Вакуумный насос для откачки воздуха своими руками

1 Какие особенности вакуумных насосов для откачки воздуха?

Всё вакуумное оборудование, для более понятного ознакомления, имеет смысл рассматривать как некое подобие компрессоров, которые в процессе работы выполняют уменьшение атмосферного давления, а не нагнетают его.

Как вы знаете, повышение давления воздуха в замкнутом пространстве получается в результате его сжатия, в результате чего количество столкновений между молекулами за отдельно взятый промежуток времени растет, вакуум же – наоборот, получается в результате сведения числа столкновения молекул между собой к минимуму.

На практике, вакуум, посредством воздушно вакуумного насоса, создается в результате принудительного удаления молекул воздуха из герметичного пространства (рабочей камеры насосы).

Откачка воздуха из замкнутой среды приводит в результате увеличение его плотности (сжимания), и дальнейшего выброса к напорному патрубку, что приводит к уменьшению абсолютного давления оставшегося в системе воздуха. Как только давление в ней приближается к минимальным показателям атмосферного столбика, считается, что технический вакуум создан.

Интересной особенностью оборудования для создания вакуума, которую обязательно необходимо учитывать при его выборе, является то, что ни один насос для откачки воздуха не может изменить давление ограниченной системы, больше, чем на показатель номинального атмосферного давления воздуха.

А атмосферное давление, как известно, разнится в зависимости от конкретно взятого места (от температуры воздуха и высоты над уровнем моря, если быть точным). Что из этого следует на практике: оборудование, способное создавать разрежение давления в 730 мм ртутного столбца, при атмосферном давлении, допустим, 700 мм ртутного столба (возьмем для примера Читу).

Мобильный бытовой вакуумный насос с манометром

Сможет обеспечить разрежение воздуха на: 730×700/760 = 672 мм.рт.ст. Взятый для расчета показатель 760 мм.рт.ст – это стандартное атмосферное давление при температуре в 15 градусов, на территории, находящейся на уровне моря.

1.1 Принцип работы

Принцип работы вакуумных насосов заключается в откачке газов (воздуха), из герметичной рабочей камеры. В процессе откачки воздуха происходит изменение объема полостей замкнутой системы, в результате чего в ней происходит перераспределение молекул воздуха. То, каким образом выполняется откачка, зависит непосредственно от типа агрегата.

Большая часть вакуумных насосов работает по методу вытеснения, при котором, качество понижения давления в рабочей камере напрямую зависит от уровня её герметичности, которую могут нарушить даже малейшие механические загрязнения.

Для создания максимально герметичной рабочей камеры, производители используют самые разнообразные технологии уплотнения, при этом, обязательной частью любого вакуумного насоса является механический фильтр, который очищает перекачиваемую среду от пыли и твердых частиц.

Существует три этапа фильтрации, для каждой из которых нужен отдельный фильтр: масляный фильтр, воздушный фильтр на всасываемый воздух и выхлопной фильтр, который удаляет пары масла из выхлопных газов вакуумных насосов.

Принцип работы насосов для откачки воздуха схож с технологией, лежащей в основе функционирования воздушных компрессоров.

Пластинчато-роторный вакуумный насос

Главным отличием между ними является то, что вакуумный агрегат выполняет всасывание воздуха в герметичную систему, и последующее его удаление, при котором, давление воздуха на всасывающем патрубке обязательно меньше, чем существующее атмосферное давление, а при максимальных показателях вакуума оно вообще приближено к нулю.

Остальные отличие между воздушными вакуумными насосами и компрессорами следующие:

• Вакуумные агрегаты не могут создавать давление, разница которого с номинальным атмосферным давлением больше, чем 760 мм. рт. ст;
• Количество воздуха, который выкачивает из системы вакуумник, с каждым тактом откачки уменьшается, по мере уменьшения давления в замкнутой системе, в то время как компрессор обладает постоянной производительностью;
• Поскольку количество воздуха, при высоких показателях вакуума, которое проходит через насос минимальное – все тепло, которое выделяется во время работы насоса, рассеивается в середине корпуса агрегата, что делает его устойчивым к перегреву, в отличие от компрессора.

Безмасляный вакуумный насос и его виды

Механические безмасляные вакуумные насосы работаю на принципе сжатия воздуха посредством изменения объема. Они не способны создавать высокий и сверхвысокий вакуум, но имеют ряд преимуществ, которые позволяют использовать их во многих областях промышленности.

Преимущества использования безмасляных вакуумных насосов:

1. Экологичность. Откачиваемая среда на выходе не содержит паров масла.
2. Простота конструкции. Отсутствует маслоотделительный узел и система циркуляции масла.
3. Простота в эксплуатации. Нет необходимости контролировать количество и состояние смазки, следовательно, появляется возможность устанавливать насосы в труднодоступных местах.
4. Высокая производительность. Некоторые виды насосов обладают быстротой действия до 630 куб.м. в час.
5. Возможность откачивать агрессивные, химически активные и вредные смеси. Нет опасности взаимодействия смазки с откачиваемой средой.
6. Стабильность и долговечность.
7. Ремонтопригодность.

