Много промышленных и лабораторных устройств работают в условиях вакуума. Их называют вакуумной техникой. Вакуумом называют любое давление ниже атмосферного, то есть ниже 105 Па.
Содержание:
- Схема вакуумной системы
- Принцип работы клапана вакуумной системы
- Устройство медицинских вакуумных станций
- Работа с вакуумными системами
- Функционирование вакуумной насосной станции
- Правила работы с вакуумными системами
Вакуумные системы и станции делятся по области давления. Различают:
- Низкий – от 102 до 105 Па.
- Средний – от 10-1 до 102 Па.
- Высокий – от 10-5 до 10-1 Па.
- Сверхвысокий – от 10-10 до 10-5 Па.
Это общие показатели, но на самом деле столь четких границ между областями нет. Разграничение будет зависеть от остальных условий функционирования системы.
Схема вакуумной системы
Схема вакуумной системы
Лабораторные и промышленные вакуумные системы состоят из камер, измерительных приборов, вакуумных насосов и соединяющих шлангов или сильфонов. Самая простая и наиболее распространенная схема вакуумной системы состоит из следующих элементов:
- Камера с откачиваемым материалом.
- Регулирующий затвор.
- Охранительная ловушка.
- Высоковакуумный насос.
- Охранительная ловушка.
- Низковакуумный насос.
Элементы соединены последовательно, с обязательным отводом для подсоединения дополнительных элементов. Конструирование вакуумных систем предусматривает минимум два, но можно и больше вакуумных насосов. Они являются важнейшим элементом, так как отвечают за удаление газа из камеры с материалом.
Ловушки над насосами необходимы для защиты ценных узлов от нежелательных газов и попадания рабочего вещества в откачиваемый материал. Низковакуумный, он же форвакуумный, насос оснащен ловушкой также для защиты высоковакуумного насоса от попадания рабочего вещества из него.
Между камерой с откачиваемым материалом и трубопроводом перед второй ловушкой обязательно прокладывается дополнительная байпасная линия. По ней в начале цикла откачивают газ до низкого вакуума, не допуская попадания в отделенный в тот момент высоковакуумный насос.
Принцип работы клапана вакуумной системы
Клапан вакуумной системы остается наиболее эффективным устройством для стабилизации давления. Может показаться, что это дополнительная деталь, без которой можно обойтись. Однако без него результаты будут гораздо хуже.
Принцип работы клапана вакуумной системы
При расчете вакуумной системы обязательно учитывается наличие клапанов возле каждого насоса. Клапана для вакуумных систем выполняют следующие функции:
- Контроль за расходами вакуума.
- Контроль за поступлением сжатого воздуха.
- Защита насосов от попадания нежелательных газов.
- Защита откачиваемого материала от попадания рабочих газов.
- Герметизация отсека при возникновении утечки.
- В вакуумных системах и станциях самым слабым местом является соединение, где происходит перепад давления. С помощью обычного клапана ситуацию можно стабилизировать и избежать деформации элемента.
Возможность быстро отсечь от системы поврежденный участок очень важна на промышленных и медицинских вакуумных станциях. При поточном производстве или проведения эксперимента нужно уменьшить потери вещества в непредвиденном случае и провести ремонт экстренным способом.
То есть благодаря клапану в вакуумной станции для производства можно заменить один элемент без освобождения трубопровода от откачиваемого материала и без дополнительных потерь времени.
Клапаны и вентили для вакуумных систем состоят из таких деталей:
- Корпус для защиты остальных элементов.
- Входное отверстие для потока воздуха.
- Шток с датчиками давления для автоматической регулировки показателей.
- Резиновые прокладки для герметизации на местах соединений.
- Крышка клапана для быстрого доступа к элементам для ремонта.
- Выходное отверстие для перекачки потока дальше.
Даже при покупке готовой вакуумной станции, компрессорной или другого вида, следует проверять наличие клапанов. Иногда производители экономят на данном элементе, тогда придется докупать и монтировать их самостоятельно. Наличие клапана – это безопасность и упрощение техобслуживания установки.
Устройство медицинских вакуумных станций
Медицинская вакуумная станция применяется при операциях, серьезных медицинских манипуляциях, в системах жизнеобеспечения. Чаще всего их можно увидеть в хирургии, реанимации и палатах интенсивной терапии, но также их используют в лабораториях и других отделениях.
Устройство медицинских вакуумных станций
Медицинский вакуум отличается повышенными требованиями к стерильности. Чаще всего во время его использования приходится удалять различные биологические жидкости, проводить дренаж внутренней полости. Поэтому воздух, который проходит через вакуумную насосную станцию, очень загрязнен и в процессе откачки должен пройти через несколько антибактериальных фильтров.
Обязательным условием является автоматическое распределение потока вакуума. Стандартная вакуумная станция для медицинских целей состоит из таких элементов:
- Сборник вакуума.
