Filtracja Próżniowa: Zasada Działania i Zastosowania

Szczegóły: Opublikowano: 07. March 2026

Czy zdarzyło Ci się zastanawiać, skąd nowoczesne linie produkcyjne biorą próżnię do podnoszenia produktów, pakowania czy formowania? Pompa podciśnienia (nazywana też pompą próżniową) to urządzenie, które pozwala wytworzyć podciśnienie - ciśnienie niższe od atmosferycznego - i tym samym zasysać obiekty lub gazy. W automatyce przemysłowej podciśnienie odgrywa rolę równie ważną jak sprężone powietrze. Dzięki niemu działają przyssawki próżniowe, systemy pakujące, plotery CNC z mocowaniem detali i dziesiątki innych aplikacji.

Pompa podciśnienia to urządzenie, które usuwa część gazu ze szczelnie zamkniętej przestrzeni, obniżając ciśnienie wewnątrz niej. W efekcie powstaje siła ssąca - podciśnienie - zdolna przyciągać przedmioty lub zasysać płyny i gazy. W odróżnieniu od kompresora (sprężarki) działającego odwrotnie - zwiększającego ciśnienie - pompa próżniowa „wyciąga” cząsteczki powietrza na zewnątrz układu.

Klasyczna mechaniczna pompa podciśnienia składa się z komory roboczej i elementów ruchomych (wirników, łopatek, tłoków itp.), które cyklicznie zwiększają objętość gazu i wypychają go poza układ. W ten sposób wewnątrz instalacji utrzymuje się stała próżnia robocza - na tyle duża, by spełnić wymagania procesu. Przykładowo, pompy łopatkowe (wirnikowe) z łopatkami węglowymi potrafią osiągać ciśnienie rzędu 0,1 mbar (czyli 99,99% próżni), podczas gdy proste pompy membranowe czy suchobieżne - kilkadziesiąt mbar.

Co ważne, pompa podciśnienia nie „zasysa” niczego sama z siebie, dopóki nie zapewnimy jej dopływu medium. Oznacza to, że aby podnieść np. arkusz blachy przyssawką, pompa musi być połączona z przyssawką szczelnymi przewodami - po uruchomieniu pompy powietrze spod przyssawki jest usuwane, tworząc podciśnienie zdolne do uniesienia blachy. Gdy pompę wyłączymy lub dopływ powietrza zostanie otwarty zaworem, podciśnienie zanika.

Z tego powodu w układach próżniowych często stosuje się zawory i czujniki podciśnienia, aby odpowiednio sterować pracą pompy i monitorować poziom próżni. Przykładowo czujnik wykrywa spadek podciśnienia poniżej zadanej wartości i załącza pompę lub alarmuje o nieszczelnością.

Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej

Źródła Podciśnienia w Przemyśle

Warto wiedzieć, że nie zawsze potrzebujemy klasycznej pompy próżniowej z silnikiem elektrycznym, aby wytworzyć podciśnienie. W przemyśle spotyka się kilka rodzajów urządzeń generujących próżnię, z których każde ma swoje zalety w określonych zastosowaniach.

