Принцип работы вакуумного насоса автомобиля

Принцип работы вакуумных насосов различных типов, их особенности

Основной принцип вакуумного насоса любого типа – это вытеснение. Он одинаковый у всех вакуумных насосов любого размера и любого способа применения. Другими словами, принцип действия вакуумного насоса сводится к удалению газовой смеси, пара, воздуха из рабочей камеры. В процессе вытеснения изменяется давление, и молекулы газа перетекают в требуемом направлении.

Навигация:

Два важных условия, которые должен выполнить насос – это создать вакуум определенной глубины, откачав газовую среду из необходимого пространства и сделать это в течении заданного времени. Если какое-то из этих условий не выполняется, то приходится подключать дополнительный вакуумный насос. Так, в случае необеспечения требуемого давления, но за нужный промежуток времени, подключается форвакуумный насос.

Он дополнительно снижает давление, чтобы выполнились все необходимые условия. Этот принцип работы вакуумного насоса подобен последовательному подключению. И наоборот, если не обеспечивается скорость откачки, но при этом достигается нужная величина вакуума, то потребуется другой насос, который поможет достичь необходимый вакуум быстрее. Такой принцип работы вакуумного насоса схож с параллельным подключением.

Примечание. Глубина вакуума, создаваемого вакуумным насосом зависит от герметичности рабочего пространства, которое создают элементы насоса.

Чтобы создать хорошую герметичность рабочего пространства применяется специальное масло. Оно уплотняет зазоры и полностью их перекрывает. Вакуумный насос, имеющий такое устройство и принцип действия называется масляным. Если принцип вакуумного насоса не предусматривает использование масла, то он называется сухим. Преимуществом в использовании пользуются сухие вакуумные насосы, так как они не требуют обслуживания с заменой масла и так далее.

Кроме вакуумных насосов промышленного назначения, широкое применение получили небольшие насосы, которые можно использовать в домашних условиях. К ним относится ручной вакуумный насос для перекачки воды из скважин, водоемов, бассейнов и прочего. Принцип работы ручного вакуумного насоса разный, все зависит от его типа. Различаются такие виды ручных вакуумных насосов:

1. Поршневой.
2. Штанговый.
3. Крыльчатый.
4. Мембранный.
5. Глубинный.
6. Гидравлический.

Поршневой вакуумный насос работает за счет движения внутри него поршня с клапанами в середину корпуса. В результате давление уменьшается, и вода через нижний клапан поднимается вверх пока ручка поршня опускается вниз.

Штанговый вакуумный насос похож по принципу действия на поршневой, только роль поршня в корпусе выполняет очень вытянутая штанга.

Крыльчатый вакуумный насос имеет совсем другой принцип действия. Давление в рабочей камере насоса создается за счет движения рабочего колеса с лопастями (крыльчатка). При этом вода поднимается по стенке камеры, это повышает давление и, вода выплескивается наружу.

Более сложной конструкции является роторный вакуумный насос. Но эта сложность компенсируется тем, что в возможности насоса входит перекачка не только воды, но и более тяжелых масляных жидкостей. Давление в насосе создает ротор с тонкими пластинами, которые вращаются и с помощью центробежной силы втягивают жидкость в емкость, а потом физической силой выталкивает ее.

Мембранный вакуумный насос не имеет никаких трущихся частей, поэтому может использоваться для перекачки очень грязных смесей. С помощью внутреннего маятника и мембраны создается вакуум, который перемещает жидкость через корпус в необходимое место. Чтобы корпус не заклинивал от задержавшегося случайно мусора, насос оснащен специальными клапанами, которые очищают насос.

Глубинный вакуумный насос способен поднимать воду с очень большой глубины (до 30м). Принцип его работы такой же, как и у поршневого, но с очень длинным штоком.

Гидравлический вакуумный насос хорошо перекачивает вязкие вещества, но широкого применения он не получил. Более подробно принцип работы и устройство вакуумных насосов рассмотрим на отдельных его видах.

Принцип работы водокольцевых вакуумных насосов

Один из типов вакуумных насосов — водокольцевой вакуумный насос, принцип действия его основан на создании герметичности рабочего объема с помощью жидкости, а именно воды.

Рассмотрим подробно водокольцевой вакуумный насос и его принцип работы. Внутри корпуса водокольцевого насоса находится ротор, который смещен относительно центра немного вверх. На роторе размещено рабочее колесо с лопастями, вращающимися во время работы. Внутрь корпуса закачивается вода.

При движении колеса лопасти захватывают воду и центробежной силой отбрасывают ее в сторону корпуса. Так как скорость вращения достаточно большая, то в результате образуется водяное кольцо по окружности корпуса.

