Техническая информация

Производство электроэнергии происходит в основном на атомных и угольных электростанциях. На электростанциях вакуум используется не только для выработки электроэнергии, но и для вспомогательных процессов, таких как очистка фильтров, охлаждение, дегазация и проверка на герметичность. В производстве аккумуляторов вакуум необходим для сушки лаков, дегазации суспензий и ряда других производственных процессов.

Вакуум на тепловых и атомных электростанциях

Электростанции работают по-разному в зависимости от того, используется ли в качестве первичной энергии вода, уголь или ядерное топливо. В этой отрасли особенно высоки требования к надежности, долговечности и интеграции процессов. Вакуумные технологии используются для вакуумирования ядерных реакторов, ускорителей, циклотронов и барботажных камер. Вакуум, положительное давление или отрицательное давление используются во многих процессах. Вот некоторые из них.

Транспортировка воздуха и ядовитых газов

Системы сжатого воздуха, используемые в производстве и доставке энергии, должны соответствовать самым высоким стандартам надежности, долговечности и эффективности. Вакуумная технология обеспечивает транспортировку воздуха и газов.

Транспортировка золы.

При сжигании угля и реакторных стержней образуются опасные газы и зола. Эти опасные материалы необходимо перемещать. Оборудованием, позволяющим транспортировать эти опасные вещества, могут быть безмасляные или масляные компрессоры и жидкостно-циркуляционные насосы (ВВН).

Прокачка конденсаторов

Атомные электростанции используют ископаемое топливо. При их переработке в конденсаторах пара выделяются газы, которые необходимо отводить или поддерживать под давлением. Для этого используется специальная вакуумная техника. В частности, водяные циркуляционные насосы, специальные вентиляторы и паровые эжекторы.

Очистка сажевых фильтров

Блоки тепловых электростанций оснащены сажевыми фильтрами, где осаждаются зола, сажа и нагар. В процессе эксплуатации требуется их техническое обслуживание и очистка. Делается это с помощью высокого давления, которое обеспечивается специальными вакуумными технологиями.

В деревообрабатывающей промышленности используется широкий спектр вакуумных насосов и воздуходувок. Вакуумные насосы используются для вакуумной обработки древесины, ДСП и обработки заготовок. Вакуум используется для вакуумного зажима и обработки древесины, вакуумной пропитки или облицовки. Вакуум необходим для производства бумаги. Он используется для сушки вискозной массы и удаления воды из бумагоделательных машин.

Вакуумная пропитка древесины

При вакуумной пропитке пропитываемый объект помещается в камеру. Из камеры отсасывается воздух и создается вакуум. Затем пропитку заливают в емкость. После пропуска атмосферы в камеру пропитка глубоко проникает в материал.

Сушка древесины

В последнее время для ускорения сушки древесины стали использовать повышенную температуру. Современные технологии позволяют ускорить и сделать этот процесс более эффективным за счет использования вакуумных сушилок. Использование вакуумных сушилок по сравнению с обычными сушильными камерами для древесины может сократить типичное время сушки с нескольких недель до 3-4 дней. В процессе сушки давление в камере постепенно снижается до минимума. Камера находится под давлением пара, а воздух удаляется, чтобы предотвратить растрескивание и обесцвечивание древесины, которые могут быть вызваны слишком большим количеством кислорода. Радиальные вентиляторы циркулируют пар и передают тепло древесине. Вакуумный насос из сушильной камеры может откачать паровой конденсат.

Деревообработка

Современные деревообрабатывающие станки с ЧПУ способны обрабатывать различные детали. Для зажима этих деталей используются вакуумные зажимы, пневматические прессы и фанерные станки.

Пневматическая обработка - удерживание и подъем

Давление и вакуум служат источником энергии для работы с жидкостями, опилками и другими сыпучими материалами. Вакуумные насосы обеспечивают необходимое давление и вакуум для пневматических конвейеров. Для обеспечения безопасной обработки заготовки автоматически крепятся к рабочему столу для обработки с помощью присосок. Необходимо создать стабильный и постоянный минимальный вакуум, чтобы обеспечить надежное удерживание заготовок при механической обработке.

