Промышленные вакуумные насосы: типы, применение и руководство по выбору

Типы промышленных вакуумных насосов

Промышленные вакуумные насосы предназначены для откачки газов и жидкостей из герметичных емкостей для создания вакуума. Хотя эта технология изучается с 17-го века, лишь недавно она расширилась до множества отраслей. От бытовой электроники до авиационного оборудования — вакуум нужен в бесчисленных приложениях.

Хотя все вакуумные насосы созданы для создания вакуума, разные типы дают разные результаты. Насосы, хорошо работающие в одной среде или приложении, могут не подойти в другой. Знание правильного типа вакуумного насоса для конкретного применения необходимо для поддержания систем в рабочем состоянии.

Классификация вакуумных насосов

Все вакуумные насосы работают по одному принципу — они удаляют молекулы воздуха и газа из вакуумной камеры. Хотя цель у всех одна, методы различаются.

Вакуумные насосы делятся на две основные классификации:

• Поршневые насосы (насосы положительного смещения) создают вакуум, воздействуя на постоянный объем воздуха и генерируют высокий вакуум при малом расходе.
• Насосы без положительного смещения (динамические) разгоняют воздух из системы для создания вакуума на входном порту, но создают низкий вакуум при высоком расходе.

Многие вакуумные насосы — это насосы положительного смещения, они далее делятся по функции. Некоторые из наиболее распространенных типов промышленных вакуумных насосных систем:

1. Роторно-ламельный насос (Rotary Vane Pump)

Роторно-ламельные насосы — это насосы положительного смещения, работающие за счет вращающихся ламелей в цилиндрическом корпусе. По мере того как ламели скользят внутрь и наружу вокруг эксцентрично установленного ротора, насос захватывает воздух и перемещает его от входного к выходному порту, создавая вакуум. Всего роторно-ламельные насосы обычно генерируют 20–28 дюймов ртутного столба (inHg), хотя некоторые двухстадийные конструкции могут создавать вакуум до 29,5 inHg.

• Преимущества: Роторно-ламельные насосы эффективны, компактны и недороги. Несмотря на малые размеры по сравнению с другими типами, они имеют высокую пропускную способность для своего размера и намного дешевле насосов с аналогичными уровнями вакуума. Кроме того, они работают очень плавно и тихо без вибраций, генерируя всего 45 дБА шума.
• Недостатки: Роторно-ламельные насосы находятся в «золотой середине» вакуумных насосов — они не такие мощные, как, например, поршневые насосы.
• Применение: Благодаря компактности и эффективности, роторно-ламельные вакуумные насосы встречаются во многих отраслях, особенно в экологической, медицинской и коммерческой. Они обычно используются в системах кондиционирования и аэрации, но также встречаются в переработке пищевых продуктов, хирургической аспирации и даже аэрации прудов.

2. Качающийся поршневой насос (Rocking Piston Pump)

Качающиеся поршневые насосы — это насосы положительного смещения, использующие жестко закрепленный поршень и эксцентриковый соединительный стержень. При вращении коленчатого вала поршень качается туда-сюда, толкая и втягивая воздух с эластомерным чашкой в качестве уплотнения. Одиночный насос создает вакуум до 27,5 inHg, а двухстадийная конструкция — до 29 inHg.

• Преимущества: Без шарнирного пальца, который есть в диафрагменных блоках, качающиеся поршневые насосы намного легче и компактнее многих других вариантов. Они также относительно тихи при работе, с уровнем шума всего 50 дБА.
• Недостатки: Качающиеся поршневые насосы не могут генерировать большой расход воздуха — даже самые большие модели имеют расход менее 10 cfm (куб. фут/мин).
• Применение: Часто используются в системах аэрации прудов, но их тихая работа делает их хорошим выбором для шумосенситивных сред: медицинских, стоматологических и лабораторных приложений. Также используются в системах розлива напитков, автомобильных подвесках и даже машинах для подсчета бумаги.

3. Возвратно-поршневой насос (Reciprocating Piston Pump)

Возвратно-поршневые насосы имеют один или несколько поршней, закрепленных на вращающемся коленчатом валу. При вращении вала поршни совершают возвратно-поступательные движения, и чередующееся действие поршней перемещает воздух, создавая вакуум. Эти насосы положительного смещения генерируют относительно высокие вакуумы от 27 до более 29 inHg.

• Преимущества: Возвратно-поршневые насосы генерируют высокие вакуумы и хорошо работают в широком диапазоне эксплуатационных условий. Они также имеют длительный срок службы.
• Недостатки: Основные недостатки — они тяжелее и дороже многих других систем. Также имеют ограниченную пропускную способность и обычно работают с более высоким уровнем шума.
• Применение: Лучше всего подходят для приложений в суровых условиях, идеальны для летучих приложений и нефтехимической, ментоловой и ароматической промышленности.

4. Диафрагменный насос (Diaphragm Pump)

В диафрагменных насосах рабочая камера герметично отделена от насосащего механизма. Вместо этого эксцентриковый соединительный стержень изгибает диафрагму внутри камеры, создавая вакуум. Диафрагменные насосы обеспечивают умеренные вакуумы: одностадийные версии до 25,5 inHg, двухстадийные — до 29 inHg.

