In che modo la rotazione della girante influisce sul flusso di gas in una pompa da vuoto a circolazione d'acqua? Una guida al principio dell'anello liquido

In una pompa da vuoto a circolazione d'acqua, la rotazione della girante non muove direttamente il gas. Invece, la sua rotazione crea una serie di camere sigillate da liquido che si espandono e si contraggono. Queste camere prima si espandono per aspirare il gas dall'ingresso e poi si contraggono per comprimere e scaricare tale gas, creando un effetto di vuoto continuo.

Il principio fondamentale è semplice ma geniale: la girante è montata in modo eccentrico rispetto al corpo della pompa. Mentre ruota, costringe l'acqua a formare un anello contro la parete esterna, creando camere sigillate tra le palette della girante che cambiano costantemente volume, ed è questo che guida l'intera azione di pompaggio.

Il meccanismo fondamentale: dalla rotazione al vuoto

Per capire come funziona la pompa, dobbiamo visualizzare il percorso di una singola sacca di gas mentre la girante completa una rotazione. Il processo si basa su una sinergia tra la girante, il corpo della pompa e il liquido di tenuta (tipicamente acqua).

Formazione dell'anello liquido

Quando la pompa viene accesa, la girante ruota ad alta velocità. La forza centrifuga spinge l'acqua verso l'esterno, costringendola a formare un anello liquido concentrico che segue la forma circolare interna del corpo della pompa. Questo anello liquido è il mezzo di tenuta chiave.

La chiave è l'eccentricità

L'asse di rotazione della girante è deliberatamente sfalsato rispetto al centro geometrico del corpo della pompa. Questo montaggio eccentrico è l'elemento di progettazione più critico.

A causa di questo disallineamento, lo spazio tra il mozzo centrale della girante e la superficie interna dell'anello liquido non è costante. È piccolo da un lato e grande dall'altro.

Fase di aspirazione (volume in espansione)

Mentre una coppia di palette della girante ruota attraverso l'area in cui il mozzo si sta allontanando dall'anello liquido, il volume della camera sigillata tra di esse aumenta.

Questa espansione crea una caduta di pressione, trasformando la camera in una zona a bassa pressione. Questa è la fase di "aspirazione", in cui il gas viene aspirato nella pompa dalla porta di ingresso.

Fase di compressione e scarico (volume in contrazione)

Mentre le stesse palette continuano a ruotare verso il lato opposto, entrano nell'area in cui il mozzo della girante si sta avvicinando all'anello liquido.

Qui, il volume della camera diminuisce, comprimendo il gas che è appena stato aspirato. Questa pressione aumenta fino a superare la pressione alla porta di scarico, forzando il gas compresso e una piccola quantità di acqua fuori dalla pompa. Questo ciclo si ripete ad ogni rotazione per ogni camera, creando un vuoto liscio e continuo.

Comprendere i compromessi

Le pompe da vuoto ad anello liquido sono apprezzate per la loro robustezza, ma il loro design presenta vantaggi e limitazioni intrinseche che è importante riconoscere.

I vantaggi di un design umido

La presenza dell'anello d'acqua offre diversi vantaggi unici. Raffredda costantemente la pompa, le consente di gestire vapori condensabili (come il vapore acqueo) e può persino aspirare piccole quantità di liquido o solidi morbidi senza subire danni, a differenza di molti altri tipi di pompe da vuoto.

Il limite principale: la pressione di vapore

Il livello di vuoto finale che una pompa ad anello liquido può raggiungere è limitato dalla pressione di vapore del liquido di tenuta.

L'acqua inizierà a bollire e a trasformarsi in vapore a basse pressioni. Per l'acqua a 20°C, ciò avviene intorno a 25 mbar (18,75 Torr). La pompa non può creare un vuoto più profondo del punto in cui il suo stesso liquido di tenuta inizia a bollire, poiché ciò riempirebbe semplicemente la pompa di altro vapore. L'acqua più calda ha una pressione di vapore più elevata, con conseguente vuoto finale più debole.

Fare la scelta giusta per il tuo obiettivo

Comprendere questo principio di funzionamento ti aiuta a utilizzare la pompa in modo efficace e a scegliere lo strumento giusto per il lavoro.

• Se la tua priorità è un vuoto robusto e a bassa manutenzione per applicazioni generali: Questa pompa è una scelta eccellente per compiti come l'evaporazione rotante, la degasazione o la filtrazione sotto vuoto, dove non è richiesto un vuoto estremo.
• Se la tua priorità è ottenere un vuoto profondo o elevato: Una pompa ad anello liquido non è adatta da sola. È meglio utilizzarla come pompa di "pre-vuoto" per portare il sistema a una bassa pressione iniziale prima che subentri una pompa ad alto vuoto (come una pompa turbomolecolare o a diffusione).

Afferrare come la rotazione, l'eccentricità e l'anello liquido lavorano insieme ti dà la capacità di far funzionare e risolvere i problemi del tuo sistema di vuoto con fiducia.

Tabella riassuntiva:

Fase di rotazione della girante	Effetto sul volume della camera	Azione sul gas
Fase di aspirazione	Si espande	Aspira il gas dall'ingresso
Fase di compressione/scarico	Si contrae	Comprime ed espelle il gas

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