Производство бумаги

Вакуум необходим в производстве бумаги. Он используется для сушки вискозной массы и удаления воды из бумагоделательных машин.

Вакуумная пропитка древесины

До или после обработки древесина должна быть защищена от разрушительного воздействия внешних воздействий, таких как жара, влага, насекомые и микроорганизмы. Практика - замачивания древесины в растворе консерванта широко распространена, но имеет тот недостаток, что жидкость проникает в древесину лишь на несколько миллиметров. Однако полная защита возможна, если древесину дегазировать и высушить с помощью вакуума. Тогда консервант проникает намного глубже и оптимизирует защитный эффект.

Вакуумные технологии в деревообрабатывающей промышленности:

• безмасляные роторные вакуумные насосы
• воздуходувки бокового канала
• Воздуходувки Рутс
• когтевые вакуумные насосы
• масляные роторные насосы
• водяные циркуляционные насосы (ВВН)
• централизированные вакуумные системы

Линия сборки автомобилей в значительной степени автоматизирована и роботизирована. Давление и вакуум используются в качестве движущей силы для пневматических роботов, конвейеров, захватов и другого погрузочно-разгрузочного оборудования. Вакуум используется для технологических процессов, таких как вакуумное напыление, вакуумная сушка и вакуумное обезжиривание, сухая струйная очистка или впрыск пластмасс и термопластов под вакуумом при производстве пластиковых деталей.

Мойка и вакуумная сушка автомобильных деталей

Металлические или резиновые детали, используемые в автомобильной промышленности, должны быть абсолютно чистыми и обезжиренными. Для этого необходимо тщательно вымыть и удалить грязь с деталей, чтобы предотвратить коррозию. С помощью вакуумной сушки можно полностью высушить труднодоступные места, такие как скрытые пространства, глухие проемы и узкие места. При повышенных температурах вакуумное оборудование создает вакуум, а когда давление падает ниже точки кипения жидкости, жидкость испаряется, а детали высыхают. Сочетание вакуумной сушки и высокой температуры является энергоэффективным.

Вакуумное напыление и металлизация пластмасс

Вакуумное покрытие — это процесс, который позволяет создать слой металла на другом металлическом материале или пластике. Вакуум и необходимая температура позволяют осуществить конденсацию паров металла и образование слоя. Конечным результатом является слой металла толщиной от одного атома до нескольких миллиметров.

Пневматические конвейеры и роботы

Пневматические конвейеры и роботы ускоряют производственные процессы. Для их движения необходимо создать отрицательное давление и положительное давление. Они создаются с помощью вакуумных технологий, таких как безмасляные компрессоры и вакуумные насосы.

Покраска кузова автомобиля

Пневматические распылители наносят краску и другие аэрозоли на транспортные средства. Безмасляные компрессоры подают давление в распылители для покрасочных машин.

Другие процессы, в которых используется вакуум

• Вакуумная сушка
• Вакуумное формование
• Проверка на утечку
• Техника вакуумного зажима
  

Вакуум используется почти в каждом направлении пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Вакуумные технологии используются в процессах переработки мяса, упаковки и консервирования пищевых продуктов, вы можете найти их на бойнях, где они необходимы для создания вакуума для извлечения внутренностей крупного рогатого скота. Вы также увидите вакуумные технологии в процессах выпаривания, наполнения бутылок, насыщения кислородом напитков или в генераторах пищевых газов. Их также можно использовать при перевозке зерновых, табака и другого сельскохозяйственного сырья. Вот другие примеры использования:

Вакуумная упаковка

С целью увеличения срока хранения продуктов мы упаковываем продукты и мясо в вакуумные пакеты и пакеты, из которых откачан воздух. Чтобы вакууммировать пищу, необходимо обеспечить действие отрицательного давления. Но как создать это отрицательное давление? Вам нужно устройство, которое может создавать вакуум. Есть ряд вакуумных технологий, которые могут это сделать. Чаще всего для этой цели используются масляные и безмасляные роторные вакуумные насосы.