• Преимущества: Диафрагменные насосы имеют низкое отношение сжатия с малым расходом, большим диаметром и короткими ходами. Это означает очень тихую работу. Они также исключительно надежны и стоимоэффективны.
• Недостатки: Диафрагменные насосы создают несколько более низкие вакуумы по сравнению с другими насосами положительного смещения.
• Применение: Очень популярны в медицинской отрасли благодаря надежности и тихой работе. Используются для тонометров, грудных насосов, стерилизаторов, аспираторов и разного мобильного оборудования. Также часто встречаются в пробоотборе воздуха и воды, водоочистке и общем лабораторном оборудовании.

5. Сухой когтистый насос (Dry Claw Pump)

Эти насосы положительного смещения используют два когтисто-образных ротора, вращающихся в противоположных направлениях. Эти роторы не соприкасаются друг с другом и с камерой насоса, что означает меньший износ со временем.

• Преимущества: Сухие когтистые вакуумные насосы имеют долгий срок службы благодаря конструкции с низким износом. Они не используют смазку, что исключает загрязнение обрабатываемых веществ. Они также среди самых тихих насосов на рынке.
• Недостатки: Сухие когтистые насосы — тяжелые системы для промышленных применений, поэтому не подходят для малых масштабов. Они также плохо работают на больших высотах.
• Применение: Проектированы для промышленных сред, часто встречаются на производственных линиях, пневматических системах и центральных системах вакуумоснабжения.

6. Жидкостное кольцо (Liquid Ring Pump)

Насосы с жидкостным кольцом работают с использованием эксцентрично установленного рабочего колеса с несколькими лопатками. При вращении рабочее колесо перемещает жидкость внутри корпуса, образуя жидкостное кольцо. Расширение воздушного пространства при этом вращении создает вакуум, используемый для сжатия и выпуска воздуха на высоких скоростях.

• Преимущества: Насосы с жидкостным кольцом эффективно поглощают тепло, возникающее при сжатии. Жидкость в системе также служит способом улавливания порошка или жидкости в воздухе. Эти насосы также известны как одни из самых тихих в отрасли, выдающие около 75 децибел.
• Недостатки: Насосы с жидкостным кольцом имеют крупногабаритную конструкцию и лучше подходят для крупномасштабных промышленных установок.
• Применение: Чаще всего используются в промышленных приложениях, особенно там, где полезны очищающие свойства жидкостного кольца. Примеры: химическая, экологическая, горнодобывающая, нефтехимическая и текстильная отрасли.

7. Роторно-винтовой насос (Rotary Screw Pump)

Роторно-винтовые вакуумные насосы — это насосы положительного смещения. В этой конструкции два винтовидных ротора вращаются в противоположных направлениях, захватывая воздух и перемещая его через камеру для создания вакуума. Хотя эта конструкция позволяет высокий расход, она достигает относительно низких вакуумов, ограниченных примерно 15 inHg.

• Преимущества: В отличие от поршневых насосов, винтовые работают через плавное непрерывное движение, что означает отсутствие пульсаций, часто встречающихся в поршневых конструкциях.
• Недостатки: Из-за размера необходимых деталей роторно-винтовые насосы громоздки при малых размерах. Поэтому они чаще встречаются в крупных установках. Они также не создают такого вакуума, как поршневые конструкции, и имеют более низкую входную пропускную способность. Кроме того, винтовые насосы иногда сталкиваются с проблемой миграции смазки в камеру насоса со временем, что может приводить к проблемам с обслуживанием.
• Применение: Часто встречаются в крупномасштабных промышленных приложениях, обрабатывающих чистые газы.

Высоковакуумные и низковакуумные насосы

Помимо различных типов промышленных вакуумных насосных систем, насосы также делятся на категории по величине создаваемого вакуума. Уровни вакуума делятся на четыре уровня, определяемые уровнем давления в вакуумной камере. Ниже представлены в единицах торр, хотя мм рт. ст. также часто используется. Для справки: 1 торр = 1/760 атмосферного давления.

Категории вакуума:

• Низкий вакуум (Low vacuum): Любой уровень давления выше 1 торра. Все вакуумные насосы могут достичь этого уровня, и большинство механических вакуумных насосов работают в этом диапазоне. Также называется грубым вакуумом. Большинство промышленных вакуумных блоков считаются низковакуумными насосами и генерируют этот уровень.
• Средний вакуум (Medium vacuum): Давление между 1 и 10^-3 торр. Большинство насосов, обеспечивающих этот диапазон, механические. Процессные вакуумные блоки обычно делаются для производства этого уровня вакуума — это включает вакуумы для распыления или процессов удаления газа.
• Высокий вакуум (High vacuum): Давление между 10^-3 и 10^-7 торр абсолютного — любое ниже 10^-7 торр считается очень высоким вакуумом. Высокий вакуум требуется только в специализированных промышленных и лабораторных приложениях и часто достигается с помощью немеханических вакуумов. Очень высокие вакуумы еще более специализированы, нужны в основном в лабораторных приложениях и имитации космоса.

