Насос для откачивания воздуха

Содержание

Для получения вакуума той или иной степени необходимы соответствующие устройства, носящие название вакуумные насосы. Эти системы, предлагаемые сегодня, служат для удаления паров или газов до конкретного уровня давления.

В статье мы поговорим о предназначении вакуумного насоса, принципе работы, его видах.

Общие положения

Вакуумные насосные установки – это агрегаты, призванные откачивать воздух, газ, пар, которые циркулируют в замкнутой системе. Благодаря данной откачке образуется разреженная среда или среда с пониженным давлением, т.е. вакуум. Основной отраслью, используемой данные устройства, является промышленная, однако в быту они также нашли свое применение.

Предназначение вакуумных устройств, принцип работы

Важнейший узел любой вакуумной системы, главным образом, предназначен для откачки воздуха, создавая при этом необходимое давление, которое не во всех случаях нужно повышать. Так, например, для осуществления некоторых химических процессов необходимым условием является понижение давления или создание вакуума. Именно с данной операцией и справляется вакуумный насос. Тяжелая промышленность, нефтегазовая, химическая и металлургическая – в первую очередь нуждаются в подобного рода приборах.

Принцип их работы заключается в удалении газов из рабочей герметичной камеры, периодическом изменении ее объема. Вакуумный насос для откачки воздуха приводит к распределению в замкнутой системе молекул естественной смеси газов. Таким образом, агрегаты функционируют по методу вытеснения.

Вакуумный насос для откачки воздуха с манометром

Интересный факт. Технология, лежащая в основе насосов, аналогична той, благодаря которой совершается работа воздушных компрессоров.

Установки обеспечивают два основных условия:

снижение уровня давления до минимального значения за счет забора газовой смеси из среды замкнутой системы;
обеспечение оперативности данного процесса.

Основные характеристики

На возникновение разновидностей вакуумного насосного оборудования влияют технические параметры. К основным характеристикам вакуумной техники относят:

Скорость откачки (S_об) – объем воздуха, откачиваемый при фиксированном давлении в единицу времени.
Быстрота действия насоса (S_н) – т.е. величина, которая характеризуется оперативностью забора во входном сечении агрегата.
Производительность (Q_н) – поток естественной смеси газов, откачиваемый в единицу времени через входное сечение вакуумного аппарата.
Энергопотребление и объем жидкости, заливаемой с целью охлаждения механизмом насоса.
Наибольшее давление запуска (p_зап) – это наибольшее давление на входе насоса, приводящее его в действие.
Наибольшее давление выпуска (p_вып) – максимальное значение давления в выходном сечении, обеспечивающее процесс откачки.
Наибольшее рабочее давление (p_б) – показатель наибольшей степени упругости газа на входе насоса, которое сохраняет длительное время номинальную быстроту действия. В рабочем диапазоне (от наименьшего значения до наибольшего) обеспечивается эффективная эксплуатация механизма. Интервал значений рабочего давления определяется конструкцией и принципом действия насосного оборудования.
Предельное остаточное давление (p_пр) – наименьшее значение, к которому приближается давление в испытательном заданном объеме без выпуска газа при нормальной работе вакуумного устройства.
Наименьшее рабочее давление (p_м) – минимальный показатель давления на входе насоса, благодаря которому прибор сохраняет длительное время необходимую быстроту действия. Обычно наименьшее рабочее давление превышает на порядок предельное.
Время выхода на рабочий режим (t_вых) – период с момента включения агрегата до момента, когда он начинает откачку при рабочем давлении.

Виды вакуумных насосов

Принцип работы зависит во многом от типа устройства, поэтому целесообразным считаем рассмотреть существующие виды насосов, производящих выкачивание воздуха.

Самодельный вакуумный насос для откачки воздуха

Наиболее распространенная классификация выглядит следующим образом. Для получения среднего и низкого вакуума используют механический тип насосов. К ним относятся двухроторные, жидкостно-кольцевые, пластинчато-роторные, пластинчато-статорные, турбомолекулярные, поршневые.

Пластинчато-роторные насосы

Пластинчато-роторные в своей основе имеют ротор, вращающий 2 пластинки, которые прижаты пружиной к краям камеры. Они делятся на одно, – и двухступенчатые. Разница кроется в количественном оснащении камерами, в которые поступает удаляемый воздух. Двухступенчатые устройства, в отличие от одноступенчатых, создают разряженное давление повышенного значения. (Предельное остаточное давление одноступенчатого – 1,33 Па, двухступенчатого – 0,133 Па).

