Lernen Sie, wie Vakuumpumpen funktionieren, die wichtigsten Teile und warum wir sie verwenden. Dieser Artikel erläutert das grundlegende Funktionsprinzip von ein- und zweistufigen Vakuumpumpen für HLK-Techniker. Für weitere Artikel über HLK-Technik HIER KLICKEN.
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Was sind Vakuumpumpen?
Vakuumpumpen werden von Klima- und Kältetechnikern häufig eingesetzt, um Luft oder nicht kondensierbare Stoffe wie Wasser aus dem System zu entfernen. Diese müssen aus dem System entfernt werden, da sie einen ineffizienten Betrieb des Kältesystems verursachen und außerdem die internen Teile korrodieren können.
Dieses Verfahren wird durchgeführt, bevor ein neues System befüllt wird oder wenn ein bestehendes System repariert wurde und das Kältemittel bereits zurückgewonnen wurde. In beiden Fällen besteht die Möglichkeit, dass Luft und Feuchtigkeit das System verunreinigt haben.
Wo sind sie angeschlossen?
Bei einer typischen Klimaanlage sind diese Vakuumpumpen über einen Verteiler an der Hoch- und Niederdruckseite des Systems angeschlossen. Besser ist es, den Verteiler zu entfernen und die Vakuumpumpe an die Saugleitung anzuschließen, wobei ein Manometer an die Flüssigkeitsleitung angeschlossen wird, da dies der am weitesten entfernte Punkt im System ist, so dass man einen echten Messwert erhält.
Für diesen Artikel haben wir uns mit unserem Freund Bryan von der HVAC School zusammengetan. In seinem YouTube-Video zeigt er Ihnen, wie man eine Vakuumpumpe an ein reales System anschließt, und gibt Ihnen viele gute technische Tipps, um Ihr Wissen und Ihre Fähigkeiten zu erweitern. Um sein YouTube-Video anzuschauen, KLICKEN SIE HIER.
Die Hauptbestandteile einer Vakuumpumpe
Wenn wir eine Standard-Vakuumpumpe nehmen, die etwa so aussieht wie unten.
Wir haben den Elektromotor auf der Rückseite, den Kompressor auf der Vorderseite, einen Griff oben und eine Basis auf der Unterseite. Dann haben wir einen Einlass, der mit dem System verbunden ist, um die Luft aus dem System zu entfernen, und wir haben auch den Auslass, um diese in die Atmosphäre zu zerstreuen. An der Vorderseite des Kompressorteils befindet sich ein Ölstandschauglas, an dem man den Ölstand und den Zustand der Kammer ablesen kann.
Wenn man das Gerät auseinander nimmt, sieht man, dass auf der Rückseite des Motors ein Lüfter und ein Schutzgehäuse angebracht sind. Im Inneren des Motors befindet sich der Stator mit den Spulen. Konzentrisch dazu befinden sich der Rotor und die Welle, die den Kompressor antreibt. An der Vorderseite befindet sich die Kompressionskammer. Es handelt sich um einen zweistufigen Kompressor, der ein tieferes Vakuum erzeugt und daher über zwei Kompressionskammern verfügt. Im Inneren der Kammern befinden sich die Rotoren des Kompressors und die Schaufeln, die die Luft aus dem System befördern. Oben auf der Kompressionskammer befindet sich ein Lamellenventil, das die Abluft entlüftet. Wenn wir das Schutzgehäuse des Ventilators entfernen, sehen wir, dass der Ventilator mit der Welle verbunden ist, die durch die Pumpe läuft. Der Lüfter dient zur Kühlung des Elektromotors und bläst Umgebungsluft über das Gehäuse, um diese abzuleiten. Die Rippen auf dem Gehäuse vergrößern die Oberfläche des Gehäuses, wodurch mehr unerwünschte Wärme abgeführt werden kann.
Innerhalb des Motors
Im Inneren des Motors befindet sich der Stator, der mit Kupferspulen gewickelt ist. Wenn ein elektrischer Strom durch die Kupferspulen fließt, erzeugt er ein Magnetfeld. Der Rotor wird von diesem Magnetfeld beeinflusst und dadurch in Drehung versetzt. Der Rotor ist mit der Welle verbunden, und die Welle verläuft über die gesamte Länge der Pumpe vom Ventilator bis zum Verdichter. Wenn sich der Rotor dreht, dreht sich auch der Kompressor, und das ist es, was wir benutzen, um den Vakuumeffekt zu erzeugen und die Luft aus einem System zu evakuieren.
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Nur zur Erinnerung: Wenn wir an ein Vakuum denken, denken wir an eine saugende Kraft, aber das ist eigentlich nicht der Fall. Wir werden weiter unten genauer erklären, warum.
Innerhalb des Kompressors
Wenn wir einen Blick in den Kompressor werfen, sehen wir den Einlass, der mit dem System verbunden ist, das wir evakuieren. Dann haben wir den Auslass und das Lamellenventil, das die abgezogene Luft und Feuchtigkeit ablässt.
