Venturi System VS Vakuumpumpen

Wie funktioniert das Venturi System?

Ein Venturi System reduziert den Druck, wenn eine Flüssigkeit durch einen verengten Abschnitt (oder Drossel) eines Rohres fließt. 1797 führte Giovanni Battista Venturi Experimente zur Strömung in einem kegelförmigen Rohr durch und baute den ersten Durchflussmesser für geschlossene Rohre, das „Venturi-Rohr“. Ein Venturi-Vakuum wird durch eine Pumpe erzeugt, durch die Druckluft strömt, wobei die Pumpe keine beweglichen Teile hat. Die Druckluft strömt durch die erste Kammer, dann durch ein kleineres Portal, das in eine andere größere Kammer mündet, die wie die erste ist.

Der statische Druck im ersten Messrohr (1) ist höher als am zweiten (2), und die Flüssigkeitsgeschwindigkeit an „1“ ist geringer als an „2“, weil die Querschnittsfläche an „1“ größer ist als an „2“.https://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_effect

Eine Verengung eines Rohrs, durch das Flüssigkeit fließt, führt zu einem geringeren Druck. Dieses Prinzip ist dem gesunden Menschenverstand zuwider. Warum sinkt der Druck? Wohin fließt die Flüssigkeit, wenn der Weg verengt ist? Wenn die Flüssigkeit zu fließen beginnt, nimmt ihre Geschwindigkeit um die Öffnung im Rohr aufgrund der Verengung des Querschnitts erheblich zu. Ein Beispiel hierfür ist Wasser, das durch ein Rohr fließt. Wasser ist eine Flüssigkeit, die sich nicht leicht komprimieren lässt. Wenn das Wasser durch den verengten Bereich eines Rohrs fließt, fließt das Wasser schneller. Das gleiche Wasservolumen muss schneller durch den gleichen Raum fließen. Je kleiner der verengte Bereich des Rohres im Vergleich zum ursprünglichen Radius ist, desto höher ist die Geschwindigkeit der Flüssigkeit.

Je schneller sich die Flüssigkeit bewegt, desto niedriger ist der Druck (d.h. Bernoulie’s Prinzip) und je höher die Geschwindigkeit, desto größer ist der Unterschied im gemessenen Differenzdruck. Abrupte Einschränkungen erzeugen starke Turbulenzen in einem Fluid. Der Einsatz von Düsen, die für höhere Strömungsgeschwindigkeiten bei Flüssigkeiten mit abrasiven Partikeln geeignet sind, verringert die Turbulenzen und führt zu weniger Druckverlust. Die Turbulenzreduzierung ist bei Venturidüsen und Rohren größer, bei denen die Verengung durch längere, konische Einschnürungen in der Rohrwand entsteht.

HINWEIS: Je länger der Auslassabschnitt des Rohrs, desto stärker ist der Vakuumeffekt.

Alle Venturisysteme, einschließlich Manometer, Messgeräte, Düsen, Blenden, Drosseln und Rohre, können mit verschiedenen Drosseldurchmessern geliefert werden, so dass der erzeugte Druckverlust und Differenzdruck für die Prozessbedingungen und Anwendungen optimiert werden kann. „In der Fluiddynamik muss die Geschwindigkeit eines inkompressiblen Fluids beim Durchgang durch eine Verengung gemäß dem Prinzip der Massenkontinuität zunehmen, während sein statischer Druck gemäß dem Prinzip der Erhaltung der mechanischen Energie abnehmen muss“ (Wikipedia, Venturi-Effekt, abgerufen am 18. September 2018). Daher wird jeder Gewinn an kinetischer Energie und Geschwindigkeit des Fluids beim Durchströmen einer Verengung durch einen Druckabfall ausgeglichen.

Interessante Anmerkung: Der Massendurchfluss eines kompressiblen Fluids nimmt mit steigendem Druck zu, wodurch sich die Dichte des Fluids durch die Verengung erhöht (obwohl die Geschwindigkeit konstant bleibt). Dies ist das Funktionsprinzip einer de Laval-Düse. Eine Erhöhung der Quellentemperatur führt auch zu einer Erhöhung der lokalen Schallgeschwindigkeit und damit zu einer Erhöhung des Massendurchsatzes, jedoch nur, wenn die Düsenfläche ebenfalls vergrößert wird, um die daraus resultierende Verringerung der Dichte zu kompensieren.

Das Venturi-System besteht aus:

Venturi-Vakuumschalter oder Nex Flow Ring Vac
Schlauch oder Rohr
Minimal 2,5 CFM @ 90 PSI

Das Venturi-System erhöht die Saugleistung eines jeden Luftkompressors. Um ein Venturi-Vakuum zu konfigurieren, schließen Sie den Kompressor an einem Ende an, stellen Sie den Schalter auf die Vakuumeinstellung und schließen Sie das andere Ende an ein Vakuumgerät an.