Недостатки безмасляных вакуумных насосов:

1. Низкий вакуум. Из-за отсутствия масла нет достаточной герметичности узлов для создания глубокого вакуума.
2. Вибрация и шум. Этим недостатком обладают только некоторые виды безмасляных насосов.

Сухие насосы бывают разных конструкций, приобрести их можно у представителей компаний в Москве. В основном насосы работают по тому же принципу, что и масляные, но из-за отсутствия смазки имеют свои особенности. Например, некоторые сухие насосы оборудованы системой охлаждения, чтобы предотвратить перегрев.

Виды механических безмасляных вакуумных насосов:

1. Безмасляный пластинчато-роторный.
2. Мембранный.
3. Поршневой.
4. Винтовой.
5. Спиральный.

Самые распространенные сухие пластинчато-роторные вакуум-насосы. Это связано с их долговечностью и небольшой стоимостью. Они способны работать при длительных нагрузках без потерь производительности, создавая до 90 мбар. В отличие от масляных, лопатки ротора у них изготавливаются из графитового материала, который устойчив к износу. Долговечность таких лопастей измеряется сроком эксплуатации и составляет 10000-20000 часов, в зависимости от производителя. Работа оборудования с изношенными пластинами приводит к потере герметичности и снижению производительности, поэтому необходим контроль за их состоянием.

Мембранные насосы также имеют высокие показатели надежности, так как в них полностью отсутствуют трущиеся части. Благодаря конструкции, насосы обладают высокой герметичностью и исключают попадание посторонних примесей в откачиваемую среду. Создаваемый вакуум может достигать 65 мбар. Особенность оборудования в том, что насос способен откачивать смеси с абразивными включениями, которые имеют размеры до 6 см.

Поршневые насосы обладают высоким КПД и могут эксплуатироваться длительное время. Оборудование имеет предохранительный клапан, что не дает возможности воздуху выходить обратно. Но оборудование имеет большие габариты и вес, работает с сильной вибрацией, поэтому ему необходимы массивные и надёжные фундаменты.

Большой надежностью при длительной эксплуатации обладают и винтовые насосы. Остаточное разряжение, создаваемое оборудованием достигает 2 мбар, скорость откачивания – 110-630 куб.м. в час. Они хорошо приспособлены к различным условиям работы. Благодаря большой скорости откачивания и экономичности, они легко заменяют пластинчато-роторные насосы.

Спиральный насос может откачивать воздушную среду до 0,05 мбар, имеет небольшие размеры, потребляет мало энергии, но не приспособлен для работы с коррозионными и абразивными средами.

Область применения вакуумных насосов

Вакуум широко применяется в различных технических устройствах. Он позволяет снизить температуру кипения для воды или химических жидкостей, произвести удаление газов из материалов, требующих повышенной однородности состава, создать стерильные условия обработки и хранения. При небольших габаритах и экономичном расходе энергии современные вакуумные насосы позволяют быстро достигать глубокой степени разрежения. Они применяются в самых разных процессах и сферах деятельности:

• в нефтеперерабатывающей и химической промышленности для поддержания необходимых условий протекания реакций и разделения получаемых смесей;
• при дегазации металлов и иных материалов для создания деталей с однородной структурой и отсутствием пор;
• в фармацевтике и текстильной промышленности для быстрой осушки изделий без повышения температуры;
• в пищевой промышленности при расфасовке молока, соков, мясных и рыбных продуктов;
• в процессе вакуумирования холодильного и иного оборудования с повышенными требованиями к отсутствию влаги;
• для нормального функционирования автоматических конвейерных линий, использующих в качестве захватов вакуумные присоски;
• при оборудовании производственных и научно-исследовательских лабораторий;
• в медицине при эксплуатации дыхательных аппаратов и стоматологических кабинетов;
• в полиграфии для фиксации термопленок.

Как создавать вакуумные насосы своими руками?

Вакуумные насосы изначально создавались для промышленного использования. Громоздкие, мощные и технически сложные в конструкции агрегаты стояли на заводах и предприятиях, а цена на них была попросту огромна.

Автомобильный насос в разобранном виде, готовый к переделке в вакуумный агрегат

В наше время вакуумные модели стали применятся и в быту. И хотя они намного дешевле своих промышленных версий, приобретение вакуумных насосов все равно проблемная вещь. К счастью, всегда имеется возможность сделать вакуумный насос своими руками, не потеряв при этом в качестве созданного прибора.

Какие бывают виды водяных насосов?