Mechaniczne pompy próżniowe - tradycyjne pompy napędzane silnikiem elektrycznym. W tej grupie mieszczą się pompy łopatkowe (olejowe i tzw. suche), pompy śrubowe, membranowe, tłokowe czy turbomolekularne (do bardzo wysokiej próżni). Zapewniają najwyższy stopień podciśnienia (nawet ułamki milibara) i ciągłą pracę przy stosunkowo wysokiej wydajności ssania. Wymagają jednak zasilania elektrycznego, regularnej obsługi (np. wymiany oleju, łopatek, uszczelnień) i generują ciepło oraz hałas. Są niezastąpione tam, gdzie potrzebna jest wysoka lub ultrawysoka próżnia.
Dmuchawy bocznokanałowe - inaczej turbiny bocznokanałowe lub wentylatory próżniowe. To urządzenia przypominające wyglądem i działaniem turbinę powietrzną. Wirnik z łopatkami rozpędza przepływające powietrze, tworząc różnicę ciśnień między wlotem a wylotem. Dmuchawy te mogą pracować jako ssące (podciśnieniowe) lub tłoczące - w zależności od podłączenia. Ich zaletą jest prosta, bezolejowa konstrukcja i możliwość wytwarzania dość znacznego przepływu powietrza przy umiarkowanym podciśnieniu. Typowe dmuchawy bocznokanałowe osiągają próżnię maksymalnie rzędu ok. -300 mbar do -500 mbar (30-50% próżni). Wykorzystuje się je tam, gdzie potrzebne jest jednocześnie ssanie i tłoczenie powietrza o dużym wydatku, ale niekoniecznie bardzo głębokiej próżni - np. w odkurzaczach przemysłowych, transporcie pneumatycznym materiałów sypkich, podciśnieniowych stołach CNC czy maszynach drukarskich. Zaletą dmuchaw jest trwałość i brak skomplikowanego serwisu (brak oleju, prosty silnik), jednak wadą - ograniczony stopień podciśnienia.
Eżektory (pompy eżektorowe) - to zupełnie odmienna koncepcja generowania podciśnienia przy użyciu sprężonego powietrza. Eżektor (zwany też inżektorem) nie ma silnika ani części ruchomych - jest to specjalna dysza (zwężka Venturiego), przez którą przepływa strumień sprężonego powietrza. W wyniku efektu Venturiego powietrze to rozpędza się w zwężeniu, wywołując miejscowy spadek ciśnienia, zasysający powietrze z otoczenia. Mówiąc prościej: podłączając eżektor do instalacji sprężonego powietrza, na jego drugim przyłączu uzyskasz podciśnienie zdolne wciągać powietrze (lub inny gaz) z układu. Eżektory są często stosowane w układach chwytaków podciśnieniowych, pakowania, przenoszenia - wszędzie tam, gdzie dostępne jest sprężone powietrze i chcemy uniknąć dodatkowych silników. Mogą one osiągać próżnię nawet rzędu -850 mbar (85% próżni) przy odpowiednim ciśnieniu zasilania, co śmiało konkuruje z pompami mechanicznymi w wielu zastosowaniach. Ich zalety to kompaktowość, bardzo mała masa, niski koszt jednostkowy i bezawaryjność (brak elementów mechanicznych). Wadą jest zużycie sprężonego powietrza - eżektor musi stale pobierać powietrze z sieci pneumatycznej, co przy wielu punktach ssących może generować spore koszty eksploatacji. Istnieją jednak eżektory oszczędne (z zaworami sterującymi dopływem powietrza) oraz rozwiązania zmagazynowania próżni, jak akumulator podciśnienia, które pozwalają ograniczyć ten problem.

Ciekawostka: w ofercie dostępne są miniaturowe eżektory montowane tuż przy przyssawkach - przykładem jest seria mini pompy podciśnienia, które ważą zaledwie kilkadziesiąt gramów i mogą być instalowane bezpośrednio na ramieniu robota lub za przyssawką. Dzięki zasilaniu sprężonym powietrzem taka mini pompa wygeneruje lokalnie podciśnienie bez potrzeby prowadzenia długich węży do centralnej pompy.

Zastosowanie Techniki Próżniowej

Technika próżniowa znajduje zastosowanie w niemal każdej gałęzi przemysłu:

