Jak funguje vodní vakuová pumpa?

Primární princip jakéhokoli typu vakuové pumpy – to je represe. Je to stejné pro všechny vakuové pumpy jakékoli velikosti a jakékoli aplikace. Jinými slovy, princip fungování vakuové pumpy dochází k odstranění směsi plynů, páry a vzduchu z pracovní komory. Během procesu vytlačování se mění tlak a molekuly plynu proudí požadovaným směrem.

1. Princip činnosti kapalinokružných vývěv
2. Obsluha rotačních lamelových čerpadel
3. Princip činnosti čerpadla VVN

Dvě důležité podmínky, které musí čerpadlo splňovat, jsou vytvoření podtlaku určité hloubky, odčerpání plynného prostředí z požadovaného prostoru a to v daném čase. Pokud některá z těchto podmínek není splněna, je nutné připojit další vakuové čerpadlo. Pokud tedy není zajištěn požadovaný tlak, ale v požadovaném časovém období, je připojeno předvakuové čerpadlo. Dále snižuje tlak tak, aby byly splněny všechny potřebné podmínky. Tento princip činnosti vývěvy je podobný sériovému zapojení. Naopak, pokud není zajištěna rychlost čerpání, ale je dosaženo požadované hodnoty vakua, pak bude zapotřebí další čerpadlo, které pomůže dosáhnout požadovaného vakua rychleji. Tento princip fungování vývěvy je podobný paralelnímu zapojení.

Poznámka. Hloubka vakua vytvořeného vývěvou závisí na těsnosti pracovního prostoru vytvořeného vývěvou.

Pro vytvoření dobrého utěsnění v pracovním prostoru se používá speciální olej. Utěsňuje mezery a zcela je zakrývá. Vakuové čerpadlo s takovým zařízením a principem činnosti se nazývá olejové čerpadlo. Pokud princip vakuového čerpadla nezahrnuje použití oleje, pak se nazývá suchý. Suché vývěvy mají výhodu při použití, protože nevyžadují údržbu s výměnou oleje a tak dále.

Kromě průmyslových vývěv se hojně používají malá čerpadla, která lze použít doma. Patří mezi ně ruční vakuová pumpa pro čerpání vody ze studní, nádrží, bazénů a dalších věcí. Princip činnosti ručního vakuového čerpadla je jiný, vše závisí na jeho typu. Existují různé typy ručních vakuových pump:

1. Píst.
2. Tyč.
3. Okřídlený.
4. Membrána.
5. Hluboký.
6. Hydraulické.

Pístová vakuová pumpa funguje díky pohybu pístu s ventily uvnitř do středu těla. V důsledku toho se tlak snižuje a voda stoupá spodním ventilem, zatímco se rukojeť pístu pohybuje dolů.

Tyčová vakuová pumpa Princip činnosti je podobný pístu, pouze roli pístu v těle plní velmi protáhlá tyč.

Lamelová vývěva má úplně jiný princip fungování. Tlak v pracovní komoře čerpadla vzniká pohybem oběžného kola s lopatkami (oběžného kola). V tomto případě voda stoupá podél stěny komory, tím se zvyšuje tlak a voda vystřikuje ven.

Složitější design je rotační vývěva. Tato složitost je však kompenzována skutečností, že schopnosti čerpadla zahrnují nejen čerpání vody, ale i těžších olejových kapalin. Tlak v čerpadle je vytvářen rotorem s tenkými deskami, které se otáčejí a pomocí odstředivé síly nasávají kapalinu do nádoby a poté ji vytlačují fyzickou silou.

Membránové vakuové čerpadlo nemá žádné třecí části, takže jej lze použít pro čerpání velmi znečištěných směsí. Pomocí vnitřního kyvadla a membrány se vytvoří vakuum, které přesune kapalinu skrz pouzdro na požadované místo. Aby se zabránilo vzpříčení krytu v důsledku náhodně zachycených nečistot, je čerpadlo vybaveno speciálními ventily, které čerpadlo čistí.

Hluboká vakuová pumpa schopné zvedat vodu z velmi velkých hloubek (až 30 m). Jeho princip činnosti je stejný jako u pístu, ale s velmi dlouhou tyčí.

Hydraulické vakuové čerpadlo Dobře čerpá viskózní látky, ale není široce používán. Podrobněji se budeme zabývat principem činnosti a konstrukcí vývěv na jejích jednotlivých typech.

Princip činnosti kapalinokružných vývěv

Jedním z typů vývěv je kapalinokružná vývěva, jejíž princip činnosti je založen na vytvoření těsnosti pracovního objemu pomocí kapaliny, konkrétně vody.