Как выбрать правильный вакуумный насос

Выбор между разными типами вакуумных насосов может быть сложным из-за множества вариантов. Выбор часто сводится к нескольким факторам:

• Уровень вакуума: Необходимый уровень вакуума — один из основных факторов. Эти категории говорят пользователю, какой вакуум может создать насос.
• Использование: Крупные блоки обычно проектируются и рассчитываются на непрерывную работу, в то время как малые — на прерывистую. Малые блоки, применяемые в непрерывном режиме, обычно сталкиваются с функциональными ограничениями, снижающими их способность генерировать вакуум.
• Скорость откачки (Rate of removal): Насосы оцениваются по расходу на основе объема воздуха, который они могут обрабатывать. Высокие расходы означают, что насосы могут быстрее удалять воздух.
• Требования к питанию: Вакуумные насосы обычно требуют мало энергии, но не все насосы одинаковы. Хотя потребность в энергии не обязательно влияет на функциональность, она влияет на энергопотребление и эффективность бизнеса.
• Время: Если критично достичь определенного уровня вакуума в конкретный временной рамке, лучшим вариантом будет высокопроизводительный вакуумный насос. Если время не важно, подойдет небольшой насос.

Распространенные применения вакуумных насосов

Вакуумная технология везде в промышленности, бизнес полагается на вакуумы для ряда процессов и производственных методов. Некоторые распространенные примеры:

• Автомобилестроение: Вакуумы необходимы в работе транспортных средств, их производстве и обслуживании. Кабельное давление и системы подвески часто обслуживаются с использованием вакуумных систем, в то время как оборудование для автохيميи и накачивания шин использует вакуумные насосы для создания давления в своих системах.
• Медицина: Вакуумные насосы используются в широком спектре медицинских приложений. Различные типы вентиляционного оборудования и кислородных концентраторов используют насосы для дыхательных терапий. Хирургические команды также используют вакуумные насосы для питания различного оборудования и систем стерилизации. Даже сами медицинские насосы, включая грудные насосы и аспирационные блоки, используют вакуумные насосы.
• Стоматология: Стоматологическая отрасль обычно использует ряд вакуумных насосов в различных приложениях. Стоматологические компрессоры и портативное стоматологическое оборудование часто используют вакуумные насосы для создания давления в системах, а вакуумные печи — для формовки имплантов.
• Экология: Оборудование для пробоотбора воздуха и аэрации почвы используют вакуумные насосы для питания своих процессов. Вакуумные насосы также являются важной частью любой системы подачи воздуха или аэрации сточных вод.
• Пищевая и напиточная промышленность: Пищепереработка и системы водоочистки часто используют вакуумы в своих процессах. От аэрации и смешения до упаковки — вакуумы используются по всей отрасли.
• Сельское хозяйство: Сельскохозяйственная отрасль часто использует вакуумные насосы в разработке и применении сельскохозяйственных опрыскивателей. Оборудование для борьбы с вредителями и опрыскиватели культур часто работают на вакуумных насосах. Дойное оборудование также использует вакуумные насосы.
• Электроника: Многие электронные приборы требуют вакуум для работы. Самый распространенный пример — электрическая лампа: лампочки требуют вакуум для функционирования, поэтому вакуумный насос нужен для удаления газа из колбы. Производство полупроводников также требует использования вакуумов.
• Искусство и печать: Аэрографы, струйные принтеры, оборудование для рам и другие основы печатного искусства работают на вакуумных насосах.

Выбирайте RG Group

С таким количеством размеров и типов промышленных вакуумных насосов важно знать свои варианты. Разные технологии могут использоваться для генерации надежного потока вакуума, но никакая единственная технология не достигает оптимальной эффективности на каждом уровне вакуума. Правильный тип вакуумного насоса будет служить вашему приложению плавно, а неправильный может привести к значительным затратам и будущему простою. Мы знаем, что выбор может быть обременительным, поэтому RG Group здесь, чтобы помочь.

Более 60 лет RG Group является экспертом в решениях вакуумной технологии, предоставляя надежную экспертизу в подборе и установке решений от множества производителей. Мы предлагаем обширную линейку продуктов для перемещения воздуха от ведущих производителей GAST и Atlas Copco, включая вакуумные насосы Gast, компрессоры, пневмоприводы, редукторы, вакуумные генераторы и регенеративные дутники. Объединяя двух глобальных лидеров, решение RG включает широкий ассортимент моделей вакуумных насосов, гарантируя, что вы сможете найти правильный для своих приложений.

Независимо от того, нужно ли вам простое решение или кастомное, RG Group может помочь с нашей командой экспертов и глобальной сетью торговых представителей, сервисных объектов и дистрибьюторов. Будь вы в США, Европе или Китае, мы поможем получить нужные детали и услуги.

Свяжитесь с RG Group сегодня, чтобы узнать больше о наших решениях для гидравлики и управления движением, а также о качественных промышленных деталях и услугах.