Смазочным веществом выступает масло, использование которого значительно продлевает срок эксплуатации механизма, предотвращая рабочие органы от перегрева. Скорость откачки колеблется от 0,21-3 л/с. Производительность 4-1600 куб. м в час.

Простейший механический вакуумный насос

Пластинчато-статорные применяются для создания начального форвакуумного давления на входе насоса, предварительного разрежения в системе.

Турбомолекулярные изделия

Чтобы получить «безмасляный» высокий вакуум были сконструированы турбомолекулярные насосы, получившие широкое распространение. Они представляет собой осевой многоступенчатый компрессор с такими элементами, как статорные диски, жестко укрепленные на корпусе, вращающиеся диски, помещенные на роторе. Диски с радиальными пазами составляют рабочий механизм насоса.

Вращение ротора со скоростью свыше 1000 об/мин. обеспечивается электродвигателем. В их арсенале – ряд преимуществ: откачка конденсируемых паров, устойчивость к резкому повышению давления; быстрый запуск, высокая степень сжатия воздуха, высокое предельное разрежение (достигает вплоть до 10 -7 Па). Однако есть и недостатки – это сложность устройства, необходимость разбора всей конструкции при очистке, большие габариты, высокая цена.

Жидкостно-кольцевые механизмы

Жидкостно-кольцевые механизмы считаются самым старым видом вакуумных насосов. В конструкцию вошли: барабан, наполненный частично водой, ротор с лопатками. При его вращении на жидкость воздействует центробежная сила, в результате чего вода прижимается к внутренним стенкам барабана. Водокольцевые электронасосы проверены временем, но расходуют много энергии, поэтому теряют свою популярность. Плюс – простота функционирования и конструкции.

Производительность равна 300 куб.м в час, производимый вакуум находится в диапазоне 33-1013 мБар. Установки способны откачивать загрязненные и опасные потоки.

Бытовые вакуумные устройства

Бытовой вакуумный насос – это малогабаритное устройство, откачивающее воздух из пищевых контейнеров, а также пакетов, и других емкостей.

Вакуумный ключ для укупорки банок

Благодаря ему образовывается безвоздушное пространство, в результате чего продукты питания не взаимодействуют с кислородом и имеют долгий срок хранения. Бытовые аппараты продаются в торговых сетях и магазинах бытовой техники. Поскольку вакуумирование остается наиболее естественным и безвредным способом хранения продуктов, были созданы агрегаты, создающие вакуум для банок.

Так, система ВАКС предлагает простые и надежные ручные насосы для укупорки банок вакуумными крышками. Популярный НВР-3 обеспечивает вакуум на глубину до 80%, 4 типа крышек вакуумного типа.

Как создать ручной насос в домашних условиях?

Ручной вакуумный насос для откачки воды создать своими руками несложно. В качестве рабочей камеры подходит труба относительно крупных размеров, ее диаметр должен равняться 20-30 см. К ней снизу следует приварить пластину (типа фланца). Затем с помощью соединений, например ответного фланца, его присоединяют к обсадной трубе. В камере сбоку проделайте отверстия, которые обеспечат вывод воды. На это же место приваривают вывод трубы.

На входном сечении камеры устанавливают обратный клапан, выполненный из резины. Следующим шагом служит подключение металлического рычага ко второму резиновому клапану, который должен располагаться на уровне 15 см ниже участка, служащего для вывода воды. В заключении требуется подключить рычаг давления и штагу.

Примерные расценки

Если вы занялись поисками вакуумных насосов, информация о ценах на агрегаты данной категории не будет лишней. Минимальная стоимость составит в пределах 2000-4000 рублей, жидкостно-кольцевой стоит дороже – наиболее бюджетная модель обойдется в 5000 рублей и выше.

Промышленный вакуумный насос

Вот несколько конкретных примеров:

ВВН1,075 – прибор перекачивает в минуту по 0,75 куб.м, цена составляет 15000 рублей;
НВР-16ДМ стоит приблизительно 35000 (16 л/с);
турбомолекулярный насос, производимый компанией Эдвардс, EXT75Dx со скоростью откачки 42 л/с – 71604 рубля;
BC-VP-215 (2 ступ., 43 л/мин) – 7805 рублей;
1DS-115S со скоростью откачки 42 л/мин – 5900 рублей;
двухступенчатый агрегат V-i2120 (340 л/мин) – 34000 рублей.