Chwytanie i przenoszenie przedmiotów - roboty wyposażone w przyssawki próżniowe wykorzystują podciśnienie do podnoszenia szkła, płytek ceramicznych, elementów elektronicznych, opakowań czy arkuszy blachy. Pompa lub eżektor wytwarzają próżnię, która „przykleja” przedmiot do przyssawki. Takie systemy stosuje się m.in. przy montażu szyb samochodowych, przenoszeniu tafli szkła, układaniu płytek czy pakowaniu kartonów.
Pakowanie próżniowe i przetwórstwo żywności - pompy podciśnieniowe są sercem maszyn pakujących w folie i worki próżniowe. Odsysają powietrze z opakowania przed jego zamknięciem, co wydłuża świeżość produktów spożywczych. W przemyśle mięsnym, serowarskim czy gotowych dań wykorzystuje się centralne pompy próżniowe obsługujące wiele stanowisk pakujących jednocześnie.
Obróbka CNC i formowanie - stoły podciśnieniowe w obrabiarkach CNC unieruchamiają obrabiane elementy za pomocą ssania. Dzięki temu można mocować delikatne lub nietypowe kształty detali bez tradycyjnych imadeł. Pompa podciśnienia utrzymuje stały poziom próżni w stoliku, a po obróbce detal jest zwalniany przez dopuszczenie powietrza. Podobnie w termoformierkach (formujących np. opakowania z folii) vacuum formuje rozgrzany materiał do kształtu foremki.
Odciągi, transport i inne - podciśnienie służy do odciągania pyłów, oparów i gazów w instalacjach filtracyjnych (np. wyciągi spawalnicze mogą wykorzystywać wentylatory próżniowe). W przemyśle drukarskim pompy ssące oddzielają i podają pojedyncze arkusze papieru lub utrzymują je na cylindrach maszyn. W aplikacjach laboratoryjnych i chemicznych pompy próżniowe napędzają destylatory próżniowe, suszarki, aparaturę badawczą - często wymagając odporności na agresywne media (stosuje się wtedy np. pompy membranowe teflonowe).

Jak Dobrać Odpowiednie Rozwiązanie?

Skoro istnieje wiele metod generowania próżni, pojawia się pytanie: którą wybrać w danej sytuacji? Decyzja zależy od kilku czynników: wymaganego poziomu podciśnienia, natężenia przepływu (ilości zasysanego gazu), dostępnej infrastruktury (np. sprężonego powietrza) oraz wymogów eksploatacyjnych.

Wysoki stopień próżni, ciągła praca: Jeśli potrzebujesz bardzo głębokiego podciśnienia (poniżej ~200 mbar abs, czyli ponad 80% próżni) lub dużego przepływu przy jednoczesnym wysokim podciśnieniu - klasyczna pompa mechaniczna będzie najlepszym wyborem. Sprawdzi się też tam, gdzie brak sprężonego powietrza. Pompy łopatkowe czy śrubowe zapewnią stabilne -0,9 bar i więcej, co jest niezbędne np. w pakowaniu próżniowym czy aplikacjach centralnego systemu próżni w fabryce.
Średnie podciśnienie, duży przepływ: Gdy potrzeba przemieszczać duże ilości powietrza przy umiarkowanej próżni (do około -0,3…-0,5 bar), świetnym wyborem może być dmuchawa bocznokanałowa. Takie rozwiązanie jest korzystne np. do odkurzania, transportu pneumatycznego ziarna, odbierania lekkich odpadów czy utrzymywania arkuszy papieru na stole. Dmuchawa zapewni czysty, bezolejowy przepływ i wymaga jedynie zasilania elektrycznego.
Decentralizacja i elastyczność: W systemach z wieloma punktami chwytającymi (np. kilkadziesiąt przyssawek na dużym manipulatorze) warto rozważyć eżektory Venturiego zamiast jednej dużej pompy. Rozproszone eżektory można umieścić blisko odbiorników próżni (przyssawek), co zminimalizuje straty ciśnienia w przewodach i zapewni szybsze działanie. Jeśli masz już instalację sprężonego powietrza, implementacja eżektorów jest prosta - wystarczy dołożyć odpowiednie dysze i zawory sterujące. Pamiętaj o bilansie sprężonego powietrza: duża liczba eżektorów oznacza większe zapotrzebowanie na powietrze z kompresora.