Der Hauptbestandteil ist ein Venturirohr. Die Flüssigkeit fließt durch ein Rohrstück mit wechselndem Durchmesser. Um einen übermäßigen Luftwiderstand zu vermeiden, hat ein Venturirohr typischerweise einen Eintrittskonus von 30 Grad und einen Austrittskonus von 5 Grad. (Wikipedia, abgerufen am 18. September 2018).

Zubehör

Schnellkupplungs-/Düsenfitting
Druck- oder Vakuummeter zur Überwachung, wie viel Vakuum mit dem System erzeugt wird
Vakuumpumpe zum Sammeln Material zu sammeln und dann das Venturi-System zu verwenden, um das Material über eine größere Distanz zu bewegen

Vorteile eines Venturi-Vakuumsystems

Die besten Vorteile eines Venturi-Vakuumsystems sind, dass es:

Es erzeugt ein hohes Vakuum und eine verstärkte Strömung, um eine starke Förderkraft zu erzeugen, die jedes Material mit Leichtigkeit bewegt.
Reduziert die Energiekosten durch geringeren Luftverbrauch und verbraucht weniger Druck.
Weniger Verunreinigungen des Luftstroms aufgrund des geradlinigen Designs, das Verstopfungen verhindert.
Leicht und tragbar; Einfache Konfiguration, die einfacher herzustellen und günstiger in der Anschaffung ist. Lässt sich schnell und einfach zusammenbauen und an die vorhandene Konfiguration anschließen. Hat keine Ventile und erfordert keine Filter.
Konfigurierbar: Standard-, Gewinde- (NPT oder BSP) oder Flanschanschluss
Erhältlich in einer großen Auswahl an Materialien: Eloxiertes/harteloxiertes Aluminium, Edelstahl 304/316L und Teflon. Langlebig: Die Materialien werden behandelt, um eine lange Lebensdauer des Produkts zu gewährleisten
Übertrifft mehrstufige Pumpen um das 2- bis 7-fache
Keine elektrische oder Explosionsgefahr

Venturi-Systemanwendungen

Venturi-Rohre werden in Prozessen eingesetzt, in denen ein permanenter Druckverlust nicht toleriert werden kann und in denen bei hochviskosen Flüssigkeiten höchste Genauigkeit erforderlich ist. Sie werden auch in Anwendungen eingesetzt, in denen sie elektrisch betriebene Vakuumpumpen ersetzen:

Gasentlüftung
Bewegliche Metallteile in einer rauen Maschinenumgebung:
- Behälterbeladung; Kunststoffgranulat für Spritzguss
- Entgraten
- Abfüllvorgänge
- Materialtransfer
- Sandstrahlen
Gas durch eine Übertragungsleitung oder einen Wäscher: Bewegt nasses und trockenes Material oder Flüssigkeit durch ein Rohr
Energieübertragung: Transport von Lösungsmitteln und Chemikalien, z. B. Öl und Gas, Dampf
Umwandlung eines normalen Luftkompressors in eine Saugmaschine, um Produkte mit einem gleichmäßigen Sog zu befestigen, um eine Unterlage an einer Oberfläche zu befestigen. Durch die Verwendung eines Luftkompressors als Klemmkraft werden auch keine Löcher in einer Arbeitsfläche benötigt.
Messung der Geschwindigkeit eines Fluids durch Messung von Druckänderungen an verschiedenen Segmenten des Geräts:
- Messung von Kraftstoff- oder Verbrennungsdrücken in Düsen- oder Raketentriebwerken
- Messung kleiner und großer Wasser- und Abwasserströme
In der Metrologie (Wissenschaft vom Messen) für Messgeräte, die für Differenzdrücke kalibriert sind.
Wassersauger, die mit Hilfe der kinetischen Energie des Wasserdrucks aus dem Wasserhahn ein Teilvakuum erzeugen
Vakuumbeutel zur Herstellung vakuumgeformter Laminate
Vakuumformverfahren für effiziente industrielle Anwendungen
Atomizer, die Parfüm oder Sprühfarbe (z.

Verbrauchte Produkte

Was ist eine Vakuumpumpe?

Eine Vakuumpumpe ist ein Gerät, das im Jahr 1650 von Otto von Guericke erfunden wurde. Sie entfernt Luft- und Gasmoleküle aus einem versiegelten oder geschlossenen Raum, was zu einem Teilvakuum führt. Manchmal entfernen Vakuumpumpen Gas aus einem Raum, so dass ein Teilvakuum zurückbleibt, oder sie leiten Wasser von einem Bereich in einen anderen, wie z. B. eine Sumpfpumpe in einem Keller.

