Lär dig hur vakuumpumpar fungerar, de viktigaste delarna och varför vi använder dem. I den här artikeln beskrivs den grundläggande arbetsprincipen för enstegs- och tvåstegsvakuumpumpar för VVS-ingenjörer. För fler artiklar om VVS-teknik KLICKA HÄR.
Rulla till botten för att se YouTube-handledningen.
Vad är vakuumpumpar?
Vakuumpumpar används flitigt av luftkonditionerings- och kyltekniker för att avlägsna luft eller icke-kondenserande ämnen som vatten från systemet. Vi måste ta bort dessa från systemet eftersom de gör att kylsystemet fungerar ineffektivt och även kan korrodera de inre delarna.
Detta förfarande utförs innan ett nytt system laddas eller när ett befintligt system har genomgått vissa reparationer där köldmediet redan har återvunnits. I båda fallen finns det en chans att luft och fukt har förorenat systemet.
Hur är de anslutna?
På ett typiskt luftkonditioneringssystem ser du dessa vakuumpumpar anslutna via ett grenrör över hög- och lågtryckssidan av systemet. Ett bättre sätt att göra detta är att ta bort grenröret och ansluta vakuumpumpen till sugledningen med en tryckmätare ansluten till vätskeledningen eftersom det är den mest avlägsna punkten i systemet så att du får en riktig avläsning.
Vi har slagit oss ihop med vår vän Bryan på HVAC school för den här artikeln. Hans YouTube-video går igenom hur man faktiskt ansluter en vakuumpump till ett verkligt system samt ger dig massor av bra tekniska tips för att bygga upp dina kunskaper och färdigheter. För att se hans YouTube-video KLICKA HÄR.
De viktigaste delarna i en vakuumpump
Om vi tar en standardvakuumpump som ser ut ungefär som nedan.
Vi har elmotorn på baksidan, kompressorn framtill, ett handtag ovanpå och en stödbase på botten. Vi har sedan ett inlopp som ansluts till systemet för att avlägsna luften från systemet och vi har också utloppet för att skingra detta till atmosfären. På framsidan av kompressordelen hittar vi ett oljenivåsiktsglas så att vi kan se hur mycket olja som finns i kammaren samt dess skick.
När vi plockar isär enheten kan vi se att vi har en fläkt och ett skyddande hölje monterat på baksidan av motorn. Inuti motorn har vi statorn med spolarer. Koncentrisk till denna; vi har rotorn och axeln som driver kompressorn. På framsidan har vi kompressionskammaren. Detta är en tvåstegskompressorversion som gör att vi kan dra ett djupare vakuum och därför har vi två kompressionskammare. I kamrarna finns kompressorrotorerna och lamellerna som förflyttar luften ut ur systemet. Ovanpå kompressionskammaren finns en reedventil som ventilerar avgaserna. När vi tar bort fläktens skyddsfodral ser vi att fläkten är ansluten till axeln som går genom pumpen. Fläkten används för att kyla ner elmotorn och kommer att blåsa omgivande luft över höljet för att avleda detta. Lamellerna på höljet ökar ytan på höljet vilket gör att mer oönskad värme kan avlägsnas.
Inuti motorn
Inuti motorn har vi statorn som är lindad med kopparspolar. När en elektrisk ström flyter genom kopparspolarna genererar den ett magnetfält. Rotorn påverkas av detta magnetfält och detta tvingar den att rotera. Rotorn är kopplad till axeln och axeln löper längs pumpens längd från fläkten till kompressorn. När rotorn roterar kommer också kompressorn att rotera, och det är det som vi använder för att skapa en vakuumeffekt och evakuera luften från ett system.
via GIPHY
När vi tänker på vakuum tänker vi på en sugkraft, men så är det faktiskt inte. Vi kommer att redogöra för varför längre fram.
Inuti kompressorn
Om vi tittar inuti kompressorn kan vi se att vi har inloppet, som är anslutet till det system vi evakuerar. Vi har sedan utloppet och reedventilen som ventilerar luften och fukten som sugs ut.
