Lær om, hvordan vakuumpumper fungerer, de vigtigste dele, og hvorfor vi bruger dem. Denne artikel beskriver det grundlæggende arbejdsprincip for vakuumpumper med et trin og to trin for HVAC-teknikere. For flere artikler om HVAC-teknik KLIK HER.
Rul til bunden for at se YouTube-vejledningen.
Hvad er vakuumpumper?
Vakuumpumper anvendes i vid udstrækning af klima- og køleteknikere til at fjerne luft eller ikke-kondenserende stoffer som f.eks. vand fra systemet. Vi er nødt til at fjerne disse fra systemet, fordi de får kølesystemet til at fungere ineffektivt og også kan ætse de interne dele.
Denne procedure udføres, før et nyt system fyldes op, eller når et eksisterende system har gennemgået nogle reparationer, hvor kølemidlet allerede er blevet genvundet. I begge tilfælde er der en chance for, at luft og fugt har forurenet systemet.
Hvor er de tilsluttet?
På et typisk klimaanlæg vil du se disse vakuumpumper tilsluttet via en manifold på tværs af høj- og lavtrykssiden af systemet. En bedre måde at gøre dette på er at fjerne manifolden og tilslutte vakuumpumpen til sugeledningen med en trykmåler tilsluttet til væskeledningen, da det er det fjerneste punkt i systemet, så du får en sand aflæsning.
Vi har samarbejdet med vores ven Bryan over på HVAC-skolen til denne artikel. Hans YouTube-video kører dig igennem, hvordan du rent faktisk tilslutter en vakuumpumpe til et rigtigt system samt giver dig masser af gode tekniske tips til at opbygge din viden og færdigheder. For at se hans YouTube-video ud KLIK HER.
De vigtigste dele af en vakuumpumpe
Hvis vi tager en standardvakuumpumpe, der ser nogenlunde ud som nedenfor.
Vi har den elektriske motor på bagsiden, kompressoren på forsiden, et håndtag på toppen og en støttebase på bunden. Vi har så et indløb, som tilsluttes til systemet for at fjerne luften fra systemet, og vi har også udstødningen for at sprede dette til atmosfæren. På forsiden af kompressordelen finder vi et oliestandsskue, så vi kan se, hvor meget olie der er i kammeret samt dens tilstand.
Når vi skiller enheden ad, kan vi se, at vi har en ventilator og et beskyttelseshus monteret på bagsiden af motoren. Inde i motoren har vi statoren med spoler. Koncentrisk til denne; vi har rotoren og akslen, som driver kompressoren. På forsiden har vi kompressionskammeret. Dette er en totrins kompressorversion, som giver os mulighed for at trække et dybere vakuum, så vi har derfor to kompressionskamre. Inde i kamrene er kompressorens rotorer og de lameller, som flytter luften ud af systemet. På toppen af kompressionskammeret er der en reedventil, som ventilerer udstødningen. Når vi fjerner ventilatorens beskyttelseshylster, kan vi se, at ventilatoren er forbundet med den aksel, der løber gennem pumpen. Ventilatoren bruges til at køle den elektriske motor ned og vil blæse omgivende luft over huset for at aflede dette. Lamellerne på kabinettet øger kabinettets overfladeareal, hvilket gør det muligt at fjerne mere uønsket varme.
Indenfor motoren
Indenfor motoren har vi statoren, som er viklet med kobberspoler. Når en elektrisk strøm løber gennem kobberspolerne, genererer den et magnetfelt. Rotoren påvirkes af dette magnetfelt, og dette tvinger den til at rotere. Rotoren er forbundet med akslen, og akslen løber langs pumpens længde fra ventilatoren til kompressoren. På denne måde; når rotoren roterer, vil kompressoren også gøre det, og det er det, vi bruger til at skabe en vakuumeffekt og evakuere luften fra et system.
via GIPHY
Det skal lige bemærkes, at når vi tænker på et vakuum, tænker vi på en sugende kraft, men det er faktisk ikke tilfældet. Vi vil beskrive hvorfor nærmere nedenfor.
Inden for kompressoren
Hvis vi kigger ind i kompressoren, kan vi se, at vi har indløbet, som er forbundet til det system, vi evakuerer. Derefter har vi udløbet og reedventilen, som udlufter den luft og fugt, der udsuges.
