Виды вакуумных насосов, принцип работы и ремонт

Вакуум — фаза газа, при которой давление ниже атмосферного. Газ разрежается, когда вещество принудительно откачивают из прибора с ограниченным объемом. Устройство, предназначенное для таких целей, — вакуумный насос.

Область применения вакуумных насосов

Вакуумные насосы тратят мало энергии и имеют небольшие размеры. Благодаря им быстро получается разредить среду. Устройства используют в различных отраслях:

• химическая и нефтеперерабатывающая, чтобы поддерживать соответствующие условия для протекания реакции и разделения составов;
• фармацевтическая, чтобы быстро сушить продукцию;
• текстильная, чтобы сушить изделия без увеличения температуры;
• во время дегазации металлов и прочих материалов, когда создают детали с однородной структурой;
• пищевая отрасль — во время расфасовки продуктов из рыбы, мяса, а также молочных напитков;
• во время вакуумирования холодильной и прочей аппаратуры, у которой повышенные критерии к отсутствию влажности;
• для оптимальной работы автоматических конвейерных линий, где захватами выступают специальные присоски;
• в лабораториях производственных и научных отделов;
• в медицине во время использования дыхательных аппаратов, в кабинетах стоматологов;
• в полиграфии, когда требуется закрепить термопленку.

Принцип работы вакуумных насосов

Вакуум формируется, когда механическим способом удаляют соединения из закрытого пространства. Это можно осуществить разными методами.

Функционирование насоса струйного типа базируется на выносе молекул газа с паровой либо водяной струей, которые имеют большую скорость и вылетают из эжектора. Дополнительно подключаются по бокам патрубки, чтобы создавалось разрежение.

Достоинство такого механизма заключается в том, что в нем нет двигающихся элементов. Минусы — низкий коэффициент полезного действия и перемешивание соединений.

Наиболее популярным является механический вариант устройства. В нем основной элемент является вращающимся либо двигается возвратно-поступательно. При этом периодически создается внутри механизма пространство, которое заполняется газовой смесью из патрубка с дальнейшим его выталкиванием через отверстие выхода. Конструкции таких насосов могут быть разными.

Основные разновидности вакуумных насосов

Во время производства устройств для формирования вакуума применяют детали из пластмассы и металлов, которые обладают устойчивостью к химическому влиянию перекачиваемых веществ. Кроме того, элементы конструкции должны обладать достаточной прочностью. Обязательно подгоняют все узлы, проверяют герметичность, чтобы поверхности не пропускали обратно газы.

Выделяют несколько типов насосов, которые используют для дома и других целей.

Водокольцевые

Водокольцевой тип вакуумного насоса представляет собой одну из разновидностей жидкостно-кольцевых устройств, которые используются, чтобы разрежать циркуляцию чистой воды.

Прибор имеет цилиндрическую форму и ротор с лопатками, который вращается с помощью вала, который смещен от центра. Перед тем как включать устройство, его наполняют жидкостью. Когда запускается двигатель, крыльчатка разгоняет ее по стенкам корпуса. Между водой и роторным механизмом формируется серпообразная зона вакуума. В нее направляется газ из патрубка. Лопатки направляют его вдоль вала, и он выходит через отверстие.

Подобные типы устройств используют еще для того, чтобы частично очищать газ, когда он активно контактирует с жидкостью. Дополнительно присутствуют приспособления для откачки воды.

Применение жидкости как рабочей поверхности дает следующие плюсы:

1. Вода, когда вращается внутри устройства, не дает газу возвращаться.
2. Все детали устройства, когда постоянно вращаются, омываются водой, так что уменьшается трение, снижается их температура.
3. Подобный механизм редко нуждается в ремонтных работах и обладает долгим периодом эксплуатации. Кроме того, он потребляет немного электрической энергии.
4. Контакт с газами, которые содержат капли жидкости и небольшие механические примеси, не влияет на состояние оборудования.

Последний факт особенно важен при применении подобных устройств для откачивания воздуха из емкостей, которые содержат влагу. Используют их в кондиционерах, холодильных установках перед тем, как заполнять их фреоном.

Пластинчато-роторные

Насос пластинчато-роторного типа имеет корпус в виде цилиндра. Он отшлифован внутри. Сам ротор располагается в нем, при этом оси у них не совпадают. В роторе есть специальные двигающиеся пластины. Они прижаты к корпусу пружинами, так что внутри имеется сектор с пустым пространством.

