Автоматическая система охлаждения

 

Изобретение относится к вакуумной технике. В зависимости от выбранной при помощи пульта управления 39 программы перекачка охлаждающей жидкости из емкости 1 в емкость 2, каждая из которых разделена перегородками на три зоны, через змеевик охлаждения 14 пароструйного вакуумного насоса 16 и обратно осуществляется с помощью вакуумного насоса 25 или с помощью подачи воздуха или другого газа, имеющего давление больше атмосферного, через вентиль 31 и электромагнитный клапан 28 или 29 (в зависимости от направления перекачки). Управление электромагнитными клапанами системы охлаждения может осуществляться с пульта управления 39 как в автоматическом, так и в ручном режиме. Момент срабатывания электромагнитных клапанов определяется при помощи датчиков уровня охлаждающей жидкости 32 и 33. Время задержки срабатывания электромагнитных клапанов определяется экспериментально и задается при помощи реле времени 40 и 41. Автоматическая система охлаждения исключает аварийный перегрев пароструйного насоса вследствие прекращения подачи охлаждающей жидкости и может применяться в необорудованных централизованной системой охлаждения местах. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 F 04 F 5/14

У10

РТЕ; Л". 1

== -.I ÁËÈ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕНИД

К АBTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

19

11

О

Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4639309/25-29 (22) 18.01.89 (46) 15.12.90. Вюл. № 46 (72) P. Л. Портной (53) 621.522.527 (088.8) (56) Пивко А. И. и др. Конструирование и расчет вакуумных систем. М.: Энергия, 1979, с. 216. (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ (57) Изобретение относится к вакуумной технике. В зависимости от выбранной при помощи пульта управления 39 программы перекачка охлаждающей жидкости из емкости 1 в емкость 2, каждая из которых разделена перегородками на три зоны, через змеевик охлаждения 14 пароструйного вакуумного насоса 16 и обратно осуществляется с помощью вакуумного насоса 25 или с

„Л0„„1613702 А 1 помощью подачи воздуха или другого газа, имеющего давление больше атмосферного, через вентиль 31 и электромагнитный клапан 28 или 29 (в зависимости от направления перекачки) . Управление электромагнитными клапанами системы охлаждения может осуществляться с пульта управления 39 как в автоматическом, так и в ручном режиме. Момент срабатывания электромагнитных клапанов определяется при помощи датчиков уровня охлаждающей жидкости 32 и 33.

Время задержки срабатывания электромагнитных клапанов определяется экспериментально и задается при помощи реле времени 40 и 4!. Автоматическая система ох-лаждения исключает аварийный перегрев пароструйного насоса вследствие прекращения подачи охлаждающей жидкости и может применяться в необорудованных централизованной системой охлаждения местах. I ил.

1613702

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных его областях, в частности в технологических и экспериментальных вакуумных установках для охлаждения пароструйных вакуумных насосов.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик системы путем исключения необходимости ее постоянной связи с общезаводскими магистралями водоснабжения и слива.

На чертеже представлена схема автоматической системы охлаждения.

Система включает в себя две емкости 1 и 2, внутри каждой из которых смонтированы замкнутые в плане (например, цилиндрические) перегородки 3 — 6, разделяющие внутренние пространства емкостей на наружные 7 и 8, средние 9 и 10 и внутренние 11 и 12 зоны. Наружные перегородки 3 и 5 герметично соединены с основаниями ссютветствующих емкостей 1 и 2, а внутренние перегородки 4 и 6 — с крышками.

Между свободными краями перегородок и основаниями емкостей имеются гарантированные зазоры. Зона 7 посредством трубопровода 13 связана с одним из концов змеевика 14, а зона 8 посредством трубопровода 15 — с другим. Зоны 11 и 12 посредством трубопроводов 17 и 18 с электроуправляемыми клапанами 19 и 20 связаны с системой дренажа (не показана), посредством трубопроводов 21 и 22 с электроуправляемыми клапанами 23 и 24 связаны с вакуумным насосом 25 и посредством трубопроводов 26 и 27 с электроуправляемыми клапанами 28 и 29 связаны с системой 30 подачи сжатого газа, в которой установлено запорное устройство 31.