Die Leistung einer Vakuumpumpe wird an der Drehzahl der Pumpe oder dem Volumenstrom am Einlass in Volumen pro Zeiteinheit gemessen. Das Saugvermögen schwankt je nach Pumpentyp und dem Gas/Flüssigkeit/Flüssigkeit, für das sie verwendet wird. Die Anzahl der pro Zeiteinheit aus dem Behälter gepumpten Moleküle oder der Durchsatz ist ein weiterer Leistungsfaktor.

Der Sog eines Vakuums wird durch einen Druckunterschied in der Luft verursacht. Ein elektrisch angetriebenes Gebläse reduziert den Druck im Inneren der Maschine. Der atmosphärische Druck drückt dann die Luft durch den Teppich und in die Düse, so dass der Staub buchstäblich in den Beutel gedrückt wird.

Die Bestandteile einer Vakuumpumpe sind:

Saugkraft: Je höher die Saugleistung ist, desto leistungsfähiger ist der Staubsauger.
Eingangsleistung: Die Leistungsaufnahme wird in Watt angegeben. Die angegebene Eingangsleistung sagt nichts über die Effektivität des Staubsaugers aus, sondern nur über den Stromverbrauch
Ausgangsleistung: Die Eingangsleistung wird in einen Luftstrom am Ende des Reinigungsschlauchs umgewandelt. Der Luftstrom wird oft in Luftwatt (Watt) angegeben.

Wie funktioniert eine Vakuumpumpe?

Eine rotierende Welle entfernt in einem geschlossenen Raum Luft- und Gasmoleküle. Dadurch verringert sich die Luftdichte in dem Raum allmählich und es entsteht ein Vakuum. Je geringer der Druck in der Kammer ist, desto schwieriger wird es, zusätzliche Partikel zu entfernen. Die von einer Vakuumpumpe erzeugte Energiemenge hängt von der Menge des entfernten Gases und der erzeugten Druckdifferenz zwischen innerer und äußerer Atmosphäre ab.

Die beiden von Vakuumpumpen verwendeten Technologien sind die Gasübertragung oder die Gasabscheidung.

Transferpumpen übertragen den Schub von der Vakuumseite auf die Abgasseite, um das Gas zu beschleunigen.
Sie bewegen die Gasmoleküle durch kinetische Wirkung oder positive Verdrängung:

Kinetische Transferpumpen leiten das Gas mithilfe von Hochgeschwindigkeitsschaufeln oder eingeleitetem Gasdruck zum Pumpenauslass. Kinetische Pumpen haben in der Regel keine abgedichteten Behälter, können aber hohe Verdichtungsverhältnisse bei niedrigen Drücken erreichen.

Durch Verdrängung wird das Gas eingeschlossen und durch die Pumpe befördert. Sie sind oft in mehreren Stufen auf einer gemeinsamen Antriebswelle aufgebaut. Das isolierte Volumen wird auf ein kleineres Volumen mit höherem Druck komprimiert und in die Atmosphäre (oder zur nächsten Pumpe) ausgestoßen. Es ist üblich, zwei Transferpumpen in Reihe zu schalten, um ein höheres Vakuum und eine höhere Fördermenge zu erreichen. Der Druck des ausgestoßenen Gases liegt über dem Atmosphärendruck, wenn die gleiche Anzahl von Gasmolekülen aus der Pumpe austritt wie sie eintritt. Das Kompressionsverhältnis ist der Auslassdruck am Auslass, gemessen im Verhältnis zum niedrigsten Druck am Einlass.

Capture-Pumpen fangen die Gasmoleküle an Oberflächen innerhalb des Vakuumsystems auf. Diese Pumpen arbeiten mit geringeren Durchflussraten als Transferpumpen, können aber ein sehr starkes Vakuum erzeugen. Capture-Pumpen arbeiten mit kryogener Kondensation, ionischer Reaktion oder chemischer Reaktion und haben keine beweglichen Teile. Sie können ein ölfreies Vakuum erzeugen.

Die mechanischen Vakuumpumpen haben in der Regel einen Elektromotor als Antriebsquelle, können aber auch von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden und saugen Luft aus einem geschlossenen Volumen an und geben sie an die Atmosphäre ab. Die Drehschieber-Vakuumpumpe ist die am weitesten verbreitete Art von mechanischen Pumpen. Einzelne Rotoren sind um eine Welle angeordnet und drehen sich mit hohen Geschwindigkeiten. Luft wird eingeschlossen und durch die Ansaugöffnung bewegt, und dahinter wird ein Vakuum erzeugt.