Самодельный компрессор и вакумный насос (видео)

Стравливание воздуха

— наличие функции стравливания воздуха в конструкции устройства.

Данная функция встречается исключительно в электрических компрессорах (см. «Тип»). Она, по сути, позволяет запускать компрессор «в обратную сторону» — не на накачивание, а на вытягивание воздуха. Такой режим может пригодиться при необходимости быстро спустить крупный надувной предмет — например, матрас: сдувание вручную нередко оказывается довольно долгим и утомительным делом, к тому же не всегда получается эффективно удалить остатки воздуха, компрессор же с этим справляется без проблем.

Как правило, для работы со стравливанием предусматривается специальное отверстие на корпусе, на которое нужно переставить воздушный шланг.

Вакуумные насосы, которые предназначены для откачивания воздуха и газов из окружающей среды, ограниченной определенным объемом, активно используются не только в различных отраслях промышленности, но и в быту. Приобретение серийных моделей такого оборудования связано с достаточно серьезными финансовыми затратами, поэтому есть смысл рассмотреть варианты изготовления вакуумного насоса своими руками.

Пластинчато-роторный моноблочный масляный вакуумный насос, предназначенный для откачки из герметичных сосудов воздуха, газов или пара

Для того чтобы самостоятельно изготовить вакуумный насос для откачки воздуха, можно воспользоваться одной из нескольких конструктивных схем. Выбирать их следует в соответствии с задачами, которые должно решать такое техническое устройство. Кроме того, для ответа на вопрос о том, как сделать вакуумный насос своими руками, нужно разобраться в конструкции такого устройства, а также в принципе его действия.

Применение в быту

Для чего в домашних условиях может пригодиться устройство, способное создать вакуум? Используя вакуум в домашних условиях, можно решать различные задачи. Так, откачивая воздух из полиэтиленовых пакетов с одеждой, постельным бельем, подушками и другими вещами, можно значительно уменьшить размеры такой упаковки, сэкономив место в шкафу или в гардеробной комнате. Кроме того, находясь в вакуумной упаковке, вещи и белье, изготовленные из различных материалов, надежно защищены от моли и плесени.

Аккумуляторный ручной вакууматор используется для упаковки продуктов питания

Используются бытовые вакуумные насосы для откачки воздуха и при организации хранения продуктов питания. Помещаемые в полиэтиленовые пакеты, из которых откачивается воздух, продукты питания долго не портятся и некоторое время могут храниться даже без заморозки, при комнатной температуре.

Многие домашние мастера используют воздушные вакуумные насосы для того, чтобы ламинировать пленкой ПВХ элементы мебельных конструкций, а также изделия любого другого назначения, изготовленные из различных материалов.

С помощью компрессора вакуумного типа можно выполнять откачивание газов, пара и жидких сред, восстанавливать герметичность различных бытовых приборов, систем кондиционирования и охлаждения, элементов технического оснащения автотранспортных средств.

Бытовая вакуумная помпа для откачки масла из двигателя

Типы вакуумных насосов по уровню создаваемого ими отрицательного давления

Сферу применения вакуумного насосного оборудования определяют технические характеристики, которыми оно обладает. Основной из таких характеристик, на которую следует обращать особое внимание, выбирая насос вакуумный, является уровень создаваемого им давления. Так, в зависимости от данного параметра устройства для выкачки воздуха могут относиться к одному из следующих типов:

вакуумные насосы низкого давления;
устройства, способные создавать давление среднего уровня;
насосы высокого давления;
вакуумные насосы, создающие сверхвысокое давление.

Насосы АВПР для создания низкого и среднего вакуума

Такая градация вакуумного насосного оборудования актуальна для промышленных моделей. В бытовых условиях, как правило, применяют простейшие самодельные устройства, для изготовления которых могут быть использованы:

велосипедный или автомобильный воздушный насос;
обычный медицинский шприц;
автомобильный, аквариумный и холодильный компрессоры.

Принцип работы любого вакуумного насоса достаточно прост: заключается он в откачивании воздуха или газа из окружающей среды, ограниченной определенным объемом. Чтобы воздух не попадал обратно в тот объем, из которого он откачан, в конструкции любого вакуумного насоса используется обратный клапан.

Итак, если вы решили изготовить вакуумную помпу своими руками, следует сначала определиться с целями использования такого устройства, а только затем выбирать подходящую конструктивную схему.