1. Поверхностные;
2. Погружные;
3. Бытовые;
4. Промышленные.

Погружные

Для них характерное полное погружение в жидкость и бесперебойная ее перекачка. Принцип работы: выталкивание воды наверх.

Плюсы наружных помп: они без труда смогут закачивать воду на высоту 20 м, легко поддаются монтажу и обслуживанию. Минусы: глубина максимальной откачки – 7 м, очень шумная работа. Существуют, конечно, бесшумные модели, но стоят они намного дороже.

Поверхностные

Это более мобильные устройства: могут легко переноситься и в момент работы находиться на поверхности земли. Принцип действия заключается в том, что жидкость поступает по трубопроводу и переводится в напорный сектор.

Плюсы глубинных оборудований: без труда справиться с глубиной даже 50 м, работают без шума, очень компактны. Минусы: слишком высокая стоимость.

Промышленные

Их отличает простота и надежность в установке, безопасность, возможность справляться с большими глубинами. Они также подходят для бытовых сфер, имеют высокую производительность и сниженный энергический расход.

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.

Источники

• http://met-all.org/nasosy/vakuumnyj-nasos-svoimi-rukami.html
• https://nasosovnet.ru/vacuum/vakuumnye-nasosy-dlya-otkachki-vozduha.html
• https://tehno-gid.net/power/vakuumnye-nasosy-naznachenie-printsip-raboty-luchshie-modeli.html
• https://tehnofaq.ru/vybor-vakuumnogo-nasosa/

Предназначение устройства

Перед тем как изготавливать устройство, необходимо разобраться в его работе. Почти все потребители ежедневно сталкиваются с вакуумными упаковками и знают, что это такое. Они представлены в виде целлофанового изделия, в котором отлично сохраняются продукты, при этом не высыхая. В самых простых упаковках воздух выдавливается вручную, а более сложные — предусматривают использование рабочего механизма. Благодаря самодельному устройству можно создавать вакуум в любом пакете, хотя упаковку нужно будет герметизировать.

Вакуумные упаковки также используют для хранения одежды, так как объем уменьшается, и все вещи можно поместить в сумку или чемодан. Особенно распространено применение аппарата на промышленности в таких целях:

• Использование для производства мешков и на упаковочных лентах;
• Перегонка химического вещества, сушка химического препарата и сжатие газообразного вещества;
• Очистка рыбы или овощей, переработка пищевых продуктов;
• В полиграфии используются компрессоры в печатных и перерабатывающих механизмах;
• Использование в очистных устройствах для очистки окружающей среды:
• В медицинских дыхательных аппаратах и стоматологическом оборудовании.

Распространено использование вакуумирования для обработки дерева и придания ему эстетичности. Для этого деревянное изделие пропитывается маслом, а для ускорения процесса и большей эффективности деревянный предмет помещается в камеру, и производится откачка воздуха. При этом внутреннее давление древесины выталкивает воздух и всасывает масляное вещество.

Это интересно: Устройство гидравлического домкрата и принцип его работы: разбираем во всех подробностях

ВВН и принцип его функционирования

Принцип работы вакуумного насоса ВВН тоже основан на создании среды для отсасывания паров и газов. В качестве главного узла таких устройств выступает круглый барабан, в котором находится ротор с лопатками. Когда ротор начинает вращаться, вода прижимается к стенкам барабана под действием центробежной силы. Вследствие этого образуется кольцо.

Ротор находится в стороне от центра, благодаря этому под ним образуется полость, которая разделена на ячейки разного объема. Когда ячейка находится на краю полости, она обладает незначительным объемом, что называется всасывающим окном. Однако при вращении объем возрастает, и в этой кондиции происходит засасывание газа. Объем становится максимальным, а ротор делает еще один круг. Из этого понятно, что принцип работы в этом случае основан на центробежной силе.

Вакуумный насос для откачки воздуха своими руками: как сделать и принципы работы устройства

Вакуумный насос, это обычный воздушный компрессор, у которого используется всасывающая сторона.

Из воздушного компрессора вы сможете сделать вакуумный насос на 12 вольт, если вам удастся подсоединить шланг к его воздухозаборнику.

Данное руководство покажет как сделать вакуумный насос своими руками.

Такой прибор пригодится для вакуумизации пищевых продуктов и увеличения срока их годности, или для вакуумной упаковки вещей, так как пакет с удаленным воздухом занимает меньше места, чем обычный пакет с вещами.

Еще можно заняться вакуумным формованием – производством изделий из термопластичных материалов в горячем виде методом воздействия вакуума.

Создаваемое таким устройством разряжение в несколько раз выше, чем может создать обычный пылесос (около 0,8 кгс/кв.см, или 0,08 МПа).

Такого разряжения достаточно для применения насоса в производственных нуждах, в которых используется вакуум.