Jeżeli podciśnienie utrzymuje ciężkie ładunki nad ziemią (np. szyby, płyty kamienne) albo proces nie może zostać przerwany nawet na sekundę, zadbaj o układy zabezpieczające. Mogą to być dodatkowe zbiorniki - akumulatory próżniowe - z zaworami zwrotnymi, które podtrzymają podciśnienie w razie awarii pompy lub chwilowego spadku ciśnienia zasilania. Innym rozwiązaniem jest zastosowanie dwóch pomp równolegle (jedna pracuje, druga w trybie stand-by) lub wykorzystanie elektrozaworów odcinających dopływ powietrza przy zaniku zasilania, by próżnia nie uciekła z układu.

Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów

Filtracja na Ziemi Okrzemkowej (D.E.F.) w Uzdatnianiu Wody Basenowej

Najważniejszym procesem w każdej technologii uzdatniania wody (nie tylko basenowej) jest filtracja, czyli rozdzielanie zawiesin za pomocą przegrody porowatej przepuszczającej ciecz (przesącz, filtrat) i zatrzymującej zawieszone w niej cząstki stałe.

Jednym z podziałów filtrów w zależności od warunków pracy jest podział na filtry ciśnieniowe i filtry podciśnieniowe (próżniowe). Zamknięte, ciśnieniowe urządzenia do filtracji są bardzo powszechne w uzdatnianiu wody, natomiast filtry podciśnieniowe są od dziesiątków lat znane z zastosowań w przemyśle (filtry bębnowe, tarczowe, karuzelowe, taśmowe), mniej w uzdatnianiu wody.

Co to jest Ziemia Okrzemkowa?

Ziemia okrzemkowa, to materiał mineralny pochodzący ze skorupek jednokomórkowych organizmów okrzemków (Bacillariophyceae, Diatomae) występujących w środowisku wodnym na całym świecie. Znanych jest ok. 10 000 gatunków. Po śmierci okrzemków, ich skorupki (o bardzo skomplikowanej budowie) opadają na dno zbiornika wodnego i nie ulegają rozkładowi - w ten sposób tworzą się osady zwane ziemią okrzemkową, złożone w 90% z krzemionki. Współcześnie osady okrzemkowe tworzą się w jeziorach słodkowodnych i płytkich morzach. Główne złoża znajdują się w Niemczech, Francji, Danii, Rosji, USA, Japonii, Algierii Czechach i Hiszpanii.

Jako materiał filtracyjny jest ziemia okrzemkowa powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym (browarnictwo, klarowanie wina itd.), chemicznym i farmaceutycznym.

Filtracja D.E.F.

Do uzdatniania wody filtracja D.E.F. (DIATOMACEOUS EARTH FILTRATION) jest wykorzystywana głównie w USA, ale od jakiegoś czasu również w Europie Zachodniej (Niemcy).

Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru

Przykładowe instalacje DEF dla wody pitnej w USA (ponad 200 stacji):

Las Virgenes Water Plant, Westlake, California; filtry próżniowe otwarte, wydajność 15 MGD (million gallons per day).
El Monte Water District, San Gabriel, California; filtry poziome ciśnieniowe, wydajność 11 MGD.
Quill Ranch Water Plant, Carson City, Nevada; filtry poziome ciśnieniowe; wydajność 5 MGD.
Milford Water Plant, Milford, Massachusetts; filtry próżniowe otwarte, wydajność 2.5 MGD.

Jak widać w powyższych przykładach, ziemia okrzemkowa ma zastosowanie zarówno w filtrach ciśnieniowych, jak i podciśnieniowych (próżniowych). W interesującym nas zastosowaniu do uzdatniania wody basenowej możemy również wydzielić zamknięte ciśnieniowe filtry ze złożem okrzemkowym (powszechniejsze, głównie w zastosowaniach do małych basenów prywatnych) oraz otwarte filtry podciśnieniowe.

