Opi, miten tyhjiöpumput toimivat, mitkä ovat niiden tärkeimmät osat ja miksi niitä käytetään. Tässä artikkelissa kerrotaan yksityiskohtaisesti yksi- ja kaksivaiheisten tyhjiöpumppujen perustoimintaperiaatteesta LVI-insinööreille. Lisää artikkeleita LVI-tekniikasta löydät klikkaamalla TÄSTÄ.
Rullaa alareunaan katsomaan YouTube-opetusta.
Mitä ovat tyhjiöpumput?
Vakuumipumppuja käyttävät laajasti ilmastointi- ja jäähdytysinsinöörit poistamaan järjestelmästä ilmaa tai tiivistymättömiä aineita, kuten vettä. Nämä on poistettava järjestelmästä, koska ne aiheuttavat jäähdytysjärjestelmän tehotonta toimintaa ja voivat myös syövyttää sisäisiä osia.
Tämä toimenpide suoritetaan ennen uuden järjestelmän lataamista tai kun olemassa olevaan järjestelmään on tehty joitakin korjauksia, joissa kylmäaine on jo otettu talteen. Kummassakin tapauksessa on mahdollista, että ilma ja kosteus ovat saastuttaneet järjestelmän.
Mihin ne on kytketty?
Tyypillisessä ilmastointijärjestelmässä nämä alipainepumput on kytketty jakotukin kautta järjestelmän korkea- ja matalapainepuolelle. Parempi tapa on irrottaa jakotukki ja kytkeä tyhjiöpumppu imulinjaan, kun painemittari on kytketty nestelinjaan, koska se on järjestelmän kauimmainen kohta, joten saat todellisen lukeman.
Olemme tehneet yhteistyötä ystävämme Bryanin kanssa HVAC-koulussa tätä artikkelia varten. Hänen YouTube-videollaan käydään läpi, miten alipainepumppu todella kytketään todelliseen järjestelmään, sekä annetaan paljon hyviä teknisiä vinkkejä tietojen ja taitojen kartuttamiseksi. Voit katsoa hänen YouTube-videonsa klikkaamalla TÄSTÄ.
Tyhjiöpumpun tärkeimmät osat
Jos otamme tavallisen tyhjiöpumpun, joka näyttää jotakuinkin seuraavanlaiselta:
Takaosassa on sähkömoottori, etupäässä kompressori, ylhäällä kädensija ja alhaalla tukipohja. Sitten meillä on sisääntulo, joka liitetään järjestelmään ilman poistamiseksi järjestelmästä, ja meillä on myös pakoputki tämän hajottamiseksi ilmakehään. Kompressoriosan etuosassa on öljytason tarkkailulasi, josta näemme, kuinka paljon öljyä kammiossa on ja missä kunnossa se on.
Kun otamme laitteen erilleen, näemme, että moottorin takaosaan on asennettu tuuletin ja suojakotelo. Moottorin sisällä on staattori käämeineen. Tämän keskellä on roottori ja akseli, joka pyörittää kompressoria. Edessä on puristuskammio. Tämä on kaksivaiheinen kompressoriversio, joka mahdollistaa syvemmän tyhjiön, joten meillä on kaksi puristuskammiota. Kammioiden sisällä ovat kompressorin roottorit ja siivet, jotka siirtävät ilmaa ulos järjestelmästä. Puristuskammion päällä on kieliventtiili, joka tuulettaa pakokaasun. Kun poistamme tuulettimen suojakotelon, näemme, että tuuletin on liitetty akseliin, joka kulkee pumpun läpi. Tuuletinta käytetään sähkömoottorin jäähdyttämiseen, ja se puhaltaa ympäröivää ilmaa kotelon yli tämän haihduttamiseksi. Kotelossa olevat lamellit lisäävät kotelon pinta-alaa, mikä mahdollistaa suuremman määrän ei-toivotun lämmön poistumisen.
Moottorin sisäpuoli
Moottorin sisällä meillä on staattori, joka on kierretty kuparikäämeillä. Kun sähkövirta kulkee kuparikelojen läpi, se synnyttää magneettikentän. Tämä magneettikenttä vaikuttaa roottoriin ja pakottaa sen pyörimään. Roottori on liitetty akseliin, ja akseli kulkee pumpun pituussuunnassa puhaltimesta kompressoriin. Kun roottori pyörii, myös kompressori pyörii, ja tätä käytämme alipaineilmiön luomiseen ja ilman poistamiseen järjestelmästä.
via GIPHY
Huomautettakoon, että kun ajattelemme tyhjiötä; ajattelemme imevää voimaa, mutta näin ei todellisuudessa ole. Kerromme tarkemmin, miksi näin on jäljempänä.
Kompressorin sisäpuolella
Jos katsomme kompressorin sisälle, näemme, että meillä on sisääntulo, joka on kytketty järjestelmään, jota evakuoimme. Sitten meillä on ulostuloaukko ja kieliventtiili, joka poistaa poistettavan ilman ja kosteuden.