Когда включается двигатель, то газы начинают двигаться.В патрубке-приемнике всегда формируется разрежение, а в напорном механизме — избыток давления.

Чтобы трение у пластин уменьшалось, их делают из материалов антифрикционного типа, а также применяют специальные масла с малой вязкостью. У таких насосов повышенная восприимчивость к чистоте газа или жидкости, которые перекачиваются, так что требуется периодически осуществлять очистку конструкции.

Мембранно-поршневые

У мембранно-поршневых вакуумных насосов главной деталью служит гибкая мембрана, которая связана с механизмом рычагов. Его делают из материалов композитного типа, которые обладают стойкостью к нагрузкам. Края мембраны фиксируются к корпусу, а центр будет выгибаться.

К достоинствам такого механизма относится возможность использовать пневматический привод для контакта со взрывоопасными веществами, долгий срок применения, легкость регулирования расходов, экономичность, высокая герметизация, отсутствие остатков смазки и пр.

Винтовые

Функционирование винтовых вакуумных насосов основывается на том, что газ либо жидкость вытесняются вдоль вращающегося винта. Конструкция включает 1-2 ротора винтовидного типа, привод и статор. Из-за высокого качества устройство является недешевым. К преимуществам относится то, что уровень шума невысокий и есть способность перекачивать среды, которые содержат механические включения.

Вихревые

Вакуумные устройства вихревого типа похожи на центробежные насосы и подобное оборудование. Конструкция включает колесо и лопасти, которые вращаются на валу. Отличие заключается в патрубке-приемнике. Он располагается снаружи корпуса, а не возле центральной оси.

Такие насосы просто использовать и легко ремонтировать. Но при этом специалисты указывают на то, что у них низкий коэффициент полезного действия. Кроме того, они восприимчивы к попаданию примесей механического типа.

Популярные производители

Существует множество производителей подобных насосов. Одним из самых популярных является Вакууммаш. Он производит устройства сухого механического типа, с масляными уплотнениями, водокольцевые, пароводянистые и пр.

Производитель ERSTEVAK выпускает устройства, которые формируют 1 мбар давления. Компания создает водокольцевые, вихревые и пластинчато-роторные механизмы.

Производитель BUSCH выпускает масляные и сухие устройства с разной производительностью и функциональностью. Ассортимент продукции — диффузные, турбомолекулярные, вихревые, жидкостно-кольцевые, пластинчато-роторные механизмы.

Ремонт вакуумного насоса

Ремонт вакуумного насоса – сложный технологический процесс, требующий от специалиста необходимой квалификации и опыта. Следует заметить, что устройства данного типа отличаются высоким ресурсом и надёжностью. Однако, во избежание непредвиденных сбоев и поломок, требуется проведение плановых профилактических осмотров агрегата и замены изношенных деталей.

Существует множество причин, по которым агрегат может выйти из строя, например, агрессивность среды, износ деталей, интенсивность использования, но, благодаря несложной конструкции агрегата, зачастую возможно произвести ремонт вакуумного насоса своими руками.

Распространённые виды неисправностей

Несмотря на надёжность и высокий ресурс вакуумного агрегата, как и любой другой технике, такому насосу требуется уделять внимание, а именно проводить профилактические осмотры, своевременно заменять изношенные детали. Самыми уязвимыми компонентами конструкции являются сальники, шланги и мембраны, поэтому этим деталям следует уделить особое внимание. Корпус же насоса может прослужить многие годы без появления дефектов.

Наиболее часто встречающимися неисправностями вакуумного насоса являются:

• механический износ эластичных деталей, таких как сальники и мембраны;
• устройство не выключается;
• неравномерная интенсивность потока жидкости;
• самопроизвольное включение насоса;
• агрегат выходит из строя вследствие нехватки масла.

Механический износ деталей

Интенсивная эксплуатация насоса на предельных режимах, старение полимеров, естественное истирание расходных элементов приводит к механическому износу деталей, что приводит к выходу вакуумного насоса из строя.

Большая часть производителей насосного оборудования поставляют с агрегатом специальные ремкомплекты, которые позволяют устранить поломку в кратчайшие сроки, а также отличаются универсальностью. К примеру, в автомобилестроении широко применяется ремкомплект вакуумного насоса Т4 модели, ставший популярным среди автомобилистов благодаря хорошему соотношению цена-качество и надёжности. В состав комплекта входят клапаны насоса, мембрана и различные элементы крепления. Это те детали, которые наиболее подвержены износу при работе устройства, однако также в некоторые ремкомплекты входит помпа.

