Jak działa pompa próżniowa?

Istnieje kilka definicji próżni, ale na potrzeby tego artykułu przyjmijmy, że próżnia w zamkniętym naczyniu lub zbiorniku to stan, w którym usunięto z niego część materii/gazu. Ilość cząstek/atomów/molekuł jest znacznie niższa niż w otaczającym nas powietrzu atmosferycznym. Ciśnienie tego gazu jest niższe od ciśnienia atmosferycznego.

Aby odpowiedzieć na pytanie w jaki sposób działa pompa próżniowa, należy na początku określić, w jakim zakresie wielkości próżni będzie zastosowana. 

Próżnia, dla scharakteryzowania wymagań procesowych, została podzielona na różne kategorie w zależności od charakteryzującego ją ciśnienia. Dzięki temu podziałowi można dobrać odpowiednią konstrukcję pompy próżniowej, gdyż w zakresie tego samego ciśnienia nie każda pompa próżniowa będzie odpowiednia do aplikacji i zdolna do wytworzenia określonego ciśnienia.

Najbardziej rozpowszechnionym rozwiązaniem stosowanym obecnie do osiągnięcia wysokiej i ultra-wysokiej próżni jest połączenie pompy rotacyjnej z pompą dyfuzyjną lub turbomolekularną.

Tam, gdzie ważny jest czas opróżniania, najlepszym rozwiązaniem będzie pompa Roots’a połączona z pompą rotacyjną.

Można przyjąć zatem założenie, że jeśli chodzi o pompy próżniowe w zastosowaniach przemysłowych, najbardziej popularnym rozwiązaniem są pompy rotacyjne łopatkowe występujące w wersji suchej lub smarowanej olejowo.

Z tego względu budowę pompy próżniowej przeanalizujemy na przykładzie rotacyjnej pompy łopatkowej.

Pompa próżniowa budowa

Charakterystyka pomp próżniowych to kwestia, na którą warto zwrócić uwagę. Pompy próżniowe olejowe łopatkowe, niezależnie od producenta, składają się z kilku takich samych podstawowych elementów/systemów. W suchej pompie próżniowej pominięty jest system olejowego smarowania, a łopatki wykonane są z grafitu lub kompozytu, dzięki czemu zjawisko tarcia ograniczone jest do minimum. Jednak w tym przypadku, ze względu na brak uszczelniającej funkcji oleju, osiągana próżnia jest na niższym poziomie.

Schemat działania rotacyjnej pompy łopatkowej smarowanej olejowo

  • Silnik elektryczny połączony jest z układem pompującym przy wykorzystaniu elastycznego sprzęgła.
  • Układ pompujący składa się z cylindrycznej obudowy, w której umieszczono mimośrodowo wirnik. W wirniku nacięte są szczeliny, a w nich umieszczono łopatki poruszające się swobodnie w kierunku promieniowym. Pod wpływem siły odśrodkowej łopatki wysuwają się w trakcie obrotu wirnika. Dzięki temu tworzą się indywidualne przestrzenie, których objętość zmniejsza się.
  • Chłodzenie układu olejowego odbywa się przy wykorzystaniu wentylatora.
  • Na przyłączu wlotowym znajduje się filtr mający za zadanie ochronę pompy przed zanieczyszczeniami pyłowymi i cząsteczkami stałymi.
  • Zintegrowany zawór zwrotny zabezpiecza przed przepływem wstecznym oleju oraz przed powrotem powietrza do komory, z której odbywa się pompowanie podczas wyłączenia pompy.
  • W zbiorniku znajduje się układ separacji par oleju z powietrza wydmuchiwanego. Oddzielony olej jest automatycznie odzyskiwany przez pompę.

Występują różne modele olejowych pomp próżniowych. W zależności od tego, jak duża jest pompa próżniowa i jakie osiąga parametry, powyższe elementy mogą być wkomponowane w jedną zwartą konstrukcję albo zamontowane na ramie obudowanej panelami dźwiękochłonnymi i wyposażone w panel sterowania. Panel taki jest wyposażony w manometry, wskaźnik spadku ciśnienia na separatorze oleju, licznik czasu pracy, sygnalizację stanu pracy, ręczny wyłącznik awaryjny oraz kluczykowy włącznik zasilania.

Budowa pompy próżniowej jest prosta, jednak bardzo ważna jest dokładność wykonania elementów pomp, bo od niej zależy poziom osiąganej próżni, koszty energii elektrycznej oraz wydajność pomp próżniowych.

Do czego służy pompa próżniowa?

Na to pytanie można by odpowiedzieć, że do wytworzenia próżni, ale najważniejszą kwestią jest, w jakim celu i gdzie ta próżnia jest stosowana.

Jest wiele powodów stosowania próżni w przemyśle, ale tutaj chcielibyśmy podać jeden przykład z wielu zastosowań. Z jego produktem finalnym mamy do czynienia bardzo często, a chodzi o makaron.

Makaron składa się z mąki i wody. Składniki są mieszane w zbiorniku i w nim rozpoczyna się proces tworzenia jakości makaronu. Większość mikserów działa w próżni w celu ograniczenia ilości tlenu. Tlen byłby odpowiedzialny za niekorzystne utlenianie się lipidów oraz ich wnikanie w strukturę ciasta. W efekcie, makaron miałby gorszy smak, niekorzystny wygląd i podwyższoną łamliwość. Stosując pompy próżniowe, doprowadzamy próżnię do zbiorników i osiągamy korzystny wpływ na jakość makaronu.

Dodatkowo dzięki próżni zmniejszana jest wilgotność ciasta przed procesem suszenia i pakowania.

Woda zmienia swój stan skupienia na gazowy, czyli parę wodną, w temperaturze 100 oC przy ciśnieniu atmosferycznym. Przy próżni z ciśnieniem absolutnym 50 mbar, woda paruje już w temperaturze 33 oC, co oznacza, że łatwiej jest suszyć makaron wstępnie pozbawiony większej ilości wody. Taki makaron dodatkowo lepiej się gotuje, posiada lśniącą powierzchnię i jest lepiej postrzegany przez konsumentów. 

Działanie pompy próżniowe

To dopiero pierwszy przykład z zastosowania pomp próżniowej. Następne w kolejności, to branża opakowaniowa, termoformowanie szkła lub tworzyw, produkcja ceramiki, odgazowywanie w przemyśle spożywczym lub medycznym. Zastosowań jest wiele i w każdym z nich pompa próżniowa obniża koszty produkcji i zwiększa jakość produktu finalnego lub przedłuża jego żywotność.

Jeśli interesuje Cię zakup pompy próżniowej, zapraszamy do kontaktu oraz sprawdzenia naszej oferty pomp próżniowych. Nasze długoletnie doświadczenie w doborze pomp próżniowych i systemów ich zabezpieczania zapewni Ci spokojną i bezpieczną eksploatację.