Generowanie próżni – pompa załatwia sprawę

29

Próżnia lub ciśnienie ujemne może być wygenerowane na różne sposoby. Oczywistym wyborem w przemyśle jest pompa próżniowa. Ale jaki typ pompy próżniowej jest najskuteczniejszy i najbardziej przyjazny dla środowiska?


Pompa próżniowa lub generator próżniowy wytwarza ciśnienie ujemne. Istnieje kilka różnych typów pomp próżniowych. Wszystkie one uszeregowane są w zależności od zdolności do wytwarzania przepływu podciśnienia. Przepływ podciśnienia jest wywołany powietrzem zassanym do korpusu pompy z powietrza o ciśnieniu atmosferycznym. Wartość ta jest zazwyczaj wyrażona w stopach sześciennych na minutę (cfm). W przemyśle stosuje się dwa główne typy pomp próżniowych – pompy napędzane sprężonym powietrzem oraz pompy mechaniczne.

Skręcanie i obrót

Pompy łopatkowe są najpopularniejszym rodzajem mechanicznych pomp próżniowych. Posiadają one indywidualne wirniki, które obracają się z wysokimi prędkościami. Obrotowe komory usuwają powietrze kierując je do wylotu i w ten sposób tworzą za portem próżnię.

Pompa tłokowa, innego typu pompa mechaniczna, wykorzystuje ruch obrotowy w celu wyparcia powietrza z jednej strony układu do drugiej. Dmuchawy regeneracyjne lub odśrodkowe są rodzajem mechanicznej pompy próżniowej, która działa podobnie jak wentylator, ale w odwrotną stronę. Dmuchawy zwykle wytwarzają wysoki przepływ próżni przy niskich poziomach podciśnienia.

Cechą wspólną wszystkich mechanicznych pomp próżniowych jest to, że muszą być one indywidualnie napędzane silnikami elektrycznymi lub spalinowymi.

Stosując zasadę Bernoulliego

W pompach próżniowych napędzanych sprężonym powietrzem, sprężone powietrze z dużą prędkością jest wtłaczane przez mały otwór lub dyszę eżektora, w wyniku czego wewnątrz systemu powstaje podciśnienie. Ciśnienie atmosferyczne próbuje dostać się z zewnątrz układu w celu zrównoważenie tego negatywnego ciśnienia i przywrócenia równowagi. Generuje to przepływ podciśnienia lub indukuje przepływ powietrza. Sposób działania jest znany jako zasada Bernoulliego, 18-sto wiecznego naukowca Daniel Bernoulliego, który odkrył, że wzrost szybkości przepływu powoduje równocześnie zmniejszenie ciśnienia. Oznacza to, że szybko poruszające się powietrze skutkuje niższym ciśnieniem niż powietrze poruszające się wolno. W 1738 roku Bernoulli przedstawił swoje ustalenia w książce Hydrodynamica, a jego zasada, która jest logiczną kontynuacją zasady zachowania energii jest jedną z podstaw aerodynamiki.

Generowanie próżni w jednym kroku jest dobre

Najprostszym, znanym typem pompy próżniowej napędzanej sprężonym powietrzem jest eżektor jednostopniowy. W tym, jak również w każdym generatorze podciśnienia zasilanym powietrzem, poziom wytwarzanej próżni zależny jest od średnicy dyszy eżektora. Strumień powietrza osiągnie najwyższą prędkość w najwęższej części dyszy eżektora i wtedy jest tworzony najgłębszy poziom podciśnienia. Sprężone powietrze używane do generowania podciśnienia i przepływ próżni, który jest tworzony dla równowagi, mieszają się i przechodzą przez otwór wylotowy. Dla eżektora jednostopniowego stosunek zużycia powietrza do generowanego przepływu podciśnienia nigdy nie jest wyższy niż 1:1, ale najczęściej jest to 2:1 lub 3:1. Innymi słowy, dla każdego 3 cfm sprężonego powietrza generowany jest tylko 1 cfm przepływu próżni. Jest to bardzo nieefektywne.

Lepsze jest generowanie próżni w kilku krokach

Łącząc kilka dysz eżektorów i komór w serie można zbudować bardziej wydajny eżektor wielostopniowy. W wielostopniowej, eżektorowej pompie próżniowej sprężone powietrze wchodzi do pompy i jest prowadzone za pomocą systemu dysz eżektora i komór o różnej wielkości, które działają jak “wzmacniacz ciśnienia”.

Z powodu różnych średnic dysz eżektora, przy każdym otwarciu komór generowane są różne wartości próżni. Istnieje również wspólna komora, w której podciśnienie jest wyższe ze względu na połączenie podciśnienia ze wszystkich pozostałych komór. Ciśnienie atmosferyczne z zewnątrz systemu wpada do wewnątrz i próbuje wytworzyć równowagę, generując wydajny przepływ podciśnienia.

Wysoki poziom podciśnienia we wspólnej komorze powoduje zamknięcie gumowej membrany lub zaworów klapowych ponad otworami komory. Gdy zostały osiągnięte najgłębsze poziomy podciśnienia tylko jedna komora – pierwsza komora nie jest uszczelniona. Przez wylot wydostaje się mieszanina sprężonego powietrza używanego do wytworzenia podciśnienia oraz przepływ podciśnienia. Proces ten trwa milisekundy i ciągle się powtarza a poziom podciśnienia wznosi się i opada.

Jest kompaktowy, cichy, wydajny i opłacalny

Wielostopniowe eżektory próżniowe optymalnie wykor
zystują energię zgromadzoną w sprężonym powietrzu. Dzieje się to dzięki specjalnie zaprojektowanym dyszom oraz szeregowi coraz większych eżektorów, które umożliwiają sprężonemu powietrzu na rozprężanie się w kontrolowanych etapach. W rezultacie typowe współczynniki sprężonego powietrza do przepływu próżniowego są w stosunku 1:3. Innymi słowy, każdy 1 cfm sprężonego powietrza daje 3 cfm przepływu próżni.

Stąd, wielostopniowe eżektorowe pompy próżniowe są znacznie bardziej wydajne niż jednostopniowe, a także oferują wiele zalet w porównaniu z mechanicznymi pompami próżniowymi. Eżektory wielostopniowe są cichsze i zapewniają praktycznie bezobsługową pracę. Posiadają tylko kilka ruchomych części, nie wytwarzają ciepła, nie generują wibracji i nie wytwarzają mgły olejowej. 

Wielostopniowe eżektorowe pompy próżniowe są również kompaktowe, proste w instalacji i oferują w pełni regulowane podciśnienie.

Więcej informacji: www.piab.pl