Как выбрать вакуумный насос?

Очень часто при разговоре с заказчиком приходиться слышать фразу: «мне нужен вакуумный насос!». На вопрос: «какой конкретно?» многие ответить не в состоянии и звучит что-то типа: «ну простой вакуумный насос». Действительно, в понимании большинства обывателей вакуумный насос - это некий агрегат, который делает в замкнутом объеме давление ниже атмосферного… чтобы воздух сделать пожиже … вот, собственно, и все. А между тем, самих типов, производителей и моделей вакуумных насосов существует множество. Каждый из них разработан под определенные задачи и условия эксплуатации. Порой очень непросто сразу определить, какой именно агрегат необходим в данных конкретных условиях, но есть ряд показателей и требований, которые помогают сделать выбор, не переплачивая лишних денег и, получая, именно то, что требуется.

Давайте на конкретных примерах рассмотрим, как осуществляется первичный подбор вакуумной техники. Сразу оговоримся, что насос должен качать чистый воздух без агрессивных и взрывоопасных примесей, в 80% случаев использования вакуумные насосы перекачивают именно чистый воздух.

Есть две основные технические характеристики, которые необходимо знать при выборе вакуумного насоса:

Номинальная производительность – скорость, с которой насос откачивает газ из ограниченного объема (как ее рассчитать описано в статье как рассчитать производительность вакуумного насоса?). Единицами измерения являются м3/ч, л/мин, реже м3/мин. Чем больше производительность насоса, тем он крупнее и тяжелее.

Остаточное давление – предельный вакуум в замкнутом объеме, при котором производительность насоса падает практически до нуля, и он продолжает работать только на поддержание достигнутого вакуума. Т.е. лучше этого вакуума та или иная конструкция вакуумного наоса обеспечить уже не может, поэтому и говорят «предельный вакуум». Единиц измерения остаточного давления множество: атм., кг*с/см2, Па, мбар, мм ртутного или водного столба и т.д. В таблице 1 указаны наиболее часто используемые единицы давления и их соотношение. 

Таблица №1: Таблица соотношений единиц давлений

Имея эти две характеристики, не составит особого труда сделать первичный подбор и определиться с предстоящими расходами на покупку насоса.

Теперь чуть больше теории, и начнем с остаточного давления:
Атмосферным давлением называют давление многокилометровой воздушной оболочки (столба) над поверхностью земли. Оно составляет 1013 мбар, именно такое давление присутствует в откачиваемых объемах перед запуском в работу вакуумного насоса. С началом работы насоса эта цифра начинает снижаться и устремляется к 0 по мере откачки воздуха из объёма. Но получить полный ноль в земных условиях практически невозможно. Давление 0 мбар означало бы, что в объёме не осталось ни одной молекулы газов. Здесь надо знать, что чем ниже показатель остаточного давления, тем лучше вакуум в объеме, и тем сложнее и дороже вакуумный насос для получения такого вакуума (за редкими исключениями).

Далее мы рассмотрим основные типы вакуумных агрегатов, которые присутствуют сейчас на рынке. Они имеют разные принципы действия, что дает им определенные плюсы и минусы при тех или иных условиях эксплуатации. 

