Вакуумные насосы. Обзор
О вакууме
Будем считать, как это принято в технике, что вакуум - это газ, имеющий давление меньше атмосферного. И чем меньше давление газа - тем сильнее (более высокий) вакуум.
Поэтому низкий вакуум (в технике) - это диапазон давлений от атмосферного в 760 мм. рт. ст. (или, если пренебречь, небольшими погрешностями -1 бар или 100 кПа, или 1 кгс/см2) до уровня порядка 1 мм.рт.ст. (130 Па), или диапазон давлений, достигаемый при помощи одного вакуумного насоса (в одну ступень).
У физиков низкий, высокий и сверхвысокий вакуум классифицируется по несколько иному принципу - по соотношению между размером сосуда и длиной свободного пробега молекул газа.
Низкий вакуум
Низкий технический вакуум бывает нужен для механического прижима (прижимные столы в станках, вакуумная упаковка); для понижения температуры кипения жидкостей (варка джемов, сгущение молока, сушка овощей, фруктов, древесины и т.п.); для всасывания сыпучих веществ, загрязнений с потоком воздуха (как пылесос); для удаления пузырьков газа из жидких и вязких сред (вода для котлов, тесто для макарон, расплавленный металл и т.д.); для препятствия окислению перерабатываемого продукта (замес фарша для колбас и т.п.)...
Вакуумные насосы для низкого вакуума
Для получения низкого вакуума чаще всего применяются механические вакуумные насосы, основной принцип действия которых заключается в периодическом заборе из откачиваемого объема некоторого объема откачиваемого газа, который внутри насоса сжимается и затем выбрасывается в атмосферу. В настоящее время из этого класса насосов наиболее распространены:
- пластинчато-роторные (НВР и др., предельное остаточное давление порядка 1 Па),
- двухроторные или типа Рутс (ДВН, НВД и др., которые используются преимущественно у же как вторая ступень откачки, предельное остаточное давление порядка 10-1 Па, для моделей, которые работают как первая ступень - 20..50 кПа),
- золотниковые или плунжерные (АВЗ, НВЗ и др., остаточное давление порядка 1 Па),
- водокольцевые вакуумные насосы ВВН (предельное остаточное давление порядка 5 кПа),
- мембранные (НВМ и др., предельное остаточное давление порядка 1 кПа).
Основными производителями вакуумных насосов (тех, которые упомянуты выше) на постсоветском пространстве являются ОАО "Вакууммаш", г. Казань, а также украинские предприятия : ОАО "Насосэнергомаш", г. Сумы (АВЗ, НВЗ) и ОАО "Мелком", г. Мелитополь (ДВН). Большое разнообразие моделей вакуумных насосов производится европейскими компаниями.
Другим типом вакуумных насосов, которые применяются для создания низкого вакуума являются пароводяные эжектроные насосы, являющиеся разновидностью струйных вакуумных насосов. В многоступенчатых насосах такого типа рабочее давление на входе в насос может достигать100 Па и менее. Они не содержат механически движущихся деталей, а рабочим телом в них является перегретый водяной пар, создаваемый котлом. Пароводяные эжекторные насосы используются, например, в больших химических или металлургических производствах.
Эжекторные насосы другого типа , в которых рабочим телом является струя атмосферного воздуха, могут использоваться для понижения давления всасывания при работе совместно с водокольцевыми вакуумными насосами. Для системы "водокольцевой насос плюс эжектор" предельное остаточное давление может быть снижено до 1,3 кПа (10 мм рт.ст.)
Насосы для создания низкого вакуума могут быть первыми ступенями (форвакуумными насосами) в многоступенчатых системах вакуумных насосов для создания среднего, высокого и сверхвысокого вакуума.
Высокий вакуум и насосы для него
Высоким вакуумом обычно считается вакуум с давлением от порядка 10-5 мм рт. ст. (10-3 Па) до 10-9 мм рт. ст. (10-7 Па). Ниже этого давления вакуум считают сверхвысоким, а между низким и высоким вакуум считают средним.
Высокий и сверхвысокий вакуум - это среда для высоких технологий (вакуумное напыление, микроэлектроника, нанотехнологии).
Все вакуумные насосы, создающие высокий вакуум, требуют предварительной работы форвакуумных насосов. Поскольку высоковакуумные насосы не являются предметом рассмотрения на нашем сайте, мы только перечислим основные их типы. Это диффузионные масляные вакуумные насосы, молекулярные и турбомолекулярные вакуумные насосы, криогенные насосы, магниторазрядные и сорбционные.