Albert Einstein
Vákuumtechnikai tudástár
"Amit nem tudsz egyszerűen elmagyarázni, azt nem is érted egészen."
Nyomás és magasság - hogyan függnek össze?
Hogyan válthatók át a gyakoribb vákuum / nyomás mértékegységek?
Miért tartja meg a munkadarabot a vákuumos megfogó?
Hogyan működik a vákuumejektor?
Hogyan működik az olajkenésű forgólapátos vákuumszivattyú?
Hogyan működik az oldalcsatornás vákuumszivattyú?
Hogyan működik egy vízgyűrűs vákuumszivattyú?
Hogyan működik egy körmös (Claw) vákuumszivattyú?
Miért jó és hol érdemes kialakítani központi vákuumrendszert?
Mi is az a vákuum?
A vákuum alatt általánosságban azt a nyomástartományt értjük, amely a környezeti nyomásnál alacsonyabb értékű.
Relatív vákuumérték:
A vákuumtechnikában a relatív vákuumérték alatt a környezeti nyomáshoz viszonyított relatív nyomáskülönbséget értjük. A relatív vákuumértékek mindig negatív előjelűek. Ennek az a magyarázata, hogy a környezeti nyomást tekintjük 0-nak és ehhez viszonyítva fejezzük ki a vákuum értékét.
Abszolút vákuumérték:
Tudományos környezetben a vákuumértéket abszolút értékben értelmezik. Referencia értékként az abszolút 0 nyomást vesszük, amelynél teljesen légmentes környezetet feltételezünk. A vákuum abszolút értéken mindig pozitív előjelű.
Nyomás és magasság - hogyan függnek össze?
A légköri nyomás (környezeti nyomás) értéke attól függően változik, hogy milyen magasságban mérjük. Mint azt a mellékelt ábra is mutatja, a légnyomás értéke tengerszinten 1013 mbar. A tengerszint feletti 600m-es magasságban ez az érték már csak 938 mbar. 2000m-es magasságnál az érték 763 mbar-ra csökken le. Ezt a nyomáskülönbséget figyelembe kell venni a vákuumtechnikai rendszerek tervezésénél. A tengerszinttől felfelé emelkedve csökken az elérhető nyomáskülönbség és ezáltal a vákuumos megfogó rendszerek tartóereje is.
Hogyan válthatók át a gyakoribb vákuum / nyomás mértékegységek?
Miért tartja meg a munkadarabot a vákuumos megfogó?
Tulajdonképpen nem a vákuumos megfogókorong az, ami magához szívja a munkadarabot.
A munkadarabot a környezeti légnyomás nyomja hozzá a megfogóhoz. Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy a környezetben uralkodó légnyomás magasabb, mint a munkadarab és a megfogó között fennálló nyomás. A nyomáskülönbséget
egy, a megfogóhoz csatlakoztatott vákuumszivattyú (vagy vákuumejektor) hozza létre. A megfogó tartóereje annál nagyobb, minél nagyobb a nyomáskülönbség.
Hogyan működik a vákuumejektor?
A vákuumejektor egy egyszerű felépítésű, kis tömegű és a teljesítményéhez mérten kis fizikai mérettel rendelkező vákuumgenerátor. A vákuum előállításához egy ejektor esetében elektromos áram helyett sűrített levegőre van szükség. Az ejektorok a Venturi-elv alapján működnek.
A mellékelt kép szemléletesen mutatja be a működést:
(A) Az ejektor bemeneti csatlakozója. Itt lép be a sűrített levegő (általában 4-6 bar). A sűrített levegő áthalad az ejektor fúvókáján (B), ahol a légáramlás felgyorsul és a levegő összesűrítődik. A fúvókán történő áthaladást követően a levegő újra kitágul melynek folytán vákuum jön létre. A vákuumcsatlakozón (D) keresztül az ejektor levegőt szív be. A beszívott levegő a kimeneten (C) keresztül távozik a rendszerből (a kimenetre általában egy hangtompító egység van felszerelve).