В середине корпуса получается свободное пространство, которое и будет так называемой рабочей камерой.

Примечание. Герметичность рабочей камеры обеспечивает окружающее ее водяное кольцо. Поэтому такие насосы и называются водокольцевыми вакуумными насосами.

Это свойство оказывается очень полезным для откачивания загрязненных сред или насыщенных паром газовых сред. Вакуумный насос во время работы постоянно теряет небольшое количество рабочей жидкости, поэтому в конструкции вакуумной системы предусмотрен резервуар для воды, которая потом по принципу работы возвращается назад в рабочую камеру. Это необходимо еще и потому, что молекулы газа сжимаясь отдают свою энергию воде, тем самым нагревая ее.

И чтобы избежать перегрева насоса, вода охлаждается в таком отдельном резервуаре.

Подробно посмотреть, как устроен водокольцевой вакуумный насос и принцип его работы можно на видео, предложенном ниже.

Работа пластинчато-роторных насосов

Пластинчато-роторный вакуумный насос относится к числу масляных насосов. В середине корпуса находится рабочая камера и ротор с отверстиями, который расположен эксцентрично. На роторе установлены лопатки, которые могут перемещаться по этим щелям под воздействием пружин.

Рассмотрев устройство, теперь рассмотрим, какой имеют роторные вакуумные насосы принцип работы. Газовая смесь попадает в рабочую камеру через входное отверстие, продвигается по камере под воздействием вращающегося ротора и лопаток. Рабочая пластина, отталкиваясь пружиной от центра, прикрывает собой входное отверстие, уменьшается объем рабочей камеры, и газ начинает сжиматься.

Примечание. Во время сжатия газа возможно выпадение конденсата за счет насыщения пара.

Когда сжатый газ выходит наружу, вместе с ним выходит и образовавшийся конденсат. Этот конденсат может плохо повлиять на работу всего насоса, поэтому в конструкции пластинчато-роторных насосов еще необходимо предусматривать газобалластное устройство. Схематично посмотреть, как работает роторно-пластинчатый вакуумный насос, принцип работы его, можно на рисунке ниже на примере насоса Busch R5. Как уже упоминалось, пластинчато-роторный насос – это масляный насос. Масло необходимо, чтобы устранить все зазоры и щели между лопатками и корпусом, и между лопатками и ротором.

Масло в рабочей камере смешивается с воздушной средой, сжимается и выходит в масляную емкость. Воздушная смесь более легкая переходит в верхнюю камеру сепаратора, где она окончательно очищается от масла. А масло, вес которого больше, оседает в масляной емкости. Из сепаратора масло возвращается на впуск.

Примечание. Качественные насосы очищают воздух очень тщательно, потерь масла практически нет, поэтому подливать масло в такие насосы необходимо крайне редко.

Принцип работы насоса ВВН

ВВН — водяной вакуумный насос, принцип работы которого такой же, как у водокольцевого вакуумного насоса.

Рабочей жидкостью насосов ВВН является вода. На схеме можно увидеть простой принцип работы насоса ВВН.

Движение ротора насоса ВВН происходит непосредственно двигателем через муфту. Это обеспечивает большие обороты ротору, и как следствие, возможность получения вакуума. Правда, вакуум насосы ВВН могут создать только низкий, из-за этого их называют насосами низкого давления. Простые насосы ВВН могут откачивать газы, насыщенные парами, загрязненные среды, и при этом очищать их.

Насос ВВН, в силу своего принципа работы, выполняется только в горизонтальном исполнении, а газ поступает в камеру сверху по оси.

Источник: https://tek-prom.ru/princip-raboty-vakuumnyh-nasosov/

Устройство и особенности работы вакуумного усилителя тормозов

Если вы спросите у человека преклонного возраста, когда-либо водившего советский автомобиль, каково было тормозить на большой скорости, то он однозначно ответит: было тяжело. Приходилось вдавливать педаль тормоза в пол, зачастую даже вставать, перенося весь вес на одну ногу. Изобретение и быстрое внедрение усилителей тормозов позволило решить эту проблему.

А в чем же проблема, спросите вы? В том, что торможение, сильно зависящее от физического состояние водителя, далеко не всегда может быть эффективным. Да и автомобиль со столь несовершенным тормозом по очкам комфортности езды уж точно будет проигрывать своему нынешнему собрату.

Давайте разберемся с устройством наиболее распространенного усилителя тормоза и рассмотрим, какие у него бывают неисправности.

Коротко о сути

Тормозная система современных автомобилей по большей части является гидравлической. Об особенностях ее работы рассказывалось в отдельном материале Авто.про. Так называемому усилителю тормоза там практически не было уделено внимания, а значит, его особенности мы рассмотрим здесь.