Проблемы с включением и выключением агрегата

Если насос самопроизвольно включается, можно сделать следующие выводы:

• Неисправен датчик давления – в таком случае требуется его замена, данный элемент не подлежит ремонту;
• при работе оборудования происходит захват воздушной массы – требуется тщательный осмотр системы на предмет нарушения герметичности, а также проверить уровень жидкости там, где происходит её забор;
• нехватка давления в баке – информация о текущем давлении отображается на манометре, который входит в состав изделия;
• требуется замена резиновой мембраны. Определить неисправность можно, нажав на ниппель в заднем отсеке бака – если выходит жидкость, мембрана неисправна.

Эти неисправности в работе оборудования также являются причиной неравномерной подачи жидкости.

Плохое качество перекачиваемой жидкости или неотрегулированное реле может вызвать проблему с отключением насоса: неисправное изделие может производить перекачку жидкости, даже не уменьшая производительность, однако не выключаться, когда это требуется.

Если речь идёт о системе водоснабжения дома, то причина может быть в перенасыщении воды кальценированными солями, а при работе автомобильного вакуумного насоса – в наличии инородных фракций, которые забивают отверстие регулирующего реле. Если же даже прочистка отверстия реле и его регулировка не решает проблему, то следует обратиться к профессионалам для проведения тщательной диагностики и ремонта насоса.

Также распространённой является проблема с включением насосного оборудования из-за некорректной подачи электропитания, либо загрязнения контакта датчика. В первом случае, при проблемах с электропитанием насоса, следует передать решение проблемы профильным специалистам, а во втором случае можно самостоятельно почистить контакт. Неисправность электродвигателя также является причиной проблемы с включением изделия, данная неисправность легко определяется характерным запахом гари. К сожалению, двигатель не подлежит ремонту в большинстве случаев, а значит, потребуется его замена.

Повреждение вакуумного насоса из-за нехватки смазочного масла

На скорость износа насоса в значительной степени влияет качество масла и маслоснабжение. Поэтому недостаток маслоснабжения и плохое качество смазочного масла является одной из самых распространённых причин выхода агрегата из строя. Объясняется это тем, что при нехватке масла в системе может возникнуть негерметичность, вследствие чего не достигается необходимое разрежение. Старое и уже отработанное масло содержит много загрязнений, приводящих к преждевременному износу вакуумного насоса. Для более подробного ознакомления с темой ниже представлено видео о важности масла в системе насоса.

Ремонт пластинчато-роторных вакуумных насосов

Работу с герметичным пространством обеспечивают агрегаты пластинчато-роторной схемы, они классифицируются на модели с применением масляного уплотнителя и устройства сухого типа. Масляные вакуумные насосы требуют частого технического обслуживания, предусматривающего регулярную замену смазочного масла, фильтра масляного тумана, а также подшипников, уплотнителя и роторных лопаток.

Устройства сухого типа работают без смазочного масла, поскольку рабочие пластины насоса выполнены из антифрикционных материалов, что сокращает частоту замены деталей до двух лет эксплуатации.

Типичной проблемой для пластинчато-роторных насосов является загрязнённое или окисленное масло, выработавшее свой ресурс, что вызывает ухудшение его смазывающих свойств. На мощности установки негативно сказывается наличие воды в масле, поскольку это приводит к образованию пара при откачке. Уменьшить процессы окисления при эксплуатации позволяет применение силиконовых масел.

Как правило, сервисный ремонт пластинчато-роторного вакуумного насоса следует проводить каждые 3000 часов, включая замену смазочного масла. Рабочие лопатки необходимо проверять на наличие дефектов, например, трещин, и, в случае значительного износа, производить их замену.

Типичные неисправности устройства данного класса во многом совпадают с общими для вакуумных насосов, описанными выше, однако есть и свои особенности:

• Присутствие сильного шума при эксплуатации;
• Заклинивание деталей механизма;
• Чрезмерный нагрев в процессе работы

Заклинивание деталей устройства возможно при проникновении внутрь инородных частиц, а также коррозионных процессов от оседания конденсата.

К причинам увеличения шума работы можно отнести пониженную мощность двигателя, дефектами пластин, подшипников, а также в случае применения неподходящего вида масла.

Перегрев агрегата происходит вследствие нарушения вентиляции, появления засора в воздухозаборном устройстве, а также клапанах или фильтрах, низкий уровень смазочного масла. Помимо этого, высокая температура окружающей среды приводит к ускорению перегрева насоса.