Előnyei egy vákuumszivattyúval szemben:
-kedvezőbb az ára
-nem tartalmaz kopó alkatrészeket
-rövid ciklusidők valósíthatók meg a használatával
-nem igényel karbantartást
Hátrányai:
-sűrített levegő szükséges a működéséhez, aminek az
előállítása sok helyen problémás és költséges
-nem használhatók ott, ahol nagy vákuumértékre
van szükség (magasabb mint -900 mbar)
Hogyan működik az olajkenésű forgólapátos vákuumszivattyú?
Az olajkenésű vákuumszivattyúk egy hengeres szivattyúházból
egy, a házban excentrikusan elhelyezett lapáttartó hornyokkal
ellátott rotorból és rotorlapátokból állnak.
Ehhez kapcsolódik a kenőolaj keringető rendszer és a villany-
motor.
A 3. ábrán látható, hogy a rotor lapátjai a ház felső részéhez
vannak közelebb és a ház aljától esnek távolabb. A rotor a két
házfedél között foglal helyet. A ház el van látva bemeneti és
kimeneti nyílásokkal.
Működés közben a rotor lapáttartó hornyaiban elhelyezett
lapátok a centrifugális erő hatására a szivattyúház falához
préselődnek
és így több részre osztják a sűrítőkamrát. A tömítettséget a szivattyúház és a lapátok között egy vékony olajfilm biztosítja. A levegő a szívócsatornán áramlik be a szivattyúházba. A kiáramló csatorna irányába szűkül a kamra légtere és így a bezárt levegő összesűrítődik a kimenetnél. A kimenő levegővel együtt a szivattyúház faláról a lapátok által lehúzott olaj is távozik. Mielőtt a levegő a környezetbe jutna, egy olajleválasztó szűrőn halad át, ahol az olaj szinte teljes egészében leválasztódik és visszakerül a szivattyú kenési rendszerébe.
Hogyan működik az oldalcsatornás vákuumszivattyú?
A soklamellás járókeréknek köszönhetően az oldalcsatornás vákuumszivattyú gyakorlatilag lüktetésmentes szívott levegőt
termel. Ezáltal az ipar legkülönfélébb területein alkalmazható, különböző feladatokra. Az oldalcsatornás szivattyú munkatere kör alakú gyűrűkből áll, amelyek a szivattyúház felső és alsó részén, valamint a járókerék
mindkét oldalán helyezkednek el. Ha a járókerék forog, a levegő kifelé áramlik és a centrifugális erő hatására sűrűsödik.
A levegő beáramlik az oldalcsatornába és a következő kamrába kerül. Ez a folyamat többször megismétlődik és ezáltal a levegő fokozatosan besűrítődik.
Hogyan működik egy vízgyűrűs vákuumszivattyú?
A vízgyűrűs vákuumszivattyúk rendelkeznek egy járókerékkel, amelynek a lapátai a középpontos agyhoz csatlakoznak. A járókerék egy hengeres házban foglal helyet excentrikus elhelyezéssel.
Az 1. ábrán látható, hogy a járókerék lapátai a ház felső részéhez vannak közelebb és a ház aljától esnek távolabb. A járókerék két házfedél között foglal helyet, amelyek el vannak látva bemeneti és
kimeneti nyílásokkal.
A szivattyúnak folyadékra van szüksége ahhoz, hogy vákuumot tudjon létre hozni. A folyadék látja el a tömítőközeg szerepét. A megfelelő működéshez a szivattyút csak részben kell feltölteni vízzel (tipikusan a szivattyúház középvonaláig).
Nyugalmi állapotban a lapátok egy része (amelyek alul
helyezkednek el) a vízbe merül.
A vákuumszivattyú bekapcsolásakor (2. ábra) a járókerék lapátai a szivattyúház oldalához csapják ki a vizet a kialakuló centrifugális erő hatására. Ennek következtében a házban kialakul egy vízgyűrű. A járókerék excentrikus elhelyezkedésének köszönhetően a lapátok egy része teljes mértékben a víz alá merül, míg az ellentétes oldali lapátok éppen csak érintkeznek a vízgyűrűvel.
Egy üres (vízmentes) tér alakul ki a folyadék és a lapátok között, amelyet cellának nevezünk.