Наиболее распространенными усилителями тормоза являются вакуумные. Суть работы любого тормозного усилителя в том, чтобы, как несложно догадаться из названия устройства, повысить усилие, которое человек прикладывает к педали тормоза.

Сам вакуумный усилитель состоит их пары камер: вакуумной (т.н. камеры низкого давления) и атмосферной, разделенных мембраной. Первая находится рядом с тормозным цилиндром.

Атмосферная камера получила свое название неспроста: в одном режиме работы усилителя следящий клапан соединяет камеру с окружающей средой, а в другом – с вакуумной камерой.

Быстро создается огромное давление, которое вместе с силой воздействия на педаль и работой поршня главного тормозного цилиндра позволяет значительно повысить тормозное усилие. Вакуумный усилитель по своей сути является довольно простым устройством, так как всего лишь использует две камеры с несмешивающимися средами. Кстати, мембрана, разделяющая камеры, оборудована т.н.

пятаком, воздействующим на шток поршня главного тормозного цилиндра, и возвратной пружиной, которая возвращает мембрану в исходное положение после уравнивания давлений в обеих камерах.

Подробнее об устройстве вакуумного усилителя

Основными элементами наиболее простых, но вместе с тем крайне эффективных вакуумных усилителей автомобильных тормозов, являются следующие:

1. Корпус;
2. Толкатель педали тормоза;
3. Возвратная пружина;
4. Мембрана (диафрагма);
5. Следящий клапан;
6. Пятак.

О роли пружины и мембраны было сказано выше. Мембрана, разделяющая камеры, оборудована пятаком, воздействующим на шток поршня главного тормозного цилиндра, и возвратной пружиной, которая возвращает мембрану в ее исходное положение после уравнивания давлений в обеих камерах.

Де-факто элементом вакуумного насоса также является источник разряжения, но так как он вынесен за пределы усилителя, его принято рассматривать отдельно. Как и было описано, в наиболее современных автомобилях источником разряжения является специальный вакуумный насос. Он может гарантировать стабильную, бесперебойную работу такой системы.

С атмосферным давлением все и так ясно – достаточно открыть клапан, как давление в одноименном камере составит порядка 1 атм.

Крайне важным элементом усилителя автомобильного тормоза является толкатель. Он напрямую связан с педалью тормозной системы и передает усилие на следящий клапан, который и обеспечивает связь атмосферной камеры с атмосферой в случае торможения. Нельзя не упомянуть и множество других элементов усилителя: фланцы, уплотнительные кольца, шпильки, буферы штоков, отдельные пружины, крышки и чехлы.

Оба элемента включены в усилители современных автомобилей.

Гидровакуумный усилитель тормозов

Попытки модифицировать систему тормоза привели к устранению главного недостатка вакуумного усилителя: необходимость в его правильной компоновке в автомобиле. Так как «вакуумник» располагаются между главным цилиндром и педалью тормоза, компоновка морально устаревшего авто таким усилителем могла оказаться невозможной. Проблему смогли решить в гидровакуумном усилителе, который удается разметстить практически в любом месте в автомобиле.

Основные компоненты гидровакуумного усилителя: вакуумная камера, клапан управления, запорный клапан и гидроцилиндр. На первый взгляд, система точно такая же, как в обычном вакуумном усилителя, однако разница есть. Дело в том, что «гидровак» взаимодействуют с гидравлической системой автомобиля больше, нежели вакуумный усилитель.

Последний напрямую связан с тормозной педалью, вследствие чего располагается рядом с ней. Гидровакуумный усилитель может быть встроен прямо в гидропривод за главным тормозным цилиндром, с которым он соединяется специальным трубопроводом.

Длина такого трубопровода может быть довольно большой, так что и сам усилитель можно располагать в разных местах.

Также как и «вакуумник», гидровакуумный усилитель неэффективен при неработающем двигателе. Если силовой агрегат заглох, у водителя есть возможность выполнить только одно, в лучшем случае два торможения без особых усилий – усилитель еще может поддержать низкое давление.

Признаки неисправности вакуумного усилителя

Сразу стоит отметить, что выход усилителя из строя может быть вызван не только повреждением, скажем, мембраны, но также и смежных с устройством узлов. По этой причине при снижении эффективности тормозной системы нужно поочередно проверять каждый из ее компонентов. В случае выхода вакуумного усилителя из строя может наблюдаться что-то из следующего:

• Двигатель начал троить;
• Серьезно снизилась эффективность тормозной системы;
• Педаль тормоза очень туго продавливается.