Компрессор для накачки автомобильных шин в магазине стоит около 1300 руб. Еще придется приобрести некоторые запчасти и клей.

Также потребуется:

• Около одного метра ПВХ трубки с внутренним диаметром 6 мм.
• Пластиковый соединитель типа «елочка» для трубки внутренним диаметром 6 мм.
• Эпоксидная смола (холодная сварка).

Все эти материалы легкодоступны и могут быть приобретены в магазине.

Поскольку 12-вольтовый насос потребляет ток около 4 А, для него будет нужен достаточно мощный источник питания постоянного напряжения. В качестве источника тока можно использовать автомобильное зарядное устройство на 6 А.

ПРИМЕЧАНИЯ.

Если вы будете использовать дешевый воздушный компрессор для накачки шин, такой как Harbor Freight стоимостью 700 рублей, не ожидайте от него слишком многого. (Дешевый насос будет работать только в течении нескольких минут, далее он перегреется.

Хороший компрессор может непрерывно работать до часа). Дело в том, что компрессор не предназначен для работы в качестве вакуумного насоса.

Включайте его в работу на период от 1/3 до 2/3 времени, указанного в паспорте на компрессор, затем давайте ему остыть в течение 5 минут.

Вот несколько советов по использованию насоса и ограничениях в использовании:

Для вакуумного упаковывания:

• Не используйте насос для вакуумирования больших объемов продуктов или вещей, а также для создания вакуума в емкости с утечками воздуха.
• Используйте для вакуумирования небольшие емкости и заполняйте их объем продуктами (вещами) по максимуму, чтобы откачивать из них минимум воздуха.
• Отключайте время от времени насос, чтобы охладить его.
• Если по прошествии большого времени, насос не может создать вакуум, значит где-то имеется утечка.

Для вакуумного формования:

• Не пытайтесь откачать воздух из 100-литрового резервуара этим насосом.
• Чтобы уменьшить нагрузку на вакуумный насос, используйте двухступенчатую систему откачки воздуха: вначале большая часть воздуха откачивается с помощью пылесоса, затем в работу включаются вакуумный резервуар с вакуумным насосом: ссылка.
• Не запускайте насос в работу, пока разряжение в системе не упадет до 0,8 кгс/см2. Обычно, для формования изделий достаточно разряжения в пределах 0,6-0,7 кгс/см2. Поэтому не стоит лишний раз, для увеличения разряжения на пару десятых атмосфер, включать вакуумный насос, во избежание его быстрого изнашивания.

Особенности насоса для откачки воздуха

В зависимости от сферы применения, потребностей в мощности, вакуумные насосы отличаются своими характеристиками. Основные параметры, которые являются показательными при выборе устройства:

• объем воздуха, который насос откачивает за определенное время при допустимом давлении;
• объем входного (заборного) отверстия, который влияет на скорость работы;
• уровень давления при входе и выходе воздуха (максимально допустимый);
• рабочее давление, создаваемое вакуумным насосом (средний показатель между минимальным и максимальным);
• остаточный уровень давления без выпуска воздуха (минимальный показатель);
• уровень минимального рабочего давления;
• энергозатратность за единицу времени;
• объем антифриза, необходимый для охлаждения системы;
• время, за которое насос выходит на рабочую мощность (от момента запуска до начала работы).

Характеристики общие, присущие всем вакуумным насосам, могут изменяться в зависимости от видаприбора для откачки воздухаи принципа его работы .

Преимущества и недостатки водокольцевых вакуумных насосов

Преимущества:

• в водокольцевом вакуумном насосе, принцип действия которого подразумевает теплообмен между жидкостью в кольце и газом, сжатие можно считать изотермическим (нагретая вода отводится и электронасосом подается холодная);
• активный теплообмен с жидкостью дает возможность откачивать полимеризующиеся, быстроразлагающиеся или воспламеняющиеся газы;
• простая конструкция обеспечивает высокую надежность при эксплуатации;
• водяное кольцо, главная особенность этого устройства, делает его нечувствительным к загрязнениям откачиваемого газа парами, пылью, твердыми частицами, капельной жидкостью и т.д.;
• если вместо воды подобрать жидкость с нужными свойствами, то ЖКВН легко справляется с откачкой агрессивных газов, благодаря чему нашел применение в химической промышленности;
• ВВН не загрязняет откачиваемый газ масляным паром, так как в проточной части отсутствуют трущиеся элементы, для обеспечения подвижности которых необходима смазка, как, например, в пластинчато-роторном ВН; роль уплотнителя зазоров также выполняет вода.

Недостатки:

• большие энергозатраты на вращение кольца воды;
• только низкий вакуум (высокое предельное остаточное давление даже для двухступенчатых конструкций 1..10 кПа);
• большой размер из-за малой величины окружной скорости на конце лопаток роторного колеса.