно пов'язана з типом такого пристрою.
Найбільш поширені типи вакуумних насосів
З огляду на широту застосування пристроїв для вакуумування, стає ясно, що варіантів їх конструкції існує безліч. Спробуємо виділити найбільш часто використовувані.
Пластинчато-роторні насоси
Пластинчато-роторні механізми, що підрозділяються на масляні (робочі поверхні змащуються спеціальними вакуумними складами) і безмасляні (мастило не потрібно). Даний тип конструкцій має зібраний на валу електродвигуна ротор, і не відрізняється занадто високою швидкістю відкачування, тому вони використовуються для закритих систем невеликого розміру. Конструктивно робоча камера цієї апаратури складається з двох модулів, що мають різний обсяг. Переміщення ротора і лопатей визначає рух газового середовища за принципом «заміщення» внутрішнього обсягу відсіків поперемінно. Пі цьому нагнітання газу з однієї камери в іншу призводить до відкривання випускного клапана, через який відбувається підбурювання середовища в камеру всмоктування. Пристрої роторного типу працюють в області вакууму низькою глибини і є одними з найпопулярніших видів вакуумних насосів.
водокільцеві насоси
Водокільцеві вакуумні насоси, що працюють в області глибокого вакууму, з точки зору свого пристрою схожі з пластинчато-роторними пристроями. Освіта області зниженого тиску в цій конструкції відбувається за рахунок занурення обертового ротора (импеллера) в рідкому середовищі (частіше застосовується чиста вода), яка повинна безперервно надходити в установку. Обертання ротора з лопатками всередині рідини призводить до стиснення закачаного в систему газу і його переміщенню до вихідного клапану робочої камери. Звідти газоподібне середовище випускається з насоса під тиском. Такий хід ротора усередині камери забезпечується його ексцентричним положенням всередині робочого простору. Володіючи масою переваг (резистентність по відношенню до домішок в транспортується газоподібному середовищі, простоті пристрою, відсутність масляних включень в відкачувати газ і деякі інші), водокільцеві вакуумні насоси вимагають періодичного обслуговування сервісної рідини, що є їх недоліком.
Мембранно-поршневі
Мембранно-поршневі насоси, в робочій камері яких проводиться здавлювання газоподібного середовища за рахунок переміщення поршнем гнучкою, що не проникною для молекул газу мембрани. При цьому при стисканні газ з робочої камери виводиться через випускний клапан за межі насоса, що визначає зниження тиску в камері, за рахунок якого відбувається втягування нової порції в систему. Поршень в цих установках приводиться в рух валом електродвигуна, з'єднаного з шатуном за допомогою ексцентрика. Головна перевага таких типів вакуумних насосів їх практично повна безшумність і універсальність щодо середовища, що транспортується (наприклад, конструкція і тип приводу в таких апаратах обумовлює відсутність можливості утворення іскор, тому механізми даного типу придатні для перекачування пожежо- та вибухонебезпечних середовищ).
Таким чином, вакуумні насоси, як пристрої для отримання стану середовища, тиск в якій нижче атмосферного, являють собою конструкції різної продуктивності, обсягу і габаритів. Конкретний характер застосування цієї апаратури визначається особливостями конструкцій такого призначення.