I midten har vi kompressionsrotoren og kompressionskammeret. Bemærk, at rotoren er excentrisk monteret inde i kammeret, hvilket betyder, at den ikke er helt central, det er en vigtig funktion, som vi vil se nærmere på nedenfor. Akslen er forbundet med rotoren og får den til at rotere.
Monteret inde i rotoren er der to fjederbelastede vaner. Fjederne forsøger hele tiden at skubbe lamellerne udad, men de holdes på plads af kompressionskammerets vægge. Spidserne af lamellerne er altid i kontakt med væggen, og der er et tyndt lag olie, som er med til at danne en tætning mellem de to. Når rotoren roterer, fortsætter fjedrene med at skubbe lamellerne udad, så lamellerne følger kompressionskammerets kontur.
Når pumpen starter, vil rotoren bevæge sig hen over indsugningen og blotlægge et område inde i kompressionskammeret. Dette område vil have et lavere tryk i forhold til trykket inde i systemet; så luften og fugten inde i kølesystemet vil skynde sig ind for at forsøge at fylde dette tomme område.
Hvorfor gør den dette?
Tryk flyder altid fra højt til lavt, så hvis vi f.eks. forbandt; to balloner med forskelligt tryk, vil gasserne bevæge sig fra højtrykssiden til lavtrykssiden, indtil de begge har samme tryk. Lavtrykssiden var et vakuum, men den sugede ikke gasserne ind, højtrykssiden skubbede sig ind. Det er det, der er vakuumvirkningen. Gasser ønsker at udligne sig og vil strømme fra et højt tryk til et lavt tryk. Gasser forsøger at udligne trykket på tværs af forbundne områder. derfor bruger vi en vakuumpumpe til at skabe et område med lavere tryk, så de uønskede gasser
inden for et kølesystem vil skynde sig ud af systemet for at forsøge at fylde dette område med lavere tryk.
I vores scenario bliver forbindelsesslangen og det nye område med lavt tryk i kompressionskammeret en forlængelse af kølesystemet, så gasserne i systemet vil skynde sig at fylde dette og forsøge at få trykket mellem disse to til at blive lige. Det er imidlertid en fælde, for når rotoren fortsætter med at rotere, kommer den anden vinge ind og fanger denne gasmængde i kammeret mellem de to vinger. Den anden vinge passerer over indløbet og skaber endnu et område med lavere tryk, så mere gas strømmer ind for at fylde dette tomrum igen og igen. Efterhånden som kompressoren roterer, vil kammerets volumen begynde at falde, og det er derfor, at rotoren ikke er perfekt centreret, så vi kan variere volumenet af de indfangede gasser. Dette fald i volumen vil komprimere gasserne i et snævrere rum, hvilket vil øge trykket og temperaturen.
Den fortsætter med at rotere i et mindre volumen, indtil trykket bliver højt nok til, at det tvinger reedventilen ved udstødningen til at åbne, og gasserne bliver udledt.
Kompressoren fortsætter med at rotere, og mens den gør det, trækkes det næste parti gasser ind i systemet, og denne cyklus fortsætter.
via GIPHY
De fleste vakuumpumper vil være totrinsvakuumpumper, hvilket betyder, at der er to kompressionskamre forbundet i serie, hvor udstødningen fra den første kompressor forbindes direkte ind i indløbet til det andet kammer. Denne konstruktion gør det muligt for pumpen at opnå et dybere vakuum.
Two Stage Design
Når vi har en enkelt kompressor, presser udløbet mod det atmosfæriske tryk, som beskrevet ovenfor. Men ved totrinsdesignet presser udløbet mod et meget lavere tryk, som blot er indløbet fra den anden roterende kompressor og det lavtryksområde, som den skaber under denne rotation.
via GIPHY
Når vakuumpumpen fortsætter med at køre, vil den til sidst trække gasserne ud af det lukkede system, hvilket vil reducere trykket ned under trykket i den atmosfære, der omgiver ydersiden af systemet.
Når trykket reduceres, vil eventuel fugt i systemet blive lettere at koge og fordampe. Vi kan tilføre lidt varme med en varmelampe eller en varmepistol for at hjælpe det med at fordampe.