Megfigyelhető, hogy a szivattyú felső részétől az óramutató járásával ellentétes irányba haladva a cellák mérete folyamatosan növekszik. Itt helyezkedik el a vákuumszivattyú szívó oldali nyílása. Miután a járókerék elhagyja a bemeneti nyílás helyét és halad a kimeneti nyílás felé, a cellák mérete csökkenni kezd. Ez a sűrítés lépése. Amikor a járókerék eléri a kimeneti nyílást, a beszívott közeg akkor áll a legmagasabb nyomás alatt. A kimeneti nyíláson keresztül ekkor távozik a beszívott közeg és vele együtt egy kis mennyiségű víz.
Habár az illusztrációkon a vízgyűrű alakja szabályosnak látszik, a
valóságban a folyadékban erős turbulencia alakul ki. Ez okozza a működés közbeni kis mennyiségű víz távozását a beszívott közeggel együtt.
A jellemző végvákuum érték a vízgyűrűs szivattyúk esetében 70-100 mbar (abs).
Hogyan működik egy körmös (Claw) vákuumszivattyú?
A körmös szivattyúk olajmentesen, és érintkezésmentesen működnek. A két körmös kialakítású rotor fizikai kontaktus nélkül, egymással szemben, egymással ellentétes irányban forog a szivattyúházban. A rotorok együttfutását egy szinkronizált meghajtóegység biztosítja, így a rotorok mindig azonos pozícióban találkoznak egymással.
Ezzel a technológiával magas hatásfok érhető el alacsony teljesítményfelvétel mellett. A rendszer hűtését beépített léghűtéssel oldják meg.
Miért jó és hol érdemes kialakítani központi vákuumrendszert?
A hő, zaj és környezeti körülmények legalább olyan hatással vannak a munka végzésére és a személyzetre, mint az energia és működési költségek a vállalkozásra.
Például, ha egy nyomdában több önálló vákuumszivattyú és légsűrítő üzemel (az egyes gépekhez rendelve), akkor a környezetükben tapasztalható mindennemű zavaró tényezők hatványozódnak.
A problémák együttes jelentkezése
Hőtermelés:
Az egyedi szivattyúk hőkibocsátása nagymértékben megemelheti a helyiségben a hőmérsékletet és ezáltal növeli a légkondicionáló rendszer terhelését is. Emellett hátrányosan befolyásolhatja a dolgozók komfortérzetét.
Zajszint:
A szivattyúk és légsűrítők által kibocsátott zaj megnöveli a zajszintet és ez pszichikai terhelést jelenthet a személyzet számára.
Terhelési problémák:
Csúcsteljesítmény eléréséhez gyakran plusz gépek bevetésére van szükség. Ezek viszont nem működnek gazdaságosan. Ilyen esetben, ha egy gép meghibásodik, akkor az egész vonalon leáll a termelés.
Magas üzemeltetési és energia költségek:
Az egyedi gépek karbantartása nagyon időigényes (egy-egy teljes karbantartás hosszabb időt vehet igénybe). A nem teljesen kihasznált eszközök üzemeltetése pedig jelentős mértékben meg tudja emelni az energiaszámlát.
A központi rendszerek kiépítésével a fenti problémák jelentős része kiküszöbölhető.
A nagy teljesítményű Becker vákuumszivattyúkkal megvalósított központi rendszer gazdaságos beruházás. A tiszta, csendes munkahely emeli a dolgozók komfortérzetét, a pénzügyi osztály pedig örül a csökkenő költségeknek.
A központi rendszer egy önálló, zárt helyiségben kerül elhelyezésre. A vákuumszivattyúk vagy sűrítők a gerincvezetékre csatlakoznak. A termelő gépeknél leágazások vannak kialakítva. A levegő szükségletet minden egyes gépnél szabályzó szelep, szűrő stb. biztosítja. Ezért az egyes gépek egyéni levegőszükségletük szerint tudnak működni, függetlenül a központi rendszer önszabályozásától.
A mellékelt ábra tartalmazza egy központi vákuumellátó rendszer főbb alkotóelemeit. Ez az ábra egy egyszerű, egy vákuumszivattyús rendszert szemléltet, de léteznek sokkal összetettebb, a vákuumelvétel mértékétől függően több vákuumszivattyú ki/beléptetését lehetővé tevő rendszerek is.
