Вакуумски помпи: Типови, применувања и како функционираат

Вакуумска помпа е уред кој ги отстранува молекулите на гас од затворена камера или контейнер, создавајќи деличен или потпун вакуум. Вакуумските помпи се широко користат во различни индустрии и истражувачки полиња, како што се аеронавтика, електроника, металургија, хемија, медицина и биотехнологија. Вакуумските помпи можат да се користат и за применби како што се вакуумско пакирање, вакуумско формирање, вакуумско покривање, вакуумско сушење и вакуумско филтрирање.

Во овој чланок ќе објасниме што се вакуумски помпи, како работат, кое се нивните главни карактеристики и типови, и што се некои од нивните заеднички применби.

Што е вакуумска помпа?

Вакуумска помпа е дефинирана како уред кој го намалува притисокот во камера или контейнер со отстранување на молекулите на гас од него. Нивото на вакуум достигнато од вакуумската помпа зависи од неколку фактори, како што се дизајнот на помпата, видот на гасот кој се помпува, волуменот на камерата, температурата на гасот и степенот на течење на системот.

Првата вакуумска помпа беше измислена од Отто фон Герицке во 1650 година. Тој демонстрираше својот уред со користење на две полусфери кои беа евакуирани со неговата помпа и потоа прикачени заедно. Покажа дека душина на кони не можат да ги раздвојат поради атмосферскиот притисок кој делува на нив. Поаѓајќи од тоа, Роберт Бојл и Роберт Хук подобрија дизајнот на Герицке и провели експерименти за својствата на вакуумот.

Кои се главните карактеристики на вакуумската помпа?

Постојат три главни карактеристики кои карактеризираат вакуумската помпа:

• Излезен притисок

• Степен на вакуум

• Брзина на помпање

Излезен притисок

Излезен притисок е притисок мерен на излезот на помпата. Тој може да биде еднаков или помал од атмосферскиот притисок. Различни вакуумски помпи се оценети за различни излезни притисоци. Обично, помпите за создавање на висок вакуум имаат ниски излезни притисоци. На пример, за создавање на многу висок вакуум од 10-4 или 10-7 Тор (единица за притисок), потребен е многу низок излезен притисок на помпата.

Некои високовакуумски помпи бараат поддршна помпа за одржување на низок излезен притисок пред да можат да функционираат. Поддршната помпа може да биде друг тип вакуумска помпа или компресор. Притисокот создаден од поддршната помпа се нарекува поддршни притисок или предпритисок.

Степен на вакуум

Степенот на вакуум е минималниот притисок кој може да се создаде од вакуумската помпа во камерата или контейнерот. Известен е и како последен притисок или базен притисок. Теоретски, неможно е да се создаде абсолютен вакуум (нула притисок) во камерата, но практично е можно да се создаде многу низок притисок од околу 10-13 Тор или подолгу.

Степенот на вакуум достигнат од вакуумската помпа зависи од неколку фактори, како што се дизајнот на помпата, видот на гасот кој се помпува, волуменот на камерата, температурата на гасот и степенот на течење на системот.

Брзина на помпање

Брзината на помпање е дефинирана како количеството гас која помпат може да го отстранува од камерата или контейнерот при даден притисок. Мери се во единици на волумен по време, како литри по секунда (L/s), кубни стапи по минута (CFM) или кубни метри по час (m3/h). Брзината на помпање е известна и како капацитет на сосање или проток.

Брзината на помпање зависи од неколку фактори, како што се дизајнот на помпата, видот на гасот кој се помпува, разликата во притисок помеѓу входот и излезот на помпата, и проведливоста на системот.

Кои се типовите на вакуумски помпи?

Постојат многу типови на вакуумски помпи достапни на пазарот. Можат да се класифицираат во две главни категории: положителни помпи со замест и кинетички помпи.

Помпи со положителен замест

Помпите со положителен замест работат со запуштање на фиксна количина гас на входот и потоа компресија на повисок притисок на излезот. Можат да создадат ниски до средни вакууми (до 10-3 Тор). Неколку примери на помпи со положителен замест се:

• Ротациони лопатни помпи

• Пистонски помпи

• Мембранны помпи

• Шнуреви помпи

• Скрол помпи

• Рутс блоери

Ротациони лопатни помпи

Ротационите лопатни помпи се еден од најзастапениве типови на помпи со положителен замест.

Се состојат од цилиндричен ротор со радијални лопати кои се движеат надвор и навнатреш додека роторот се враќа во статор. Лопатите го делат просторот помеѓу роторот и статорот на камери кои се менуваат во волумен додека се движеат од вход до излез. Кога камерата се движи од вход до излез, го запира гасот при низок притисок и потоа го компресира до висок притисок пред да го издаде на излез.

Ротационите лопатни помпи можат да бидат маслени или сухи.

Маслените ротациони лопатни помпи користат масло како смазало и затворено помеѓу лопатите и статор. Маслото исто така помага да се охлади и да се отстранат некои молекули на гас од системот. Сухите ротациони лопатни помпи не користат масло, туку се засноваат на други материјали или покривања за намалување на тркањето и износот меѓу лопатите и статор.

Ротационите лопатни помпи можат да создадат вакууми до 10-3 Тор со брзини на помпање од 0.5 до 1000 L/s.

Пистонски помпи

Пистонските помпи се друг тип на помпи со положителен замест кои користат еден или повеќе пистони за компресија на гас во цилиндри. Пистоните се движеат напред-назад во цилиндри кои имаат вентили на двете страни за контрола на протокот на гас. Кога пистонот се движи напред, го исипува гасот од еден крај на својот цилиндар, додека го исипува гасот од друг крај преку входен вентил. Кога се движи назад, го затвара својот входен вентил, додека го отвара излезниот вентил за издадување на компресиран гас.

Пистонските помпи можат да бидат едностепенски или повишестепенски. Едностепенските пистонски помпи имаат само еден цилиндар по пистон, додека повишестепенските пистонски помпи имаат два или повеќе цилиндри поврзани во серија по пистон. Повишестепенските пистонски помпи можат да создадат повисоки вакууми од едностепенските пистонски помпи со компресија на гас повеќе пати пред да го издадат.

Пистонските помпи можат да создадат вакууми до 10-3 Тор со брзини на помпање од 1 до 1000 L/s.

Мембранны помпи

Мембранныте помпи се друг тип на помпи со положителен замест кои користат флексибилни мембранни за компресија на гас во камери. Мембраните се прикачени на стапи кои се движеат напред-назад со електрична мотор или ексцентричен вал. Кога мембраната се движи напред, го исипува гасот од својата камера преку излезен вентил, додека го исипува гасот од друга камера преку входен вентил. Кога се движи назад, го затвара својот излезен вентил, додека го отвара входниот вентил за дозвола на проток на гас.

Мембранныте помпи се сухи помпи кои не користат масло или други текучини како смазало или затворено. Одговараат за помпање на корозивни, пламливи или осетливи гасови кои не можат да бидат загадени со масло. Можат да работат во било која ориентација без да се влијае на нивната перформанса.