Следует отметить, что, во избежание полного выхода устройства из строя, лучше доверить ремонт сложного технического устройства профессионалам.

Ремонт водокольцевых вакуумных насосов

Отличительной чертой водокольцевых вакуумных насосов является простота и надёжность конструкции, в основе которой лежит принцип разряжения воздушной и газовой среды при помощи водного кольца. В конструкции отсутствуют трущиеся детали, что в свою очередь обеспечивает хорошие шумовые и вибрационные характеристики, а также значительно снижает общий износ деталей. В насосах данного типа основные рабочие детали не соприкасаются с корпусом. Также данные устройства маловосприимчивы к попаданию абразивных частиц и обеспечивают высокую долговечность компонентов.

Несмотря на все достоинства данного типа агрегатов, они тоже подвержены различным нарушениям работы и неисправностям:

• Протечка рабочей жидкости;
• Нарушения в формировании вакуума;
• Повышение шумовых и вибрационных воздействий при работе вакуумного насоса.

Нарушение работы изделия может быть связано с недостаточным количеством воды в камере насоса. Решением этой проблемы может быть восстановление необходимого уровня воды, необходимого для нормальной эксплуатации. Также препятствием в работе вакуумного насоса может быть загрязнение рабочих механизмов. Устранить данную проблему можно либо продувкой системы сжатым воздухом или разборкой и непосредственной чисткой каждого агрегата.

Недостаточность в формировании вакуума может быть вызвана износом уплотнительных колец, вследствие чего воздушная смесь попадает в рабочую камеру насоса. Для решения этой проблемы нужно проверить крепление сальников или заменить уплотнители.

Более серьёзный ремонт подобного типа агрегатов должен производиться высококвалифицированными специалистами.

Рекомендации по техническому обслуживанию и ремонту

1. В первую очередь, перед тем, как осуществлять диагностику и поиск неисправностей вакуумного насоса, обязательно нужно полностью отключить систему, поднять насос из воды. Проверяется герметичность прибора и его трубопроводов, а также исправность функционирования обратного клапана.
2. Во-вторых, следует осмотреть стыки конструкции на предмет попадания инородных предметов, таких как листья, грунт, песок и так далее. Инородные тела могут стать причиной неисправности обратного клапана.
3. Производится проверка трубопровода, находящегося между насосом и источником воды. Если вода отсутствует, агрегат должен быть отключён, а также нужно заполнить трубопровод водой, используя для этого специальное отверстие для заливки корпуса водой.
4. Если насос применяется для водоснабжения дома из скважины, то следует проверить наличие в скажине воды. Когда уровень воды падает, шланг устройства необходимо опустить глубже, учитывая, что расстояние от поверхности воды до насоса не должно превышать расстояние, что указано производителем. За уровнем воды в скважине обязательно нужно регулярно наблюдать.
5. Зачастую насос выходит из строя из-за абразивности жидкости. Абразив образует выработку между корпусом насоса и крыльчаткой, поэтому рекомендуют брать пробы воды из источника и при обнаружении повышенной абразивности устанавливать фильтр и другие специальные средства, снижающие абразивность воды.
6. Ещё одной распространённой причиной поломки вакуумного насоса является падение или скачки напряжения в электросети. При обнаружении подобных явлений необходимо использовать специальное оборудование, способное поддерживать необходимое напряжение в сети.

Самостоятельное изготовление вакуумного насоса

Насос можно соорудить собственноручно. Для того чтобы откачивать воздух из емкости с небольшими размерами, можно воспользоваться медицинским шприцом либо ручным насосом для велосипедов (его придется немного модернизировать). Если применяют большие емкости, то лучше всего подойдут приборы с электрическим приводом.

Для создания вакуумной конструкции рекомендуется использовать компресс от холодильника (можно воспользоваться старым). Он перекачивает газы и при небольшом изменении сможет формировать разрежение.

Алгоритм действий:

1. Обрезать ножовкой для металла 2 медные трубки, которые подходят к компрессору.
2. Демонтировать устройство вместе со схемой электропитания.
3. На патрубок из меди, который выходил из конденсатора, поместить дюритовый шланг соответствующего диаметра. Его другой край зафиксировать на вакуумируемой таре.
4. Чтобы соединение было герметичным, рекомендуется воспользоваться хомутом либо скруткой из проволоки.
5. Подключить насос к электросети.

Остается только проверить работу оборудования.