Vývěvy

Vakuum je prostor, ve kterém je tlak plynu výrazně nižší než je standardní tlak atmosférický. Pro výrobu vakua se používá vakuových čerpadel neboli vývěv různých konstrukčních typů. Vakuum nachází uplatnění v široké škále průmyslových (výrobních) i laboratorních aplikacích.

Vývěva s bočním kanálem, také nazývána s postranním kanálem nebo bokosací, je rotační stroj pro čerpání vzduchu i jiných plynů a tedy pro vytváření podtlaku. Pracuje na principu otáčení lopatkového oběžného kola uvnitř pevného statoru, kdy je vzduch nasáván do pracovních "kapes" mezi lopatky a stator.

Díky konstrukci je možno je použít i jako dmychadla, tedy pro výrobu přetlaku. Max. dosažitelné výkony jsou: průtok kolem 1100 m³/h, podtlak -400 až -500 mbar (rel.), přetlak 600 až 700 mbar (rel.). Mezi výhody patří bezolejový provoz, jednoduchá kompaktní konstrukce, minimální náklady na údržbu a provoz bez pulzací.

Olejová lamelová vývěva je rotační stroj pro vytváření podtlaku (vakua). Pracuje na principu otáčení excentricky uloženého rotoru s výsuvnými lamelami. Ty jsou vlivem odstředivé síly přitlačovány ke statoru a vytváří tak pracovní komůrky. Zvětšováním komůrek v první fázi dochází k nasávání média, směrem k výstupu se komůrky zmenšují a médium je vytlačováno ven.

Pro těsnění a chlazení pracovního prostoru se používá olejové mazání, čímž je možno dosáhnout hlubšího vakua než u suchých lamelových vývěv. Vyrábí se i dvoustupňové provedení pro ještě hlubší vakuum.

Max. dosažitelné výkony jsou: průtok kolem 1 600 m³/h, vakuum u jednostupňového provedení 0,1 mbar (abs.), u dvoustupňového až 0,002 mbar (abs.).

Bezolejová (suchá) lamelová vývěva je rotační stroj pro vytváření podtlaku (vakua). Pracuje na principu otáčení excentricky uloženého rotoru s výsuvnými lamelami. Ty jsou vlivem odstředivé síly přitlačovány ke statoru a vytváří tak pracovní komůrky. Zvětšováním komůrek v první fázi dochází k nasávání média, směrem k výstupu se komůrky zmenšují a médium je vytlačováno ven.

Tento typ není mazán olejem, lamely jsou ze speciálního grafitu.

Díky konstrukci je možno je použít i jako dmychadla, tedy pro výrobu přetlaku. Max. dosažitelné výkony jsou: průtok kolem 500 m³/h, vakuum 100 až 150 mbar (abs.), přetlak až 2 bar (rel.). Mezi výhody patří bezolejový provoz, kompaktní konstrukce a provoz bez pulzací.

Bezolejová (suchá) zubová vývěva, nazývána také zobáková, je rotační stroj pro vytváření podtlaku (vakua). Pracuje na rotačním principu se dvěma speciálně tvarovanými zubovými rotory, které se protisměrně otáčí ve skříni vývěvy. Při otáčení rotorů dochází k nasávání média, jeho stlačení v kompresní komoře a poté k vytlačení ven. Rotory jsou synchronizovány pomocí převodovky.

Tento typ pracuje bezkontaktně a pro vlastní proces nepotřebuje olej. Ten je použit pouze pro mazání převodovky, ale není ve styku s procházejícím médiem.

Díky konstrukci je možno je použít i jako dmychadla, tedy pro výrobu přetlaku. Max. dosažitelné výkony jsou: průtok kolem 1 000 m³/h, vakuum 20 až 100 mbar (abs.), přetlak až 2 bar (rel.). Mezi výhody patří bezolejový provoz, kompaktní konstrukce, vysoká účinnost, minimální údržba a nízká energetická náročnost.

Vodokružná vývěva, nazývána také kapalinokružná, je rotační stroj pro vytváření podtlaku (vakua). Pracuje na principu otáčení excentricky uloženého rotoru s pevnými lopatkami. Skříň vývěvy je zčásti naplněna pracovní kapalinou a při roztočení oběžného kola vzniká po obvodu skříně kapalinový prstenec. Lopatky uzavírají mezi prstencem a nábojem kola pracovní komůrky, jejichž zvětšováním v první fázi dochází k nasávání média, směrem k výstupu se komůrky zmenšují a médium je vytlačováno ven.

Z principu je pro provoz nutno přivádět provozní kapalinu, která je také nutná z důvodu odvodu tepla.

Díky konstrukci je možno je použít i jako kompresory, tedy pro výrobu přetlaku. Max. dosažitelné výkony jsou: průtok až 40 000 m³/h, vakuum 33 až 200 mbar (abs.), přetlak až 14 bar (rel.). Mezi výhody patří bezolejový provoz a možnost čerpání média s vyšším obsahem vodní páry/vody.

Rootsova vývěva, nazývána také s rotačními písty, je rotační stroj pro vytváření podtlaku (vakua). Pracuje na rotačním principu se dvěma speciáně tvarovanými rotory, které se protisměrně otáčí ve skříni vývěvy. Při otáčení rotorů dochází k nasávání média, tlak na výstupu je vyvozován vnější kompresí vůči potrubí. Nedochází zde tedy k vnitřní kompresi nebo ke změně objemu. Rotory jsou synchronizovány pomocí ozubeného převodu. Vlastní rotory jsou obvykle dvouzubové nebo třízubové.