Из автомобильного насоса

Изготовить простой, но достаточно эффективный ручной вакуумный насос можно из автомобильного или даже велосипедного манжетного насоса. Для того чтобы такой насос превратить в полноценный вакуумный, не потребуется использование специального оборудования и сложных манипуляций, все выполняется очень просто.

Лучше всего подходит классический и проверенный не одним поколением ручной автомобильный насос

Из автомобильного насоса вакуумная помпа делается по следующему алгоритму.

Автомобильный насос разбирается на отдельные комплектующие.
Манжета насоса снимается со штока и разворачивается на 180°, в результате при перемещении этого элемента по рабочей камере устройства воздух будет не выталкиваться из патрубка, а всасываться в него.
Осуществляется сборка насоса в обратной последовательности.
На патрубок устройства устанавливается обратный клапан для вакуумного насоса. Задача такого клапана заключается в том, чтобы пропускать воздух от емкости к насосу, но не давать ему двигаться в обратном направлении.

Постарайтесь не повредить резиновую манжету при съемке

Так как манжета будет устанавливаться наоборот, нужно снять фаску на поршне, чтобы выровнять диаметры

Манжета одевается на поршень юбкой в противоположную сторону и смазывается

Подсоединив к обратному клапану шланг, можно начинать пользоваться таким вакуумным насосом. Если все действия по разборке автомобильного насоса, его переделке и последующей сборке выполнены правильно и аккуратно, самодельный вакуумный насос, оснащенный качественным обратным клапаном, в состоянии откачивать 75–85 % всего объема воздуха, содержащегося в резервуаре или емкости.

Подсоединятся штуцер с обратным клапаном и вакуумный насос готов

Из медицинского шприца

Узнав о том, как сделать насос из шприца, можно, используя очень недорогие расходные материалы, изготовить устройство для откачивания небольших объемов газа или жидкостей. Для того чтобы сделать такое устройство, которое может оказаться полезным во многих ситуациях, потребуются следующие расходные материалы и комплектующие:

тройник, изготовленный из пластика;
трубка из гибкого полимерного материала, диаметр которой должен совпадать с диаметрами отверстий в шприце и тройнике;
два обратных клапана (в этом качестве можно использовать устройства, которыми оснащают аквариумные компрессоры);
медицинский шприц, от объема которого будет зависеть мощность изготавливаемого вакуумного насоса.

Полимерная трубка должна плотно сидеть на тройнике

Из медицинского шприца вакууматор своими руками изготавливается в следующей последовательности.

Гибкая полимерная трубка нарезается на отрезки длиной примерно 10 см, каждый из которых подсоединяется к тройнику таким образом, чтобы они максимально плотно облегали его носики. После соединения трубок с тройником к одной из них, располагающейся под прямым углом к двум остальным, также максимально плотно подсоединяется носик шприца.
Концы двух трубок, расположенных друг напротив друга, соединяются с обратными клапанами, один из которых должен пропускать воду только по направлению к тройнику, а второй – только от него. Ориентироваться при установке обратных клапанов следует на стрелки, нанесенные на корпуса таких устройств.

Стрелки на клапанах не должны смотреть друг на друга

Использовать простейшую вакуумную помпу, изготовленную из медицинского шприца, можно для перекачивания воды из одного сосуда в другой. При этом в перекачиваемую жидкость погружается обратный клапан, который пропускает воду только к тройнику, а в пустую емкость тот, который обеспечивает движение жидкой среды только от тройника. Чтобы привести такой вакуумный ручной насос в действие, достаточно начать перемещать поршень шприца.

Чтобы проверить работу насоса, попробуйте перекачать воду из одной чашки в другую

Из аквариумного или автомобильного компрессора

В тех случаях, когда требуется устройство, способное создавать вакуум с более высокими показателями, чем это могут обеспечить вышеописанные агрегаты, актуальным будет вакуумный насос из компрессора для автомобилей или аквариумов. Следует отметить, что вакуумный насос своими руками из компрессора автомобильного или аквариумного изготавливается достаточно просто.

Корпус компрессора разбирается, в нем выполняется отверстие, через которое из внутренней части устройства будет отводиться конденсат.
Клапаны в соответствующем узле устройства просто меняются местами.
Патрубок насоса, по которому в него будет поступать откачиваемый воздух, оснащается воздушным фильтром, необходимый для защиты устройства от попадания в его внутреннюю камеру влаги и пыли.
Механизм насоса собирается в обратной последовательности и помещается в корпус.

