Промышленные вакуумные насосы и воздуходувки

Вакуумные насосы — это устройства, предназначенные для удаления газа или воздуха из замкнутого пространства с целью создания вакуума, то есть пониженного давления. Они находят применение в самых разных отраслях: от промышленности и медицины до научных исследований и бытового использования.

Принцип работы

Основная задача вакуумного насоса — вытеснить молекулы воздуха (или другого газа) из закрытой емкости, тем самым снижая давление внутри нее по сравнению с атмосферным. В результате этого создается вакуум, качество которого определяется остаточным давлением. В зависимости от целей вакуум может быть:

• Низкий (слабый вакуум) — остаточное давление близко к атмосферному.
• Средний.
• Высокий.
• Ультравысокий — с остаточным давлением порядка 10⁻⁹ Па и ниже.

Каждый из этих уровней требует специфических технологий и типов насосов.

Типы вакуумных насосов

Существует множество видов вакуумных насосов, которые можно классифицировать по принципу действия. Основные типы:

• Механические насосы используют физическое движение, чтобы вытеснить газ из системы.
  • Ротационные (лопастные): часто применяются в различных промышленных задачах. Газ сжимается внутри камеры, а затем вытесняется наружу.
  • Поршневые: вытесняют газ за счет возвратно-поступательного движения поршня. Они простой конструкции, но шумные и требовательны к обслуживанию.
  • Винтовые: используются в промышленности, работают за счет вращения двух винтов, которые сжимают и вытесняют газ.
• Турбомолекулярные насосы используют быстро вращающиеся лопасти, чтобы «выбить» молекулы газа наружу. Они эффективны для создания высокого и ультравысокого вакуума. Обычно используются в исследованиях, например, в физике или микроэлектронике.
• Диффузионные насосы работают за счет струй горячего масла или ртути, которые увлекают молекулы газа из системы. Эти насосы обычно применяются там, где нужен глубокий вакуум, например в металлургии, производстве полупроводников или космической технике.
• Сорбционные насосы используют способность некоторых материалов, таких как активированный уголь или криогенные вещества, поглощать молекулы газа. Применяются для создания высоких уровней вакуума, часто в лабораториях.
• Ионные насосы забирают молекулы газа с помощью ионизации и прикрепления их к специальным поверхностям. Используются для сверхвысокого вакуума в условиях научных исследований.
• Эжекторные насосы действуют на основе эффекта Вентури или динамического перемещения газа потоком жидкости или другого газа.

Насосы Рутса относятся к механическим насосам и более конкретно к роторно-лопастным насосам с предварительным сжатием газа. Их также называют роторными насосами с возвратно объемным действием или просто насосами типа Рутса (Roots pumps). Они работают по принципу вращения двух синхронизированных роторов, которые напоминают форму цифры «8». Этот тип насоса используется для создания среднего и высокого вакуума, и он обычно применяется в сочетании с другими насосами, такими как форвакуумные насосы.

Вакуумные насосы используются там, где необходимо перекачивать большие объемы. В сочетании с форвакуумными насосами, которые сжимают против атмосферы, эти насосы способны улучшить достижимое предельное давление насосной системы в 10 раз. С двумя ступенями вакуумного насоса Рутса и соответствующим форвакуумным насосом можно достичь давления в диапазоне до 10−5 мбар  (0,75•10−5 Торр ). Что касается концепции двигателя, вакуумные насосы предлагаются в различных моделях.