Le pompe per vuoto ad anello liquido fanno parte della famiglia delle pompe volumetriche che sfruttano la variazione di volume che si verifica all’interno di una camera per generare una spinta o un’aspirazione sul fluido presente.
Come i compressori, anche le pompe ad anello liquido basano il loro funzionamento sulla logica dello spostamento positivo dove il liquido presente funge da “pistone”.
La presenza, nella quasi totalità dei casi, di acqua permette di identificare questo tipo di pompe per il vuoto come pompe rotative e compressori a pistoni ad acqua.
Oggi ci occuperemo di conoscere meglio la struttura delle pompe per vuoto ad anello liquido e di identificare le destinazioni d’uso più comuni di questo dispositivo.
Ti consiglio di leggere il nostro ultimo articolo per conoscere i nostri consigli su come scegliere correttamente la pompa da vuoto per la tua azienda.
La struttura e funzionamento delle pompe per vuoto ad anello liquido
In una pompa ad anello liquido gas e vapori pompati vengono convogliati nella pompa motore attraverso lo scarico ed i collegamenti di ingresso.
All’interno di uno spazio cilindrico troviamo una girante a pale che occupa una posizione lontana dal centro e il liquido operativo, sigillante o di servizio.
Questo liquido di esercizio entra nel sistema mediante una porta dedicata e scaricato unitamente ai gas pompati attraverso la connessione di scarico.
Come funziona in pratica una pompa per vuoto a liquido
Nel momento in cui la girante posizionata eccentricamente ruota genera una forza propulsiva che accelera e mette in moto anche il liquido presente: è in questo preciso istante che si crea “l’anello liquido”.
La forza centrifuga generata fa in modo che anche l’anello liquido formatosi ruoti in modo concentrico, all’interno dello spazio dove si trova, e in modo eccentrico rispetto alla girante.
Il gas, situato nella camera presente tra l’anello liquido e le palette, viene aspirato attraverso la fessura di aspirazione e occupa uno spazio maggiore dal momento che la girante si trova in posizione eccentrica.
Questo maggiore spazio si riduce via via che la girante ruota e il gas viene compresso e scaricato attraverso l’apposita fessura: questa condizione fa in modo che la pompa da vuoto posso funzionare sia in presenza di anelli chiusi che aperti quando abbiamo di fatto un ricircolo dell’acqua.
Ogni volta che la girante esegue una rotazione completa si verificano una serie di circostanze:
- l’anello liquido riempie le celle della girante in quanto si trova vicino all’asse del rotore nel vertice superiore;
- la girante scende fino al punto in cui raggiunge il vertice inferiore;
- l’anello liquido mobile ricopre il ruolo di pistone durante l’aspirazione che si verifica nel corso della prima semi rotazione: l’aspirazione dei gas pompati in questo frangente fa crescere il volume delle celle;
- il liquido si muove verso il mozzo durante la seconda semi rotazione: questo riduce lo spazio nelle celle, favorisce la formazione di gas compressi che vengono scaricati a loro volta attraverso la porta di scarico.
In pratica, i gas vengono continuamente aspirati dalla porta di ingresso e successivamente compressi e scaricati della porta di scarico senza interruzioni.
Ma cosa succede se la pompa da vuoto è collegata ad un sistema chiuso e l’uscita dei gas avviene nell’atmosfera?
In questi casi i gas vengono raccolti dal sistema e soffiati fuori nell’atmosfera come una normale pompa per vuoto; al contrario la macchina si comporta come un compressore quando l’ingresso è collegato all’atmosfera e l’uscita ad un sistema chiuso.
In quest’ultimo caso, infatti, la macchina aspira i gas dall’atmosfera e li butta nel sistema proprio come un compressore.
Quanto detto porta ad una importante distinzione a livello di design delle pompe per vuoto ad anello liquido: monostadio e due stadi.
Nel caso di pompe ad anello liquido monostadio durante ogni rotazione la pompa aspira vuoto e lo rilascia nell’atmosfera: questo permette di produrre una quantità di vuoto massima di 35 mm (o 25 Torr).
Le pompe ad anello liquido a due stadi sono di fatto due pompe monostadio che funzionano in serie. Questa tipologia risulta più performante rispetto alla precedente in quanto permette di produrre fino a 4 Torr di vuoto e favorisce una migliore gestione dei solventi a livelli di vuoto elevati.
Pompe per vuoto ad anello liquido: ecco le applicazioni più frequenti
Le pompe ad anello liquido trovano ampio spazio nel mondo industriale in settori molto diversi tra loro come per esempio quello automobilistico, aeronautico, chimico, trattamento delle acque, caseario e petrolifero.
Mentre tra le industrie aeronautiche vengono utilizzate per eseguire lavori in camera di altitudine, per il riempimento a vuoto di fluidi o per eseguire test del carburatore, nel mondo automobilistico vengono impiegate per eseguire test del motore, del carburante e per il riempimento del servosterzo.
Nel settore chimico le pompe per vuoto ad anello liquido vengono impiegate nei reattori chimici, in impianti di filtrazione sottovuoto, di distillazione di resine sintetiche; nell’industria petrolifera sono sfruttate per recuperare vapore dai serbatoi, per la pulizia e il riempimento dei fusti e per compressori a compressione per anidride carbonica.