Конструкция аквариумного компрессора очень проста, а модернизировать нужно только один узел

В этом узле необходимо просто поменять клапана местами и, возможно, немного обрезать уголок корпуса

После выполнения вышеописанных действий вакуумный компрессор при подключении к сети электропитания будет не нагнетать, а откачивать воздух.

Из компрессора от холодильника

Для изготовления более мощного устройства, чем вакуумный насос из автомобильного компрессора, можно использовать компрессорный узел от холодильника. Холодильный агрегат необходимо освободить от конденсатора и испарителя, просто перерезав медные трубки, при помощи которых такие приборы соединяются с компрессором. Кроме того, решив изготовить насос вакуумного типа из компрессора холодильника, следует иметь в виду, что его необходимо будет оснастить ресивером и отстойником для сбора конденсата.

Компрессорный узел от старого холодильника

Подключается и подготавливается к запуску вакуумная установка, изготавливаемая из компрессора от холодильника, следующим образом.

В компрессор через специальную трубку заливается обычное масло.
На трубку устройства, через которую в него будет поступать воздух, устанавливается пылеулавливающий фильтр.
Трубка нагнетания воздуха через разветвитель подключается к ресиверу.

Самодельное устройство на базе компрессора от холодильника можно использовать как приспособление для откачки масла из двигателя через отверстие под щуп

Использовать такое устройство можно и как обычный компрессор, и как вакуумный насос, для этого достаточно соответствующим образом подключить шланги устройства к ресиверу и к магистрали, по которой осуществляется забор воздуха.

Изготовление водокольцевого или низковакуумного насоса

Задумываясь над тем, как сделать вакуумную камеру или пресс, вакуум в котором обеспечивает требуемое давление на заготовку, следует иметь в виду, что для их оснащения потребуется более мощное насосное оборудование. Таким оборудованием, в частности, является водокольцевой или низковакуумный насос, при помощи которого создается 90–95 % вакуума. Чтобы устройства данного типа создавали еще больший вакуум, вода, используемая в них в качестве рабочей жидкости, заменяется на жидкую среду, характеризующуюся более высокой точкой кипения.

Основные элементы вакуумного водокольцевого насоса

Работают такие устройства, которые оптимально подходят для пресса вакуумного типа, по принципу центробежного насоса. Основным рабочим органом последнего является колесо с лопатками. При вращении такого колеса вместе с подаваемой в насос водой в центральной части рабочей камеры создается область низкого давления, что и способствует всасыванию воздуха через входной патрубок.

Чертеж вакуумного водокольцевого насоса

Вакуумная камера своими руками (как и все комплектующие для пресса вакуумного типа) может быть изготовлена в условиях домашней мастерской, оснащенной всем необходимым оборудованием и инструментами.

Виды вакуумных насосов и принцип их действия

Все насосные устройства, предназначенные для создания вакуума в замкнутом объеме, делятся на три основных типа:

устройства водокольцевого типа;
пластинчато-роторные вакуумные насосы;
насосы мембранно-поршневого типа.

Принцип работы вакуумного насоса водокольцевого типа

Принцип действия насосов водокольцевого типа основан на том, что их механизм, вращаясь в окружающей его жидкости, создает разрежение воздуха в центре камеры лопастного механизма, что и обеспечивает всасывание воздуха через входной патрубок оборудования.

Принцип действия и устройство пластинчато-роторного вакуумного насоса

Вакуумные насосы пластинчато-роторного типа, которые, как правило, изготавливаются в двухкамерном исполнении, работают за счет того, что газовая среда при помощи роторного механизма нагнетается из одной камеры устройства в другую.

Схема поршневого вакуумного насоса типа ВНК-6

Насосы мембранно-поршневого типа, отличающиеся универсальностью, оснащаются клапанами и поршневой системой. Поршни, совершая возвратно-поступательные движения в рабочей камере, то снижают давление воздуха, то увеличивают его, что и способствует всасыванию воздушной среды через входной патрубок устройства и ее выталкиванию через выпускной патрубок. Система клапанов в конструкции вакуумных насосов данного типа обеспечивает движение воздуха в одном направлении.

Любой из перечисленных выше типов вакуумного насосного оборудования можно изготовить своими руками, поскольку в интернете сегодня легко найти видео, демонстрирующие процесс изготовления таких устройств.