Если мотор троит, стоит проверить вакуумный шланг – при его повреждении во впускной коллектор может поступать излишний воздух. Так, например, мотор может перестать троить при акцентированном нажатии на педаль тормоза. В современных авто, использующих вакуумные насосы, проблем с двигателем при выходе усилителя наблюдаться не будет. Это справедливо и для автомобилей с дизельными агрегатами.

Для проверки работоспособности вакуумного усилителя нужно сделать следующее:

1. Запустить мотор и дать ему проработать порядка трех минут. Заглушить и тотчас выжать педаль тормоза. При исправном усилителе педаль можно будет выжать по максимуму без серьезных усилий. Отпустив и выжав снова, вы отметите уменьшение хода педали – это нормально. А вот если педаль удается выжать до упора свыше трех раз, усилитель неисправен;
2. Выжав педаль при выключенном силовом агрегате, завести авто и пронаблюдать за педалью – она должна немного опуститься. Если педаль осталась неподвижна, усилитель неисправен;
3. Запустить агрегат и снова выжать педаль. Не отпуская, заглушить двигатель и держать педаль в таком положении полминуты. Если она поднимается – усилитель неисправен (корпус разгерметизирован).

Здесь важно отметить, что усилитель не является «одноразовым» комплектующим авто. Лишь в случае разгерметизации корпуса придется или покупать новый усилитель, или обратиться в специализированный автосервис – возможно, там смогут заменить только корпус. В остальном, и усилитель, и смежные с ним узлы ремонтопригодны или их замена не будет стоить больших денег.

Поиск нового усилителя

Подобрать новый усилитель не очень сложно. Можно начать с обычного магазина или же обратиться к интернет-магазинам, которые в своем большинстве имеют собственные базы кросс-кодов, упрощающих поиск оригиналов и пригодных для установки аналог. Чтобы найти нужное устройство придется руководствоваться чем-то из следующего:

• VIN-кодом;
• Кодом оригинального усилителя или его аналога;
• Данными автомобиля: год выпуска, модель, номер двигателя.

Проще всего руководствоваться VIN-кодом или кодом оригинала. Впрочем, функционал современных интернет-магазинов позволяет быстро находить нужные запчасти только по данным автомобиля, узнавая коды этих запчастей уже после.

Поиск обычно занимает всего несколько минут, так что большую часть времени у покупателя займет сравнение цен в разных магазинах. Мы категорически не советуем руководствоваться одной только ценой, поскольку самые дешевые аналоги в действительно могут оказаться подделкой.

Если цена на усилитель в приглянувшемся вам магазине намного ниже среднерыночной, стоит насторожиться.

Экскурс по производителям

Если вы решили взять запчасть-аналог, нужно разбираться в фирмах, занимающих свою нишу на вторичном рынке автомобильных комплектующих. Если вкратце, то одни фирмы являются производителями, реализующими товар собственного производства под именами собственных брендов (зачастую она копирует имя фирмы), а другие фирмы лишь предлагает продукцию первых.

Конечно, первые отличаются друг от друга по ценовой политике и качеству выпускаемых продуктов, но вот вторые могут оказаться совершенно непредсказуемыми – товары из одной партии могут существенно отличаться от товаров из другой. По этой причине мы советуем автолюбителям покупать вакуумные усилители проверенных немецких производителей: Bosch, ATE, TRW.

Это признанные эксперты по тормозным системам, поставляющие свою продукцию на конвейеры практически всех европейских автомобильных концернов. По сути, аналог немецкого производства будет тем же оригиналом, просто под именем фирмы-производителя.

Как показывает практика, наиболее дешевые из запчастей на рынке оказываются наименее качественными, и, как следствие, чаще выходят из строя и имеют ощутимо меньшений эксплуатационный ресурс.

Их стоит покупать лишь тогда, когда вы не имеете большой бюджет на приобретение комплектующих, но выйти на дорогу все-таки надо как можно скорее.

Вывод

Вакуумный усилитель тормозов – относительно простое и весьма надежное устройство, которое сделало автомобиль намного более щадящим по отношению к водителю. Благодаря усилителю не приходится прикладывать к педали тормоза значительные усилия, как это было в старых авто.

Вместе с тем, выход данного устройства из строя может неприятно удивить и даже шокировать водителя, которому будет сложно управиться с педалью тормоза. Так как поломка редко бывает внезапной, систему можно будет проверить на обочине или в гараже, а уже потом задумываться о ремонте или покупке запчасти.

А вот игнорировать неисправность вакуумного усилителя тормозов категорически не рекомендуется.

Источник: https://avto.pro/autonews/ustroystvo_i_osobennosti_raboti_vakuumnogo_usilitelya-20181216/