Аэрация питьевой воды и жидкостей

При производстве напитков необходимо удалять запахи и нежелательные вещества из жидкостей и питьевой воды. Или, наоборот, нагнетать в воду воздух под давлением и насыщать какими-либо запахами жидкость. Это делается с помощью процесса, называемого аэрацией. Как этого добиться? Вакуумные технологии используются для создания давления или вакуума. На заправочных станциях эти технологии также используются для выпаривания, дистилляции, обезвоживания или ферментации.

Пневматические конвейеры

Положительное и отрицательное давление является движущей силой пневматических систем. По напорному трубопроводу можно транспортировать зерно, рис, орехи, арахис, изюм, семечки, картофельные чипсы, кукурузную муку и другие сыпучие материалы. Насосы обеспечивают пневматическую энергию для вакуумного пневматического транспорта. Воздуходувки с избыточным давлением используются для пневматического транспорта с избыточным давлением.

Вакуумное наполнение бутылок

Сжатый воздух используется в пищевой промышленности для розлива вина, пива, изготовления соков, фруктовых соков, сидров и спиртных напитков. При производстве игристых лимонадов необходимо поддерживать как можно более низкое количество остаточного кислорода в бутылках. Устройства, которые его обеспечивают, называются вакуумными или гравитационными наполнительными машинами. Насосы подают к этим устройствам энергию давления и вакуума.

Вакуумная кулинария

Маринованные фрукты и овощи, компоты и варенья консервируют кипячением. Приготовление в вакууме используется для снижения температуры кипения, что может привести к порче пищи. Аналогичный процесс используется в испарителях, в которых вода выпаривается из продукта при повышенных температурах под вакуумом, и таким образом происходит его сгущение.

Сахарный сироп, полученный при экстракции сахарного тростника, кипятят, пока он не превратиться в сахар. Для понижения температуры кипения и последующей кристаллизации весь процесс проводят в вакууме. Для этого используются водокольцевые насосы большой производительности. Вакуум используется во многих других пищевых операциях.

Извлечение внутренностей животных

На мясокомбинатах экстракторы используются для извлечения внутренностей из рыбы или животных. Эти устройства способны извлекать внутренности крупного рогатого скота, рыбы, кур, уток и других животных за считанные секунды.

Дегазация минеральной воды

Минеральная вода, полученная из природных источников, содержит углекислоту, минералы и железо. Это железо, растворенное в воде, окисляется при контакте с воздухом и приводит к неприятному вкусу воды. Разрежение обеспечивается водяными циркуляционными насосами или нагнетателями с боковым каналом.

Примеры пищевых процессов и применяемых вакуумных технологий:

• Сушка овощей - воздуходувки с боковым каналом
• Машины для розлива пива - водяные циркуляционные насосы (ВВН)
• Вытяжное оборудование - насосы с циркуляцией воды 
• Увлажнение табака - водяные циркуляционные насосы
• Дезодорация масел и жиров - водяные циркуляционные насосы
• Птицепереработка - циркуляционные насосы
• Производство колбасных изделий - водяные циркуляционные насосы
• Обжарка кофе - воздуходувки с боковым каналом
• Вентиляция картофеля - воздуходувки с боковым каналом
• Вакуумирование пищевых продуктов - насосы с циркуляцией воды
• Оборудование для переработки лосося- воздуходувки с боковым каналом
• Переработка молока - водяные циркуляционные насосы, воздуходувки с боковым каналом
• Сушка ветчины - водяные циркуляционные насосы, воздуходувки с боковым каналом
• Производство шоколада - водяные циркуляционные насосы, воздуходувки с боковым каналом
• Опреснение морской воды - водяные циркуляционные насосы
• Стерилизация чая и специй - насосы циркуляции воды
• Производство сахара - водяные циркуляционные насосы

Универсальное использование энергии вакуума и давления в сельском хозяйстве

Вакуумные технологии используются в сельском хозяйстве для аэрации, рекультивации почвы, сушки зерна, фумигации, сушки табака, сбора кленового сиропа, дойки коров или транспортировки продуктов.