I mitten har vi kompressionsrotorn och kompressionskammaren. Lägg märke till att rotorn är excentriskt monterad inuti kammaren, vilket innebär att den inte är helt central, det är en viktig funktion som vi kommer att se i detalj nedan. Axeln ansluts till rotorn och får den att rotera.
Monterade inuti rotorn finns två fjäderbelastade skovlar. Fjädrarna försöker hela tiden trycka vanarna utåt, men de hålls på plats av kompressionskammarens väggar. Spetsarna på lamellerna är alltid i kontakt med väggen och det finns ett tunt lager olja som hjälper till att bilda en tätning mellan de två. När rotorn roterar fortsätter fjädrarna att trycka lamellerna utåt så att lamellerna följer kompressionskammarens kontur.
När pumpen startar kommer rotorn att förflytta sig över inloppet och frilägga ett område inuti kompressionskammaren. Detta område kommer att ha ett lägre tryck jämfört med trycket i systemet, så luften och fukten i kylsystemet kommer att rusa in för att försöka fylla detta tomma område.
Varför gör den detta?
Dryck strömmar alltid från högt till lågt, så om vi till exempel kopplar ihop två ballonger med olika tryck kommer gaserna att röra sig från högtryckssidan till lågtryckssidan tills de båda har samma tryck. Lågtryckssidan var ett vakuum, men den sög inte in gaserna, utan högtryckssidan tryckte sig in. Det är vakuumeffekten. Gaser vill jämna ut sig och kommer att strömma från ett högt tryck till ett lågt tryck. Gaser försöker utjämna trycket mellan anslutna områden. därför använder vi en vakuumpump för att skapa ett område med lägre tryck så att de oönskade gaserna
i ett kylsystem kommer att rusa ut ur systemet för att försöka fylla detta område med lägre tryck.
I vårt scenario blir anslutningsslangen och det nya området med lågt tryck i kompressionskammaren en förlängning av kylsystemet så gaserna i systemet kommer att rusa ut för att fylla detta och försöka få trycket mellan dessa två att bli lika. Det är dock en fälla, för när rotorn fortsätter att rotera sveper den andra lamellen in och fångar den gasvolymen i kammaren mellan de två lamellerna. Den andra lamellen passerar över inloppet och skapar ytterligare ett område med lägre tryck så att mer gas strömmar in för att fylla detta tomrum om och om igen. När kompressorn roterar kommer kammarens volym att börja minska, vilket är anledningen till att rotorn inte är perfekt centrerad så att vi kan variera volymen av de instängda gaserna. Denna minskning av volymen kommer att komprimera gaserna i ett trängre utrymme, vilket kommer att öka trycket och temperaturen.
Den fortsätter att rotera i en mindre volym tills trycket blir tillräckligt högt för att tvinga reedventilen vid avgasröret att öppna och gaserna släpps ut.
Kompressorn fortsätter att rotera och när den gör det dras nästa sats gaser in i systemet och cykeln fortsätter.
via GIPHY
De flesta vakuumpumpar kommer att vara tvåstegs, vilket innebär att det finns två kompressionskammare som är kopplade i serie, där avgasen från den första kompressorn kopplas direkt till inloppet i den andra kammaren. Denna konstruktion gör det möjligt för pumpen att uppnå ett djupare vakuum.
Tvåstegskonstruktion
När vi har en enda kompressor trycker utloppet mot det atmosfäriska trycket, vilket beskrivs ovan. Men med en tvåstegskonstruktion trycker utloppet mot ett mycket lägre tryck som helt enkelt är inloppet till den andra roterande kompressorn och det lågtrycksområde som den skapar under den rotationen.
via GIPHY
När vakuumpumpen fortsätter att köras kommer den så småningom att dra ut gaserna ur det slutna systemet, vilket kommer att sänka trycket ner under trycket i atmosfären som omger systemets utsida.
När trycket minskar blir det lättare att koka upp och avdunsta eventuell fukt i systemet. Vi kan lägga till lite värme med en värmelampa eller värmepistol för att hjälpa den att förångas.
.