In der Mitte haben wir den Kompressionsrotor und die Kompressionskammer. Beachten Sie, dass der Rotor exzentrisch in der Kammer montiert ist, d.h. er liegt nicht genau in der Mitte, das ist ein wichtiges Merkmal, das wir weiter unten im Detail sehen werden. Die Welle ist mit dem Rotor verbunden und versetzt ihn in Drehung.
Im Inneren des Rotors sind zwei federbelastete Flügel angebracht. Die Federn versuchen immer, die Schaufeln nach außen zu drücken, aber sie werden von den Wänden der Kompressionskammer festgehalten. Die Spitzen der Schaufeln sind immer in Kontakt mit der Wand und es gibt eine dünne Ölschicht, die dazu beiträgt, eine Dichtung zwischen den beiden zu bilden. Wenn sich der Rotor dreht, drücken die Federn die Schieber weiter nach außen, so dass die Schieber der Kontur der Kompressionskammer folgen.
Wenn die Pumpe anläuft, bewegt sich der Rotor über den Einlass und legt einen Bereich innerhalb der Kompressionskammer frei. Dieser Bereich steht unter einem niedrigeren Druck als der Druck im Inneren des Systems, so dass die Luft und die Feuchtigkeit im Inneren des Kühlsystems hineinströmen und versuchen, diesen leeren Bereich zu füllen.
Warum tut sie das?
Druck fließt immer von hoch nach niedrig, wenn wir also zum Beispiel zwei Ballons mit unterschiedlichem Druck verbinden, werden die Gase von der Hochdruckseite in die Niederdruckseite strömen, bis beide den gleichen Druck haben. Die Niederdruckseite war ein Vakuum, aber sie hat die Gase nicht angesaugt, sondern die Hochdruckseite hat sie hineingedrückt. Das ist der Vakuumeffekt. Gase wollen sich ausgleichen und fließen von einem hohen Druck zu einem niedrigen Druck. Deshalb verwenden wir eine Vakuumpumpe, um einen Bereich mit niedrigerem Druck zu schaffen, so dass die unerwünschten Gase
im Inneren eines Kühlsystems aus dem System strömen und versuchen, diesen Bereich mit niedrigerem Druck zu füllen.
In unserem Szenario werden der Verbindungsschlauch und der neue Bereich mit niedrigem Druck in der Kompressionskammer zu einer Erweiterung des Kühlsystems, so dass die Gase im System versuchen werden, diesen Bereich zu füllen und den Druck zwischen diesen beiden Bereichen auszugleichen. Es handelt sich jedoch um eine Falle, denn während sich der Rotor weiterdreht, dringt die zweite Schaufel ein und fängt das Gasvolumen in der Kammer zwischen den beiden Schaufeln ab. Die andere Schaufel passiert den Einlass und erzeugt einen weiteren Bereich mit niedrigerem Druck, so dass mehr Gas einströmt, um diese Lücke immer wieder zu füllen. Wenn sich der Kompressor dreht, nimmt das Volumen der Kammer ab. Deshalb ist der Rotor nicht perfekt zentriert, damit wir das Volumen der eingeschlossenen Gase variieren können. Durch diese Volumenverringerung werden die Gase in einen engeren Raum komprimiert, wodurch sich Druck und Temperatur erhöhen.
Der Kompressor dreht sich weiter in ein kleineres Volumen hinein, bis der Druck hoch genug ist, um das Membranventil am Auslass zu öffnen und die Gase abzulassen.
Der Kompressor dreht sich weiter, und dabei wird die nächste Charge Gase in das System gesaugt, und dieser Zyklus setzt sich fort.
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Die meisten Vakuumpumpen sind zweistufig, d.h. es gibt zwei in Reihe geschaltete Kompressionskammern, wobei die Abgase des ersten Kompressors direkt in den Einlass der zweiten Kammer geleitet werden. Mit dieser Konstruktion kann die Pumpe ein tieferes Vakuum erreichen.
Zweistufige Konstruktion
Bei einem einzelnen Kompressor drückt der Auslass gegen den atmosphärischen Druck, wie oben beschrieben. Bei der zweistufigen Konstruktion drückt der Auslass gegen einen viel niedrigeren Druck, der einfach der Einlass des zweiten rotierenden Verdichters und der Niederdruckbereich ist, den er während dieser Rotation erzeugt.
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Wenn die Vakuumpumpe weiterläuft, zieht sie schließlich die Gase aus dem geschlossenen System heraus, wodurch der Druck unter den Druck der Atmosphäre, die das System von außen umgibt, sinkt.
Wenn der Druck sinkt, wird jegliche Feuchtigkeit im System leichter zu sieden und zu verdampfen sein. Wir können mit einer Wärmelampe oder einer Heißluftpistole ein wenig Wärme zuführen, um das Verdampfen zu unterstützen.