Термин вакуум происходит от латинского. вакуум (пустой) и в технической практике относится к пространству, в котором давление газа значительно ниже, чем в пространстве с атмосферным давлением. В соответствии со значением давления (в следующих текстах мы будем использовать исключительно положительное соглашение, означающее, что наименьшее достижимое давление имеет значение 0), мы различаем вакуум на разные степени, которые затем находят различное применение в технической практике и в академическое исследование. Проще говоря, чем ниже давление, которого мы хотим достичь, тем более сложное оборудование мы должны использовать для его создания, поддержания и измерения.

Для создания вакуума (понижения давления) используются вакуумные насосы различных типов и конструкций. Среди наиболее известных типов масляные роторные, поршневые, винтовые, турбомолекулярные, а в научных исследованиях используются ионные, криогенные, сорбционные, сублимационные и так называемые геттерные насосы (вакуумные насосы).

Мы измеряем вакуум (отрицательное давление) с помощью манометров, называемых на практике «вакуумметрами», различных принципов, в зависимости от требуемого диапазона, точности измерения и технологической атмосферы. В целом, чем точнее мы хотим измерить и чем ниже измеряемое давление, тем более требовательным становится измерение и тем более чувствительными к повреждениям являются манометры.

Почему мы используем вакуум (отрицательное давление) в технической практике?

• с уменьшением давления температура плавления и кипения веществ также снижается энергосбережение пониженная температура также подходит для некоторых процессов для защиты исходного и конечного продукта
• пониженное содержание некоторых газов (обычно кислорода) в рабочей атмосфере снижает влияние химических реакций на продукты и материалы реакционных камер
• некоторые инженерные приложения требуют, чтобы поток (градиентное направление потока материала) функционировал
• некоторые приложения требуют замены атмосферы или удаления технологических газов и паров и многие другие.

Использование вакуума в технической практике

• захват материала и заготовок (pick and place)
• транспортировка сыпучих материалов, паров и газов
• пищевая и перерабатывающая промышленность (упаковка, сублимационная сушка и т.д.)
• машиностроение (термообработка, подготовка слоев и т.д.)
• химическая и фармацевтическая промышленность (перегонка, переработка и др.)
• медицина, ветеринария и сельское хозяйство
• нефтехимическая промышленность (перегонка, защитные атмосферы и др.)
• электротехническая промышленность (лампочки, газоразрядные лампы, производство полупроводников, тонких пленок и др.) и многие другие.

Использование вакуума в экспериментальной практике

• микроскопические методы СЭМ, ТЭМ и подготовка образцов для АСМ и СТМ
• методы измерения, основанные на анализе электронов, ионов и атомов
• подготовка тонких слоев, подготовка наноструктур
• изучение элементарных частиц, столкновений и реакций
• изучение химических элементов, соединений и веществ и многие другие.

Правила использования масел

Выбор и использование правильного типа масла в вакуумных насосах и компрессорах напрямую влияет на их работу, срок службы и безопасность эксплуатации. Поэтому следует уделять повышенное внимание их выбору и контролю качества. В пространстве с пониженным давлением (под вакуумом) некоторые масла, особенно содержащие присадки, ведут себя иначе, чем мы ожидаем. Присадки отрицательно влияют на предельные значения давления и могут реагировать с технологическим газом, что может привести, например, к отложениям, коррозии или другим повреждениям. Следующая статья призвана предоставить основную информацию об этих маслах и их использовании.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАСЛАМ В ВАКУУМНОЙ ПРАКТИКЕ