Пластинчато- роторные маслоуплотняемые одноступенчатые Производимый вакуум: от 0,1 до 800 мбар ост. Производительность: от 4 до 1600 м3/ч Плюсы: относительно глубокий вакуум, широкий диапазон производительностей – до 1600 м3/ч, совершенство и надёжность конструкции. Минусы: необходимость замены масла, есть расходные элементы – такие как выхлопные и масляные фильтры, уплотнения и т.д. Эти насосы одни из самых продаваемых, что связано с их универсальностью, оптимальной надёжностью и относительной неприхотливостью в эксплуатации.
Пластинчато-роторные маслоуплотняемые двухступенчатые Производимый вакуум: от 0,0005 до 50 мбар ост. Производительность: от 1,8 до 360 м3/ч Плюсы: хороший, глубокий вакуум, производительность позволяет их использовать на серьезных промышленных производствах Минусы: выхлоп масла при работе в плохом вакууме, ограничения для использования при плохом вакууме, необходимость замены масла и серьезная дороговизна по сравнению с одноступенчатыми. В целом, данные насосы используются не часто, но есть процессы, где необходим хороший вакуум при высокой производительности.
Сухие пластинчато- роторные Производимый вакуум: от 100 до 1013мбар Производительность: от 3 до 500 м3/ч Плюсы: Сухой принцип работы – в откачиваемом объёме нет паров масел, смазки не используются вообще. Минусы: Не всегда достаточно такого вакуума, износ рабочих лопаток, ограничения по производительности, существенный нагрев при длительной работе. Берут на пищевые производства и полиграфию, там, где важна чистота в откачиваемых объёмах и где в окружении неприемлемы пары и капли масла.
Кулачковые (сухие, безмасляные) Производимый вакуум: от 20 до 1013 мбар Производительность: от 60 до 400 м3/ч Плюсы: сухой принцип работы - в откачиваемом объёме нет загрязнений, низкое потребление энергии, отсутствие изнашиваемых деталей, высокая – до 1000 м3/ч производительность. Минусы: относительно низкий уровень вакуума и температурные нагрузки при продолжительной работе.
Водокольцевые вакуумные насосы Производимый вакуум: от 33 до 1013 мбар Производительность: от 3 до 45000 м3/ч Плюсы: простота конструкции; возможность откачивать грязные и опасные потоки; низкая цена. Минусы: потребление воды и высокое энергопотребление. Одни из самых старых типов вакуумных насосов, и, в то же время самые распространенные за счет своей простоты, универсальности и производительности.
Вихревые вентиляторы Производимый вакуум: от 600 до1013 мбар Производительность: от 40 до 1500 м3/ч Плюсы: компактность, простота в конструкции и эксплуатации, низкая цена. Минусы: относительно слабый вакуум, существенное снижение производительности с улучшением вакуума, нагрев при длительной работе и высокое энергопотребление.
Мембранные вакуумные насосы Производимый вакуум: от 0,5 до 1013 мбар Производительность: от 0,5 до 16,8 м3/ч Плюсы: компактность, низкий уровень шума в работе, хороший вакуум, отсутствие быстроизнашиваемых элементов ( кроме мембран) Минусы: ограничение в производительности Чаще всего используется в лабораториях, возможны химстойкие и взрывозащищённые исполнения
Мембранные микро-насосы Производимый вакуум: от 200 до 1013 мбар Производительность: от 0,3 до 4,5 л/мин (т.е. от 0,018 до 0,27 м3/ч) Плюсы: компактные, бесшумные; отсутствие смазки Минусы: ограничение по производительности, плохой вакуум Благодаря компактным размерам часто встраиваются в оборудование, используются в лабораториях.
Поршневые микро-насосы Производимый вакуум: от 80 до 1013 мбар Производительность: от 3,3 до 78 л./мин (т.е. от 0,198 до 4,68 м3/ч) Плюсы: компактность, развивают хороший вакуум и могут отлично работать в режиме компрессора. Минусы: более шумные в работе по сравнению с мембранными аналогами; износ поршневой группы.

Пример №1.
Вакуумный насос для вакуумного пресса (производство мебели, наклейки шпона)
Технические требования: предельный вакуум: 20 мбар ост., производительность 100 м3/ч
Как мы видим по вакууму и производительности, нам подойдут следующие типы насосов:

1. Пластинчато-роторные маслоуплотняемые
2. Пластинчато-роторные маслоуплотняемые двухступенчатые

Мы уже говорили о том, что чем глубже вакуум делает насос, тем он дороже. Так как нам не нужен вакуум порядка 0,0005 мбар, значит нет смысла переплачивать за двухступенчатый. Таким образом, в данном случае выбираем насос пластинчато-роторный маслоуплотняемый. По цене и характеристикам он будет оптимален.

Пример №2.
Вакуумный насос для упаковочной машины (упаковка готовых изделий в плёнку под вакуумом)
Технические требования: предельный вакуум: 500 мбар ост. Производительность 200 м3/ч
В данном случае под указанные характеристики подходят несколько типов насосов:

1.Пластинчато-роторные маслоуплотняемые
2.Кулачковые (безмасляные)
3.Водокольцевые вакуумные насосы

Если смотреть по цене то получаем следующую картину
• Самые дорогие - Кулачковые (безмасляные). Эти насосы используют в тех случаях, когда откачиваемый воздух должен быть чистым. У нас такая задача не стоит.
• Чуть дешевле - Пластинчато-роторные маслоуплотняемые
• Самый дешевый вариант - Водокольцевые вакуумные насосы.

Учитывая специфику работы водокольцевых машин, сразу надо подумать о возможности подачи воды в насос и последующей ее утилизации. Если это не является проблемой, то оптимальный выбор – водокольцевой. Если же подача воды проблематична, то стоит остановиться на пластинчато-роторном маслоуплотняемом.

Пример №3 Вакуумный насос для подачи бумаги и чернил в струйном плоттере
Технические требования: предельный вакуум: 300 мбар ост. Производительность 2,5 л./мин (0,15 м3/ч) Основное требование: компактные размеры!

В этом примере подходит только один вариант – мембранные микро насосы. На нем и стоит остановиться.

Все приведенные примеры представлены для понимания самой процедуры первичного выбора вакуумного оборудования. Есть еще очень много нюансов, которые способны влиять на окончательный выбор, но их уже нужно рассматривать индивидуально и мы постараемся рассмотреть часть из них в наших будущих статьях и публикациях.

Желаем вам хорошего выбора! 

При копировании данного материала активная ссылка на источник обязательна!