Podciśnieniowa Filtracja w Zastosowaniu Basenowym

Schemat działania jest bardzo prosty: Woda z górnych przelewów niecki grawitacyjnie wpływa do zbiornika filtracyjnego, w którym na centralnym przewodzie ssawnym, umieszczone są ramy z naciągniętą tkaniną filtracyjną. Na powierzchni tkaniny osadzony jest placek filtracyjny z ziemi okrzemkowej uzyskiwany metodą recyrkulacji wewnątrz zbiornika filtracyjnego. Po przepływie przez tę warstwę filtracyjną, czysta woda jest cały czas zasysana ze wszystkich ram do centralnego przewodu ssawnego podłączonego do pompy wytwarzającej podciśnienie. Optymalna prędkość filtracji powinna być utrzymywana w granicach 1 gpm/ft2 (gallon per minute per square foot) czyli ok. 2.5 m/h. Nie powinno się przekraczać prędkości 2 gpm/ft2.

Pompa kieruje przefiltrowaną wodę do systemu zasilającego nieckę basenu (oczywiście preferowany jest zawsze system wlotów dennych). Przed wlotem do niecki woda jest jeszcze podgrzewana, chlorowana oraz dodawany jest korektor pH. Zbiornik filtracyjny pełni równocześnie funkcję zbiornika przelewowego. Jeśli układ filtracyjny jest zabudowany na poziomie lustra wody w niecce, należy zaprojektować nieco większe kanały przelewowe przy niecce, które muszą przejmować część wody wypartej przez kąpiących się, ewentualnie zaprojektować dodatkowy zbiornik buforowy.

Płukanie filtra polega na usunięciu placka filtracyjnego z ziemią okrzemkową za pomocą silnego strumienia wody wodociągowej. Po umyciu tkaniny filtracyjnej, nanosi się nową warstwę ziemi okrzemkowej poprzez wsypanie jej odpowiedniej ilości i przy uruchomionym obiegu recyrkulacji. Praktycznie wymianę materiału filtracyjnego wykonuje się co 7 - 14 dni.

Przykładowe zużycie ziemi okrzemkowej: ok. 25 kg/tydz. dla instalacji sportowego basenu 25-metrowego.

Zalety Filtracji Podciśnieniowej D.E.F.

Zalety technologii uzdatniania wody opartej na podciśnieniowej filtracji na ziemi okrzemkowej (D.E.F.) w porównaniu z filtracją na ciśnieniowych filtrach warstwowych:

niższe koszty eksploatacyjne (mniejsze o 15-20% zużycie energii elektrycznej, brak konieczności używania koagulantów, dużo niższe zapotrzebowanie na wody do płukania filtrów)
prosty i szybki montaż
łatwa obsługa, rzadsze płukanie filtra
bardzo wysoka dokładność filtracji do 2-3 [μm]
praktycznie 100% usuwanie zawiesin i ciał stałych z wody
usuwanie z wody jonów metali ciężkich
usuwanie ok. 50% bakterii i 99% wirusów
usuwanie 99.9999% oocyst i cyst pierwotniaków jelitowych takich jak crysporidium czy giardia intenstinalis
stała wizualizacja i kontrola procesu uzdatniania
całkowita odporność na korozję (elementy z tworzywa sztucznego)
brak urządzeń ciśnieniowych (dozór UDT)

Zalety metody spowodowały, że w kompleksie basenów w Asslar (Niemcy) zdecydowano się na usunięcie filtrów ciśnieniowych zastępując je filtrami D.E.F.. Obiekt jest dość duży (basen sportowy, rekreacyjny, solankowy, zewnętrzny, duża rurowa zjeżdżalnia)i mocno obciążony. Od kiedy zastosowano filtry z ziemią okrzemkową, znacznie poprawiła się jakość wody i bilans ekonomiczny.

Przepisy i Normy

Technologia posiada dopuszczenie PZH.
Woda uzdatniona metodą filtracji podciśnieniowej na ziemi okrzemkowej spełnia Rozporządzenia Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej.
Woda uzdatniona metodą filtracji podciśnieniowej na ziemi okrzemkowej spełnia wymagania normy DIN 19643 (norma DIN 19643-1 dopuszcza takie filtry do stosowania dla basenów).
W „Wymaganiach Ministerstwa Zdrowia...” oprac. Cz. Sokołowski technologia COM-PAC jest wymieniona z nazwy.

