3.6. Вакуум-насоси

Особливістю вакуум-насосів, що визначає їхню конструктивну відмінність від компресорів, є високий ступінь стискання. Так, наприклад, якщо вакуум-насос відсмоктує газ (повітря) при тиску 0,05 ат (розрідження 95%) і стискає його до 1,1 ат на виході з насоса (надлишковий тиск 0,1 ат необхідне для подолання опору нагнітального клапана й трубопроводу), то ступінь стискання становить

у той час як для одноступінчастих поршневих компресорів ступінь стискання не перевищує 8.

Поршневі вакуум-насоси. Ці машини діляться на сухі й мокрі. Сухі вакуум-насоси застосовують для відкачування тільки газу, мокрі - для відкачування газу й рідини одночасно, наприклад у конденсаторах змішування.

Сухі вакуум-насоси конструктивно не відрізняються від поршневих компресорів. Для збільшення об'ємного коефіцієнта деякі з цих машин оснащені золотниковим розподільним механізмом. За допомогою золотника мертвий простір насоса наприкінці періоду стискання з'єднується з камерою всмоктування, в якій тиск у цей момент дорівнює тиску всмоктування . Стиснений до тиску р₂ газ із мертвого простору переходить у камеру з тиском . Тому тиск газу в мертвому просторі падає (відбувається вирівнювання тисків р₁ і р₂) і всмоктування газу починається майже на самому початку ходу всмоктування поршня вакуум-насоса, що збільшує його продуктивність.

Мокрі вакуум-насоси не мають механізму золотникового розподілу, а всмоктувальний і нагнітальний клапани їх трохи збільшені в зв’язку з необхідністю відведення значної кількості рідини, швидкість руху якої через клапани повинна бути менша, ніж швидкість руху газу. Тому мокрі вакуум-насоси мають збільшений об’єм мертвого простору і створюють розрідження значно менше, ніж сухі вакуум-насоси.

Двигуни для сухих поршневих вакуум-насосів підбирають з врахуванням продуктивності насосу за величиною максимальної роботи стиснення, яка відповідає кінцевому тиску р₁=0,33 ат (за умови, що тиск нагнітання р₂=1 ат).

Ротаційні пластинчаті і водокільцеві вакуум-насоси. Ці насоси конструктивно подібні відповідним компресорам. У ротаційних насосах з вирівнюванням тиску перепуск газу здійснюється за допомогою спеціального каналу, з’єднуючого мертвий простір з камерою найменшого тиску. Таким шляхом досягається суттєве збільшення об’ємного коефіцієнта вакуум-насосу. Розрідження, яке створюється водокільцевим вакуум-насосом, тим менше, чим вище температура і парціальний тиск робочої рідини, яка заливається в насос. Тому водокільцеві вакуум-насоси заливають рідиною з можливо більш низькою температурою.

Струминні вакуум-насоси. За принципом дії ці вакуум-насоси аналогічні струминним насосам для перекачування рідин. Як правило, в якості робочої рідини в струминних вакуум-насосах застосовується пар. Пароструминні насоси, виготовлені з хімічно стійких матеріалів, широко застосовуються для відсмоктування кислих парів.

Розрідження, яке створюється одноступінчатим пароструминним насосом, не перевищує 90% абсолютного. Для отримання більш глибокого вакууму застосовують багатоступінчаті пароструминні вакуум-насоси з конденсацією відпрацьованого пару між ступенями, які складаються з декількох послідовно з’єднаних пароструминних насосів, між якими встановлені конденсатори змішування. Конденсація відпрацьованого пару між ступенями усуває необхідність в стисненні відпрацьованого пару в кожній наступній ступені і знижує тим самим загальний розхід енергії.