Podívejme se blíže na kapalinovou vývěvu a její princip fungování. Uvnitř tělesa kapalinokruhového čerpadla je rotor, který je vůči středu mírně posunut směrem nahoru. Rotor obsahuje oběžné kolo s lopatkami, které se během provozu otáčejí. Voda je čerpána uvnitř pouzdra. Když se kolo pohybuje, lopatky zachycují vodu a odstředivou silou ji vrhají směrem k tělu. Protože rychlost otáčení je poměrně vysoká, výsledkem je vytvoření vodního prstence po obvodu pouzdra. Uprostřed těla je volný prostor, který bude tzv. pracovní komorou.

Poznámka. Těsnost pracovní komory je zajištěna vodním prstencem, který ji obklopuje. Proto se taková čerpadla nazývají vakuová čerpadla s kapalinovým prstencem.

Pracovní komora má tvar půlměsíce a je rozdělena na buňky lopatkami kola. Tyto buňky mají různé velikosti. Plyn se při pohybu střídavě pohybuje všemi buňkami, směřuje ke zmenšování objemu a zároveň se stlačuje. To se stává mnohokrát, plyn je stlačen na požadovanou hodnotu a vystupuje vypouštěcím otvorem. Když plyn prochází pracovní komorou, je vyčištěn a vychází čistý. Tato vlastnost se ukazuje jako velmi užitečná pro čerpání kontaminovaných médií nebo plynných médií nasycených párou. Během provozu vakuová pumpa neustále ztrácí malé množství pracovní tekutiny, takže konstrukce vakuového systému obsahuje zásobník na vodu, která se pak podle principu činnosti vrací zpět do pracovní komory. To je také nutné, protože molekuly plynu při stlačení předávají svou energii vodě, čímž ji ohřívají. A aby nedošlo k přehřátí čerpadla, voda se chladí v takové samostatné nádrži.

Podrobně se můžete podívat na to, jak funguje vakuová pumpa s kapalinovým kroužkem a na principu jejího fungování ve videu níže.

Obsluha rotačních lamelových čerpadel

Rotační lamelové vakuové čerpadlo patří mezi olejová čerpadla. Uprostřed těla je umístěna pracovní komora a rotor s otvory, který je umístěn excentricky. Rotor je vybaven lopatkami, které se mohou po těchto štěrbinách pohybovat působením pružin.

Po prozkoumání zařízení nyní zvážíme princip fungování rotačních vývěv. Plynná směs vstupuje do pracovní komory přes vstup a pohybuje se komorou pod vlivem rotujícího rotoru a lopatek. Pracovní deska, odsunutá od středu pružinou, zakryje vstupní otvor, objem pracovní komory se zmenší a plyn se začne stlačovat.

Poznámka. Během stlačování plynu může dojít ke kondenzaci v důsledku nasycení párou.

Když stlačený plyn vychází, vytéká s ním i vzniklý kondenzát. Tento kondenzát může nepříznivě ovlivnit chod celého čerpadla, proto je stále nutné zařadit do konstrukce rotačních lamelových čerpadel i plynové balastní zařízení. Schematicky můžete vidět, jak funguje rotační lamelová vývěva, její princip fungování, na obrázku níže na příkladu vývěvy Busch R5. Jak bylo zmíněno, rotační lamelové čerpadlo je olejové čerpadlo. Olej je nutný k odstranění všech mezer a prasklin mezi lopatkami a skříní a mezi lopatkami a rotorem.

Olej v pracovní komoře je smíchán se vzduchem, stlačen a vypuštěn do olejové nádoby. Lehčí vzduchová směs prochází do horní komory separátoru, kde je nakonec zbavena oleje. A olej, který váží více, se usadí v nádobě na olej. Ze separátoru se olej vrací zpět do vstupu.

Poznámka. Kvalitní čerpadla čistí vzduch velmi důkladně, prakticky nedochází k žádným ztrátám oleje, takže dolévání oleje do takových čerpadel je extrémně vzácné.

Princip činnosti čerpadla VVN

VVN je vodní vývěva, jejíž princip činnosti je stejný jako u kapalinokružné vývěvy.

Pracovní kapalinou čerpadel VVN je voda. Na schématu vidíte jednoduchý princip činnosti čerpadla VVN.

K pohybu rotoru čerpadla VVN dochází přímo od motoru přes spojku. To poskytuje vysoké rychlosti rotoru a v důsledku toho možnost získání vakua. Pravda, čerpadla VVN dokážou vytvořit pouze nízké vakuum, proto se jim říká nízkotlaká čerpadla. Jednoduchá čerpadla VVN dokážou odčerpávat plyny nasycené výpary a kontaminovaným prostředím a zároveň je čistit. Složení ale musí být neagresivní, aby nedošlo k poškození litinových dílů čerpadla v důsledku reakce s chemickým složením plynu. Proto existují modely čerpadel VVN, jejichž části jsou vyrobeny ze slitiny titanu nebo slitiny na bázi niklu. Mohou čerpat směsi jakéhokoli složení bez obav z poškození. Čerpadlo VVN je svým principem činnosti navrženo pouze v horizontálním provedení a plyn vstupuje do komory shora podél osy.