Виды вакуумных насос

Вакуумный насос — это устройство, предназначенное для создания разреженного пространства (вакуума) за счет откачки газов или паров из замкнутого объема. Он применяется в различных сферах: от лабораторий и промышленности до медицины и бытовых нужд. Например, устройства используются для упаковки продуктов, поддержания вакуума в системах охлаждения, сушки материалов и даже при изготовлении микросхем.

Виды насосов

По типу конструкции и принципу действия вакуумный насос для откачки бывает одноступенчатым, двухступенчатым, безмасляным. Рассмотрим конструктивные особенности, скорость откачки и характеристики среды каждого вида, а также для каких сфер они подходят.

Одноступенчатые вакуумные насосы

Работают на основе роторно-пластинчатого принципа. В роторно-пластинчатых моделях внутри вращающегося цилиндра находятся подвижные лопасти, которые создают зоны высокого и низкого давления, вытесняя газы из системы. Такие насосы используют масляное уплотнение для долговечности всей системы.

Одноступенчатая схема предполагает один цикл компрессии, уровень достижимого вакуума при этом около 1,5 мбар. Показатели производительности насосов — от 2,5 до 300 м³/ч, что делает их подходящими для откачки воздуха, неактивных газов, паров, а также некоторых парогазовых смесей, которые не воздействуют на конструкцию.

Применяются в следующих сферах:

• техническое обслуживание и ремонт кондиционеров;
• вакуумная инфузия при производстве композитных материалов;
• вакуумные прессы, используемые в деревообработке и шпонировании;
• лабораторные работы, включая фильтрацию, дегазацию и откачку парогазовых смесей.

Двухступенчатые вакуумные насосы

Имеют две последовательно соединенные ступени. Работа насоса начинается с всасывания газа через входной патрубок. Первая ступень снижает давление до промежуточного уровня, передавая газ на вторую ступень. Там достигается конечный уровень вакуума, после чего отработанный газ выводится наружу через выпускной клапан.

Конструкция двухступенчатых насосов — пластинчато-роторная с масляным уплотнением. Масло в этих насосах выполняет несколько функций: герметизирует внутренние камеры, смазывает движущиеся части и охлаждает оборудование. Некоторые модели оснащены системами улавливания масляного тумана, что позволяет повторно использовать масло, снижая эксплуатационные расходы. Дополнительно насосы могут иметь встроенные балластные клапаны, предотвращающие конденсацию водяных паров, что особенно важно при работе в условиях высокой влажности.

Достигают предельного вакуума порядка 1×10⁻⁵ МПа. Такие параметры особенно важны для процессов, требующих глубокого вакуума, например, при нанесении покрытий или сублимационной сушке. Используются в следующих сферах:

• в лабораториях для создания высокочистого вакуума, например, в спектроскопии или исследованиях материалов;
• в промышленности для производства полупроводников, вакуумного литья и упаковки;
• в системах кондиционирования и холодильного оборудования для откачки влаги и воздуха из контуров перед заправкой хладагентом.

Безмасляные вакуумные насосы

Создают вакуум без использования масла для смазки и герметизации внутренних частей. Их основное преимущество — они исключают загрязнение откачиваемой среды масляными парами, что критично для работы с высокочистыми материалами в научных исследованиях, в фармацевтике и пищевой промышленности.

Безмасляные вакуумные насосы имеют различные конструкции: поршневые, мембранные, винтовые, спиральные, пластинчато-роторные насосы. Основная особенность этих типов — использование альтернативных принципов работы, где, например, мембраны или другие уплотняющие элементы выполняют роль защиты от загрязнений и улучшения герметичности.

В мембранных насосах откачка осуществляется с помощью мембран, которые создают вакуум, двигаясь в ответ на колебания. В винтовых используется вращение винтов для создания разрежения, а в пластинчато-роторных механическое движение роторов способствует сжатию и откачке воздуха.

Производительность и давление вакуумных насосов тоже зависит от типа:

• мембранные — до 1 м³/ч и до 10⁻³ мбар. Используются в аналитических лабораториях, для откачки газа при хроматографии, масс-спектрометрии;
• пластинчато-роторные насосы — от 5 до 100 м³/ч, давление от атмосферного до 10⁻² мбар. Востребованы в химической промышленности, в металлургии и при производстве электроники;
• винтовые — от 10 до 1000 м³/ч, давление до 10⁻⁴ мбар. Используются в фармацевтике и пищевой промышленности;
• рутсовые (роторные) — от 100 до 3000 м³/ч, от 10⁻² до 10⁻³ мбар (в сочетании с форвакуумными насосами). Применяются в процессах, где требуется высокая скорость откачки, например, в металлургии и производстве стекла;
• спиральные — 5–60 м³/ч, давление до 0,05 мбар. Используются для создания чистого вакуума в научных исследованиях, производстве полупроводников, вакуумной упаковке, в системах аспирации и стерилизации.

Как выбрать вакуумный насос

При подборе вакуумного насоса нужно учитывать следующие параметры:

• работа с веществами. При работе с коррозионными или едкими реагентами используются насосы из химически стойких фторопластов (например, насосы с литерой «С»). При контакте с неагрессивными парами (воздух, пары чистой воды) подходят стандартные модели. Для взрывоопасных газов и смесей необходимы устройства стандарта ATEX;
• уровень вакуума. Для лиофильной сушки нужен вакуум 0,01—0,002 мбар, для высококипящих растворителей (ДМФА, ДМАА) — 0,6–2 мбар, для стандартных растворителей (спирт, ацетон, бензол) — 7–12 мбар. Для фильтрации, твердофазной экстракции и аспирации требуется грубый уровень вакуума — от 70 до 100 мбар;
• контроль вакуума. Для простых операций подойдет обычная вакуумная модель с тумблером вкл./выкл. При работе, где требуется строгое соблюдение регламентов и ГОСТов, необходим вакуум-контроллер с подключением к ПК;
• наличие встроенных конденсаторов. Каплеотбойники и сепараторы конденсата защищают насос и исключают попадание конденсата на рабочие поверхности.