Typen von Vakuumpumpen

Pumpen können entweder als nasse oder trockene Pumpen bezeichnet werden, je nachdem, ob das Gas während des Pumpvorgangs mit Öl oder Wasser in Berührung kommt oder nicht. Bei nassen Pumpen wird Öl oder Wasser zur Schmierung und/oder Abdichtung verwendet, und diese Flüssigkeit kann das gepumpte Gas verunreinigen. Trockene Pumpen haben keine Flüssigkeit. Sie haben enge Zwischenräume zwischen den rotierenden und statischen Teilen der Pumpe und verwenden trockene Polymerdichtungen (PTFE) oder eine Membran, um den Pumpmechanismus vom Fördergas zu trennen. Trockene Pumpen verringern das Risiko der Systemverschmutzung und der Ölentsorgung im Vergleich zu nassen Pumpen.

Hinweis: Vakuumpumpen können nicht einfach von nass auf trocken umgestellt werden, indem man die Bauart der Pumpe ändert. Die Kammer und die Rohrleitungen können kontaminiert werden, wenn sie nass sind. Daher müssen alle nassen Pumpen gründlich gereinigt oder ausgetauscht werden, da sie sonst das Gas während des Betriebs verunreinigen.

Primär-/Booster-/Sekundärpumpen	Name	Pumpentyp
Primärpumpen (Vorpumpen)	Ölgedichtete Drehschieberpumpe	Nass Verdrängerpumpe
	Flüssigkeitsringpumpe	Nass Verdrängerpumpe
	Membranpumpe	Trockene Verdrängerpumpe
	Scrollpumpe
Boosterpumpen	Wurzelpumpe
	Klauenpumpe
	Schneckenpumpe
Sekundärpumpe	Turbomolekularpumpe	Trockenkinetischer Transfer
	Dampf Diffusionspumpe	Nasser kinetischer Transfer
	Kryopumpe	Trockener Einschluss
	Sputter-Ionen-Pumpe	Trockener Einschluss

Gründe für den Einsatz einer Vakuumpumpe:

Kraft erzeugen
Staub sammeln
Aktive und reaktive Bestandteile entfernen
Eingeschlossene und gelöste Gase entfernen
Wärmeübertragung verringern
Die „mittlere freie Weglänge“ der Gasmoleküle erhöhen, so dass der Druck nützlich wird.

Der mittlere freie Weg ist die Strecke, die ein Molekül zurücklegt, bevor es mit einem anderen Molekül zusammenstößt. Ein Molekül kann im Vakuum die folgenden Arten von Strömung erfahren:

Viskose Strömung, turbulent: Ungeheure Zufallsbewegungen, da die Moleküle versuchen, in jeden offenen Raum zu gelangen, der zu einem schnelleren Austritt führen könnte.
Viskose Strömung, laminar: Nach einigen Minuten hört der Ansturm der Moleküle auf und sie beginnen, sich geordnet zu einem Ausgang zu bewegen.
Molekularer Fluss: Die mittlere freie Weglänge wird innerhalb des Rohrdurchmessers länger, was zu einem freien Fluss der Moleküle führt. Die Gasmoleküle werden eher mit den Wänden der Rohrleitung (des Behälters) zusammenstoßen als mit einem anderen Molekül. Wenn der Druck sinkt, sinkt auch der Leitwert, bis der Gasfluss in einen Molekularfluss übergeht. Der Leitwert ist das Maß für die Masse des Gases, das bei dem durchschnittlichen Druck pro Meter Rohrlänge fließt.

Vorteile einer Vakuumpumpe

Bewegt ein großes Luftvolumen/geringes Vakuum
Wandelt Druck in Strömung um (erfordert höheren Druck zum Betrieb)
Sammelt Schmutz, Staub und Schutt
Spart Energie
Haltbar

Vakuumpumpenanwendungen

Medizinische Prozesse, die eine Absaugung erfordern, wie z.B. Therapie- oder Massenspektrometer
Chemische und pharmazeutische Anwendungen
Wissenschaftliche Analysegeräte, die feste, gasförmige, oberflächliche, flüssige und biologische Materialien analysieren, wie z.B. Elektronenmikroskopie
Prozessindustrien zur Entlüftung von Dämpfen, Entfernung von Staub und Schmutz, zum Antrieb von Geräten und zur Müllverdichtung:
- Zuckermühlen
- Zellstoff &Papier
- Zement
- Vakuumröhren
- Elektrolampen
- Halbleiter
- Glasbeschichtung
Gyroskope in Fluginstrumenten werden im Falle eines elektrischen Ausfalls durch eine Vakuumquelle versorgt.
Kläranlagen für Abwassersysteme
Führen Wasser von einem Bereich in einen anderen ab, wie eine Sumpfpumpe in einem Keller.