Tento typ pracuje bezkontaktně a pro vlastní proces nepotřebuje olej. Ten je použit pouze pro mazání převodovky, ale není ve styku s procházejícím médiem. Soustrojí vývěvy tvoří kromě pracovního stupně také motor, řemenový převod, tlumič saní a výtlaku, sací filtr a pojistný ventil, vše na společném rámu. Často je vše kapotováno v protihlukovém krytu.

Díky konstrukci je možno je použít i jako dmychadla, tedy pro výrobu přetlaku. Max. dosažitelné výkony jsou: průtok 20 000 m³/h, vakuum 200 - 500 mbar (abs.), přetlak 1 bar (rel.).

Podtlakový pojistný ventil je nutno instalovat u vývěv s bočním kanálem u nichž může v důsledku provozu dojít k omezení průtoku vzduchu pod kritickou hodnotu a tím k překročení max. provozního podtlaku. Provoz v tomto režimu vede k nadměrnému zahřívání dmychadla a přetěžování elektromotoru. V důsledku toho může dojít k zadření oběžného kola a/nebo ložisek, případně ke spálení vinutí motoru.

Samotný ventil je založen na pružinovém mechanismu, který se automaticky otevře, pokud je dosaženo nastaveného limitního podtlaku a připustí tak okolní vzduch do dmychadla. Ventil se montuje na sací hrdlo vývěvy a je vždy nastaven na limitní podtlak konkrétní vývěvy.

Gas ballast ventil se montuje u olejových lamelových vývěv, pokud dochází k čerpání média s vyšším obsahem par. Ty mohou ve fázi stlačování pracovního cyklu (než médium opustí vývěvu) zkondenzovat a kontaminovat a znehodnotit olej. Tím může dojít i k poškození celé vývěvy. Díky gasballast ventilu má vstupující pára tendenci zůstávat v plynném stavu a takto i z vývěvy vystupovat.

Při začátku stlačování se do komory připustí přes speciální ventil malé množství vzduchu z atmosféry. V médiu je poté větší procento suchého vzduchu než páry. Tlak se zvýší a výfukový ventil vývěvy se otevře dříve, než parciální tlak par dosáhne hodnoty jejich kondenzace.

Z funkčního principu je u vodokružných vývěv nutno dodávat pracovní kapalinu, obvykle vodu. Používají se 3 způsoby zapojení:

Průtočné / žádná recirkulace - provozní kapalina je do vývěvy dodávána přímo z řadu nebo nádrže. Na výstupu z vývěvy se obvykle instaluje odlučovač, který od procesního plynu oddělí pracovní kapalinu, která je poté vedena do odtoku.

Částečná recirkulace - provozní kapalina vstupuje a opouští vývěvu stejným způsobem jako při průtočném zapojení, ale její část je odvedena z odlučovače zpět do vývěvy. Před tím se mísí s čerstvou kapalinou. Tok servisní kapaliny se tedy skládá z čerstvé kapaliny a z oteplené kapaliny z odlučovače a to obvykle v poměru cca 50:50. Toto řešení umožňuje výrazné snížení spotřeby pracovní kapaliny.

Plná recirkulace - pracovní kapalina cirkuluje v uzavřeném okruhu. Aby kapalina měla na vstupu do vývěvy požadovanou teplotu je nutno mezi odlučovač a vývěvu instalovat výměník tepla (chladič) a případně také cirkulační čerpadlo.

Kavitace je nežádoucí jev, který se může vyskytovat u vodokružných vývěv. Jedná se o vznik dutin v kapalině vzniklých v důsledku prudkých změn tlaku. Kapalina lokálně přejde do plynné fáze = vznik dutin (bublin) s nižším tlakem v kapalinovém prstenci vývěvy. Při implozi dutin při stlačování pak dochází ke kapalinovým rázům. Dochází k poškození oběžného kola, desek a skříně. Kavitace způsobuje také erozi unášením kovových částic, které dále poškozují komponenty vývěvy.

Ke kavitaci dochází při provozu vodokružné vývěvy při provozním tlaku blízko tlaku par servisní kapaliny a při vysokých teplotách, při čerpání převážně páry a při prudkých a často se opakujících změnách z hlubšího na nižší vakuum (např. při náhlém otevření ventilu na sání při provozu pod 200 mbar abs.). Prevencí je instalace antikavitačního ventilu.

Označení FU znamená, že motor je vhodný pro provoz s frekvenčním měničem, přičemž měnič je umístěn externě v rozvaděči nebo např. na stěně. U motorů s vyšší nominální frekvencí než 50Hz je použití frekvenčního měniče nutné.

U varianty FUK je frekvenční měnič instalován přímo na motoru a tvoří tak se strojem kompaktní celek.

Ne, elektromotor je konstruován pro napětí 400 V až při vyšších frekvencích (např. 120 Hz). V případě přímého napojení na síť 50 Hz bude přiváděné napětí vyšší a motor bude v důsledku toho přetížen a může následně dojít k jeho poškození.

Vysokootáčkové motory musí být vždy provozovány přes frekvenční měnič !!!