Keskellä meillä on puristusroottori ja puristuskammio. Huomatkaa, että roottori on asennettu eksentrisesti kammion sisälle, mikä tarkoittaa, että se ei ole täysin keskellä, ja tämä on keskeinen ominaisuus, jonka näemme yksityiskohtaisesti jäljempänä. Akseli on yhteydessä roottoriin ja saa sen pyörimään.
Roottorin sisälle on asennettu kaksi jousikuormitettua siipeä. Jouset yrittävät aina työntää siipiä ulospäin, mutta puristuskammion seinämät pitävät ne paikallaan. Siipien kärjet ovat aina kosketuksissa seinämän kanssa, ja niiden välissä on ohut öljykerros, joka auttaa muodostamaan tiivisteen. Kun roottori pyörii, jouset työntävät siipiä edelleen ulospäin, joten siivet noudattavat puristuskammion ääriviivoja.
Kun pumppu käynnistyy, roottori liikkuu imusuulakkeen poikki ja paljastaa puristuskammion sisäpuolella olevan alueen. Tämä alue on matalammassa paineessa verrattuna järjestelmän sisäiseen paineeseen; joten ilma ja kosteus jäähdytysjärjestelmän sisällä ryntää sisään yrittäen täyttää tämän tyhjän alueen.
Miksi se tekee näin?
Paine virtaa aina korkealta matalalle, joten jos kytketään esimerkiksi; kaksi ilmapalloa, joilla on eri paineet, kaasut siirtyvät korkeapainepuolelta matalapainepuolelle, kunnes molemmilla on sama paine. Matalapainepuoli oli tyhjiö, mutta se ei imenyt kaasuja sisään, vaan korkeapainepuoli työnsi itsensä sisään. Tämä on tyhjiövaikutus. Kaasut haluavat tasaantua ja virtaavat korkeasta paineesta matalaan paineeseen. Siksi käytämme tyhjiöpumppua luodaksemme matalapaineisen alueen, jotta ei-toivotut kaasut
kylmäjärjestelmän sisällä ryntäävät ulos järjestelmästä yrittäen täyttää tämän matalapaineisen alueen.
Skenaariossamme liitäntäletkusta ja uudesta matalapaineisesta alueesta puristuskammiossa tulee kylmäjärjestelmän jatke, joten järjestelmässä olevat kaasut ryntäävät täyttämään tämän alueen yrittäen saada paineen tasaantumaan näiden kahden paineen välillä. Kyseessä on kuitenkin ansa, sillä roottorin pyöriessä edelleen toinen siipi pyyhkäisee sisään ja vangitsee tuon kaasutilavuuden kahden siiven väliseen kammioon. Toinen siipi kulkee sisääntulon poikki ja luo toisen matalamman paineen alueen, joten lisää kaasuja syöksyy sisään täyttämään tämän tyhjiön uudelleen ja uudelleen. Kun kompressori pyörii, kammion tilavuus alkaa pienentyä, ja siksi roottori ei ole täydellisesti keskitetty, jotta voimme vaihdella loukkuun jääneiden kaasujen tilavuutta. Tämä tilavuuden pieneneminen puristaa kaasut ahtaampaan tilaan, mikä nostaa painetta ja lämpötilaa.
Kompressori jatkaa pyörimistä pienempään tilavuuteen, kunnes paine nousee niin korkeaksi, että se pakottaa pakoputken kieliventtiilin avautumaan ja kaasut purkautuvat.
Kompressori jatkaa pyörimistä, ja samalla seuraava erä kaasuja vedetään järjestelmään, ja tämä sykli jatkuu.
via GIPHY
Useimmat tyhjiöpumput ovat kaksivaiheisia, mikä tarkoittaa, että niissä on kaksi peräkkäin kytkettyä puristuskammiota, joiden pakokaasu ensimmäisestä kompressorista kytkeytyy suoraan toisen kompressorikammion sisäänmenoon. Tämän rakenteen ansiosta pumppu voi saavuttaa syvemmän tyhjiön.
Kaksivaiheinen rakenne
Kun meillä on yksi kompressori; ulostuloaukko painaa ilmakehän painetta vastaan, kuten edellä on kuvattu. Mutta kaksivaiheisessa rakenteessa ulostuloaukko työntyy paljon alhaisempaa painetta vastaan, joka on yksinkertaisesti toisen pyörivän kompressorin sisääntuloaukko ja matalapainealue, jonka se luo pyörimisen aikana.
via GIPHY
Kun tyhjiöpumppu jatkaa toimintaansa, se vetää lopulta kaasuja ulos suljetusta järjestelmästä, mikä laskee paineen alle järjestelmän ulkopuolella ympäröivän ilmakehän paineen.
Kun paine laskee, järjestelmässä oleva kosteus on helpompi kiehua ja haihtua. Voimme lisätä hieman lämpöä lämpölampulla tai lämpöpistoolilla, jotta se haihtuu helpommin.