• очень низкое давление пара даже при высоких температурах
• минимально возможное содержание воды в масле, минимально возможная водосвязывающая способность
• вязкостные характеристики должны быть как можно более плоскими
• высокая смазывающая способность даже при высоких нагрузках
• высокая устойчивость к растрескиванию из-за механического воздействия
• высокая стойкость к пенообразованию

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАСЛАМ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ

• способность поддерживать высокую степень сжатия
• высокая защита от нагара
• высокая защита от коррозии и износа
• высокая смазывающая способность даже при высоких нагрузках
• высокая устойчивость к окислению из-за механического воздействия
• отличная способность разделять воду и щелочи
• высокая стойкость к пенообразованию

Основные требования к маслам для использования в вакуумной технике (вакуумных насосах) и компрессорах во многом одинаковы, но всегда необходимо оценивать эти машины и процессы по отдельности, чтобы оптимизировать выбор подходящего масла.

МИНЕРАЛЬНЫЕ МАСЛА

Его получают путем перегонки и переработки сырой нефти — это побочный продукт производства бензина. Полученный продукт затем модифицируют и подвергают процессу аддитивности. Минеральные масла обычно не состоят из определенного соединения, а представляют собой смесь более сложных соединений - смесь в основном алканов и циклических парафинов. Различают три основных типа: парафиновые, нафтеновые и ароматические. Минеральные масла термически и химически достаточны для большинства применений. Они обладают высокой степенью совместимости с эластомерами и высокой устойчивостью к гидролизу. Мы рекомендуем использовать их для менее нагруженных операций, при более низких температурах окружающей среды и при меньшем химическом загрязнении.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ МАСЛА

Эти масла являются продуктами химических реакций и должны использоваться везде, где физических и химических свойств минеральных масел уже недостаточно.

ЭФИРНЫЕ МАСЛА

Это органические соединения, которые по сравнению с минеральными маслами выделяются в основном своей высокой термической стойкостью к окислению. Химическая стойкость этих масел очень хорошая, но она зависит от типа сложноэфирного масла. По сравнению с минеральными маслами они не обладают такой хорошей стойкостью к гидролизу и не такой высокой совместимостью с эластомерами.

ПОЛИАЛЬФАОЛЕФИНОВЫЕ (ПАО) МАСЛА

Эти масла состоят из синтетических углеводородов, похожих на парафины, но с однородной структурой. По сравнению с минеральными маслами они обладают более высокой термической и химической стойкостью. Степень совместимости с эластомерами и устойчивость к гидролизу такие же, как у минеральных масел. Эти масла также имеют сертификаты NSF H1, FDA и Kosher для использования в пищевой промышленности.

ПЕРФТОРИРОВАННЫЕ ПОЛИЭФИРНЫЕ (ПФПЭ) МАСЛА

Соединения этих масел состоят только из углерода (C), фтора (F) и кислорода (O). Благодаря очень стабильным связям C-O и C-F эти масла обладают высокой термической стабильностью и почти инертны к окислению и химическому разложению. Масла PFPE используются везде, где есть тяжелые условия эксплуатации, высокое содержание кислорода или высокореактивные химические вещества, для перекачки высокореактивных веществ, таких как кислород (O2), фтор (F2), гексафторид урана (UF6) и т. д. Они также устойчивы к так называемые кислоты Льюиса, но при температурах выше 100℃ они не полностью инертны. При разложении масел PFPE (например, при пожаре) выделяются токсичные и коррозионно-активные газы фтористого водорода (HF) и карбонилдифторида/флуофосгена (COF2), поэтому необходимо предотвращать пожары и избегать курения в местах, где используются эти масла PFPE! При использовании этих масел необходимо соблюдать особую осторожность, особенно в отношении загрязнения углеводородами. Всегда консультируйтесь со специалистами при использовании механизмов с масляными наполнителями из ПФПЭ!