Вакуумный эжектор , или просто эжектор — это разновидность вакуумного насоса , создающего вакуум с помощью эффекта Вентури .
В эжекторе рабочая жидкость (жидкая или газообразная) протекает через струйное сопло в трубку, которая сначала сужается, а затем расширяется в поперечном сечении. Жидкость, выходящая из струи, течет с высокой скоростью, что в силу принципа Бернулли приводит к тому, что она имеет низкое давление, тем самым создавая вакуум. Затем внешняя трубка сужается в смесительную секцию, где рабочая жидкость с высокой скоростью смешивается с жидкостью, которая втягивается вакуумом, сообщая ей достаточную скорость для выброса, затем трубка обычно расширяется, чтобы уменьшить скорость выбрасываемого потока, позволяя давлению плавно увеличиваться до внешнего давления.
Сила создаваемого вакуума зависит от скорости и формы струи жидкости, а также формы сужающих и смешивающих секций, но если в качестве рабочей жидкости используется жидкость, сила создаваемого вакуума ограничивается давлением паров жидкости (для воды 3,2 кПа или 0,46 фунта на квадратный дюйм или 32 мбар при 25 °C или 77 °F ). Однако, если используется газ, этого ограничения не существует.
Если не принимать во внимание источник рабочей жидкости, вакуумные эжекторы могут быть значительно компактнее автономного вакуумного насоса той же производительности.
Дешевый и простой водный аспиратор обычно используется в химических и биологических лабораториях и состоит из тройника, прикрепленного к крану , и имеет штуцер для шланга с одной стороны. Поток воды проходит через прямую часть тройника, который имеет ограничение на пересечении, где прикреплен штуцер для шланга. Вакуумный шланг должен быть подключен к этому штуцеру. В прошлом водные аспираторы были обычным явлением для вакуума низкой мощности в химических лабораториях. Однако они потребляют много воды, и в зависимости от того, для чего используется вакуум (например, удаление растворителя), они могут нарушать законы об охране окружающей среды, такие как RCRA , путем смешивания потенциально опасных химикатов с потоком воды, а затем смывания их в слив, который часто ведет прямо в городскую канализацию. Их использование несколько сократилось, поскольку небольшие электрические вакуумные насосы намного эффективнее, экологически безопасны и стали более доступными, но непревзойденная простота и надежность этого устройства сделали его популярным для небольших лабораторий или в качестве резервного.
Другая, гораздо более крупная версия этого устройства используется в морских операциях в качестве устройства для осушения (осушения) зон на судне, которые были затоплены в чрезвычайных ситуациях. Обычно называемый эжектором в этих приложениях, он предпочтительнее электрических насосов из-за своей простоты, компактного размера и значительно сниженного риска взрыва в случае присутствия легковоспламеняющихся жидкостей и/или паров. Кроме того, в отличие от многих механических насосов, они также могут пропускать мусор, поскольку эжектор не имеет движущихся частей, которые могут быть загрязнены. Это делает эжектор особенно полезным в ситуациях, когда установка фильтра для мусора на всасывающем отверстии создаст больше проблем, чем решит. Размер мусора, который может быть пропущен, зависит от физического размера эжектора. Размеры, показатели расхода и области применения различаются, включая эжекторы, которые устанавливаются постоянно (обычно используются в очень больших пространствах, таких как главное машинное отделение корабля), или переносные модели, которые можно опускать в помещения с помощью веревки и подавать и осушать через пожарные шланги. Большинство из них снабжаются водой через судовую пожарную магистраль, а портативные модели могут также снабжаться водой от аварийного насоса, при условии, что он может обеспечить достаточный расход для работы эжектора.
Промышленный паровой эжектор (также называемый «пароструйным эжектором», «паровым аспиратором» или «эвактором») использует пар в качестве рабочей жидкости, а многоступенчатые системы могут производить очень высокий вакуум. Благодаря отсутствию деликатных движущихся частей и потоку пара, обеспечивающему некоторое очищающее действие, паровые эжекторы могут обрабатывать потоки газа, содержащие жидкости, пыль или даже твердые частицы, которые могут повредить или засорить многие другие вакуумные насосы. Эжекторы, полностью изготовленные из специализированных материалов, таких как ПТФЭ или графит, позволили использовать чрезвычайно едкие газы, поскольку паровые эжекторы не имеют движущихся частей, они могут быть полностью изготовлены практически из любого материала, обладающего достаточной прочностью.
Чтобы избежать использования слишком большого количества пара или непрактичных рабочих давлений, одна ступень парового эжектора обычно не используется для создания вакуума ниже примерно 10 кПа (75 мм рт. ст. ). [1] Для создания более высокого вакуума используются несколько ступеней; в двухступенчатом паровом эжекторе , например, вторая ступень обеспечивает вакуум для отработанного пара, выходящего из первой ступени. Конденсаторы обычно используются между ступенями, чтобы значительно снизить нагрузку на более поздние ступени. Паровые эжекторы с двумя, тремя, четырьмя, пятью и шестью ступенями могут использоваться для создания вакуума до 2,5 кПа , 300 Па, 40 Па, 4 Па и 0,4 Па соответственно. [1]
Паровые эжекторы также подходят для перекачивания многих жидкостей, поскольку если пар может быть легко сконденсирован в жидкость, то нет необходимости отделять рабочую жидкость или управлять туманом из капель жидкости. Именно так работает паровой инжектор .
Дополнительное применение инжекторной технологии — вакуумные эжекторы в системах непрерывного торможения поездов , которые стали обязательными в Великобритании Законом о регулировании железных дорог 1889 года . Вакуумный эжектор использует давление пара для откачивания воздуха из вакуумной трубы и резервуаров непрерывного тормоза поезда. Паровозы с готовым источником пара нашли эжекторную технологию идеальной благодаря ее прочной простоте и отсутствию движущихся частей. Паровоз обычно имеет два эжектора: большой эжектор для отпускания тормозов в неподвижном состоянии и малый эжектор для поддержания вакуума против утечек. Выхлоп из эжекторов неизменно направляется в дымовую коробку , тем самым помогая воздуходувке в тяге огня. Маленький эжектор иногда заменяют возвратно-поступательным насосом, приводимым в действие от крейцкопфа , потому что это более экономично с точки зрения пара и требуется только для работы во время движения поезда.
Обычно называется воздушным эжектором , насосом Вентури или вакуумным эжектором . Этот эжектор похож по принципу действия на паровой эжектор, но в качестве рабочей жидкости использует воздух высокого давления. Можно использовать многоступенчатые воздушные эжекторы, но поскольку воздух не может быть легко сконденсирован при комнатной температуре, воздушный эжектор обычно ограничивается двумя ступенями, поскольку каждая последующая ступень должна быть значительно больше предыдущей. Они обычно используются в пневматическом оборудовании для обработки, когда требуется небольшой вакуум для захвата объектов, поскольку сжатый воздух часто уже присутствует для питания других частей оборудования. Воздушные эжекторы, используемые для непосредственного всасывания жидкостей, будут производить мелкий туман из капель, именно так работают аэрографы и многие другие распылительные системы, но когда распыление не требуется, это, как правило, нежелательный эффект, который ограничивает применение всасыванием газа.