- Три насоса, подключенных к сборнику.
- Очистительные антибактериальные фильтры.
- Блок управления для настройки автоматической работы.
- Ресивер с несколькими моторами для сглаживания потока.
- Дренажные коллекторы выделений для сбора жидкостей.
Принцип работы компрессорной вакуумной станции не сложен. Однако, согласно международным стандартам, компрессор должен находиться в отдельном помещении от вакуумной станции, а вывод для отходов должен быть в безлюдном техническом помещении.
Проектирование вакуумных систем проводится отдельно для каждого устройства в зависимости от нужных объемов. Бывают модели для небольших клиник и огромных медицинских центров с постоянной нагрузкой.
Работа с вакуумными системами
Работа с вакуумными системами
Работа с вакуумными системами в первую очередь предусматривает обеспечение безопасности. Оператор должен обратить внимание на:
- Герметичность всех соединений оборудования.
- Соблюдение требуемых параметров технологического режима.
- Равномерную работу системы и каждого ее элемента.
В системе вакуумного прессования или фильтрации должны быть датчики, автоматические блокирующие узлы, автоматическое прекращение подачи теплоносителя в систему при потере вакуума. При разгерметизации нужно найти место поступления воздуха, отсечь его от остальной системы и провести срочный ремонт. Для ускорения процесса можно использовать течеискатели вакуумных систем.
Оператор должен разбираться в конструкции и принципе функционирования всех деталей и узлов, знать основы получения высокого вакуума и порядок действий в случае непредвиденных ситуаций.
Оператор в процессе работы должен контролировать уровень вакуума. Некоторые работы проводятся при пониженном вакууме, другие относятся к одной из областей разрежения. Контроль степени вакуума обеспечит безопасность окружающих и своевременную реакцию на изменение ситуации.
Вакуумная система с водокольцевым насосом, как и другие виды, бывает автоматизированной и с непрерывной нагрузкой. Шлюзовая загрузка и непрерывная подача материала позволяет обеспечить однородность технологического процесса и повышенную производительность. Однако для получения нужного результата требуется непрерывный контроль, как датчиками, так и личный.
Средства измерения давления и температурные датчики выбираются в зависимости от диапазона рабочих давлений. Оператор должен понимать параметры выбора и уметь самостоятельно определить необходимость замены. В автоматических системах в непрерывным циклом работы эта задача проще, так как нет остановок и подачи атмосферного воздуха в систему между циклами.
Вакуумная система дегазации выбирается из расчета необходимости поддерживать рабочее давление при установившемся режиме работы системы. Перед пуском или через определенные промежутки времени для непрерывных потоков должна выполняться проверка состояния всех узлов, камер и трубопроводов.
Вакуумные системы центробежных насосов и другие модели могут управляться не только автоматически, но и вручную. В таком режиме оператор управляет подачей воды, нагревом и подачей, действием заслонок, выбором режимов, аварийную установку.
Функционирование вакуумной насосной станции
Вакуумная система двигателя или для кондиционера работает точно также, как и промышленные водокольцевые вакуумные системы. Получение вакуума в системе может быть благодаря удалению газа из сосуда с помощью вакуумного насоса или связыванием газа в самой системе.
Функционирование вакуумной насосной станции
Удаление газа проводят непрерывно, порциями или периодически. Порцию газа изолируют, сжимают до более высокого уровня давления и перемещают от входного патрубка до выходного. Производители предлагают насосы разных видов. Например, вакуумная станция Agilent может быть любого вида, а также к ней предлагают сменные детали.
Вакуумные транспортные системы требуют непрерывного поддержания вакуума, ведь в них постоянная подача материала. Такие насосы называют молекулярными, ведь в них собирают молекулы газа и перемещают в определенном направлении. Порциями откачивают газ объемные насосы, ведь они периодически измеряют объем рабочей камеры и принимает решение про откачку. Сорбционные насосы создают вакуум путем связывания молекул.
Правила работы с вакуумными системами
Работы с вакуумными системами должны проводиться согласно правилам безопасности:
- Оператор и другие сотрудники должны быть в защитных очках или маске.
- Стеклянные емкости должны быть экранированы проволочной сеткой или органическим стеклом.
- Тройники вакуумной системы и другие соединения необходимо проверять перед каждым пуском.
- Шлифы и краны нужно смазать вакуумной смазкой.
- Цельнопаяные стеклянные части должны производить только мастера со снятием внутренних напряжений.
- Запрещено использовать плоскодонные колбы и склянки, кроме моделей для работы при пониженном давлении.
- Перед первым запуском измененной вакуумной системы фланцы и другие соединения нужно испытать при максимальном рабочем разрежении.
- При необходимости изменить рабочую температуру сначала создают показанное разрежение, а потом постепенно меняют температурный режим.
- Для безопасного использования вакуумной системы необходимо использовать качественные клапана в достаточном количестве.