Dmuchawy Bocznokanałowe

Dmuchawy służą do zasysania oraz sprężania powietrza. Odpowiadają za wygenerowanie niskiego nadciśnienia lub podciśnienia rzędu kilkuset milibarów dzięki pracy wirnika. Zasysa on powietrze między łopatki i przemieszcza je do kanałów promieniowo-bocznych. Jednostopniowa dmuchawa bocznokanałowa wytwarza nadciśnienie o wartości do 475mbar oraz podciśnienie do 350mbar. Z kolei dwustopniowa dmuchawa bocznokanałowa osiąga nadciśnienie do 650mbar oraz podciśnienie do 475mbar.

Zarówno w trybie nadciśnienia jak i podciśnienia należy zastosować odpowiednie akcesoria do dmuchaw bocznokanałowych. Do prawidłowej pracy dmuchawy niezbędne jest stosowanie zaworu bezpieczeństwa, który chroni urządzenie od przekroczenia dopuszczalnego poziomu nadciśnienia lub podciśnienia. Ważnym elementem jest również odpowiednio dobrany filtr próżniowy, który chroni dmuchawę przed zasysaniem zanieczyszczonego powietrza, co może prowadzić do zapchania dysz i zablokowania pracy dmuchawy.

Osprzęt do Dmuchawy w Trybie Nadciśnienia

W trybie nadciśnienia po stronie ssącej należy zamontować nypel, kolanko, filtr wlotowy. Natomiast po stronie wylotu z dmuchawy nypel, trójnik z wkręconym manometrem, nypel, trójnik z zaworem bezpieczeństwa, tłumik hałasu.

Osprzęt do Dmuchawy w Trybie Podciśnienia

W trybie podciśnienia po stronie wlotu należy podłączyć do dmuchawy nypel, trójnik z wakuometrem, nypel, trójnik z zaworem bezpieczeństwa, nypel, kolanko, filtr próżniowy, króciec na wąż. Na wylocie podłączamy do dmuchawy tłumik hałasu pośredni lub końcowy.

Dobór Dmuchawy Bocznokanałowej

Aby właściwie dobrać dmuchawę bocznokanałową, należy znać odpowiedzi na poniższe pytania:

Jakie jest ciśnienie robocze, w jakich jednostkach jest podane?
Jaka jest wymagana wydajność urządzenia i przy jakim ciśnieniu?
Jaka jest aplikacja i do czego używana jest próżnia?
Podczas procesu zapotrzebowanie na próżnię jest stałe czy zmienne?
Jeżeli jest to już działająca aplikacja, to jaka konkretnie dmuchawa jest w niej używana?

Zastosowanie Dmuchaw Bocznokanałowych

Dmuchawy są stosowane w wielu gałęziach przemysłu. Poniżej znajdą Państwo przykłady zastosowań dmuchaw bocznokanałowych w aplikacjach tłoczno-napowietrzających oraz ssących.

Dmuchawy w Aplikacjach Tłoczno-Napowietrzających (Tryb Nadciśnienia):

Instalacja osuszająca w myjniach samochodowych
Myjki warzyw i owoców
Urządzenia do transportu granulek proszku
Tworzenie bąbelków w wannach z hydromasażem

Dmuchawy w Aplikacjach Ssawnych:

Aplikacje odgazowania
Maszyna do napełniania butelek
Transport papieru, tektury

Pompa Próżniowa Laboratoryjna (Eżektorowa)

Laboratoryjna pompa próżniowa pod kran, znana również jako pompa ejektorowa, działa na zasadzie zasysania gazu lub cieczy przez rurkę, gdy przez większą rurę przepływa ciecz, co tworzy podciśnienie. Użytkownicy poszukują schematów budowy oraz szczegółowych informacji na temat jej działania, w tym przekrojów i połączeń wewnętrznych.

tags: #filtracja #próżniowa #zasada #działania #schemat