В емкости 1 на разной высоте установлены датчики уровня 32 и 33. Причем верхний датчик уровня 32 расположен во внутренней зоне, а нижний 33 — в наружной ниже ниж ней части внутренней перегородки 4.

Посредством трубопровода 34 с запорным устройством 35 емкость 1 связана с системой заправки (не показана). В емкости 1 и 2 залита охлаждающая жидкость 36.

Трубопроводы 26 и 27 спускаются до самого основания емкостей 1 и 2, имея лишь небольшие гарантированные зазоры, обеспечивающие свободный проход газа (или скосы на нижних концах, выполняющие ту же задачу) . Трубопроводы 13 и 15 через запорные устройства 37 и 38 соединены с системами слива (не показаны) .

Датчики уровня 32 и 33, электроклапаны 19, 28, 23, 24, 29 и 20 посредством электрокоммуникаций соединены с пультом 39 управления, на котором смонтированы реле времени 40 и 41, кнопка 42 «Пуск» и переключатель 43, имеющий четыре положения:

«Ручное управление»; «Автомат, вакуум»;

«Автомат, газ»; «Автомат, вакуум, газ» и другие органы управления.

4

При положении переключателя 43 «Ручное управление» управление всеми клапанами производится с пульта управления вручную.

При других положениях переключателя управление всеми клапанами производится автоматически в различных вариантах.

В качестве вакуумного насоса 25 может быть использован форвакуумный насос вакуумной установки, в которую входит пароструйный насос 16. В качестве охлаждающей жидкости 36 может быть использована любая жидкость, пары которой при контакте с рабочей жидкостью вакуумного насоса 25 не ухудшаются ее характеристики и не снижается ее долговечность (например, жидкотекучие масла, эмульсии, охлаждающие смеси и т. п.). В качестве сжатого газа может быть использован, например, сжатый воздух, сжатый взот, пары жидкого азота.

Систем а охл а жден и я работает сл едующим образом.

В исходном положении все клапаны и другие запорные устройства закрыты, насос 16 выключен, насос 25 может быть либо включен, либо выключен. Во включенном состоянии насос 25 может находиться, например, в случае использования его в качестве форвакуумного насоса вакуумной установки.

При этом до включения пароструйного насоса 16 насос 25 осуществляет предварительную откачку вакуумной камеры, а после включения пароструйного насоса — откач ку его системы охлаждения.

Открывают запорное устройство 35 и клапан 19 и заполняют емкость 1 охлаждающей жидкостью 36. При этом заполнения жидкостью емкости 2 не происходит, так как поскольку все клапаны и запорные устройства закрыты, в емкости 2 создается «воздушная подушка». Заполнение емкости 1 ведут до заданного уровня, контролируя его по датчику уровня 32. Закрывают запорное устройство 35 и клапан 19. Устанавливают на реле времени 40 и 41 заданные величины времени задержки. Эти величины определяются экспериментальным или расчетным путем. Они могут быть одинаковыми и различными. Устанавливают переключатель 43 в одно из трех положений и кратковременно нажимают кнопку 42 «Пуск». Далее система охлаждения работает автоматически в одном из трех вариантов, зависящих от положения переключателя 43.

При положении переключателя 43 «Автомат, вакуум» после кратковременного нажатия кнопки 42 «Пуск» включается вакуумный насос 25 (если он не был включен ранее); открываются клапаны 19 и 24; давление в газовой подушке емкости 2 понижается, что влечет за собой охлаждение жидкости; образуется перепад давлений между . емкостями 1 и 2 (в емкости 1 — атмосферное давление, в емкости 2 — ниже атмосферного), под действием которого охлаждаю16

5 щая жидкость 36 устремляется из емкости 1 в емкость 2. При этом она проходит через змеевик 14, охлаждая корпус пароструйного насоса 16. Поступая в емкость 2, теплая вода охлаждается, контактируя со сравнительно холодными перемычками и стенками емкости, которые не имеют теплоизоляции и свободно омываются атмосферным воздухом, отдавая ему часть своего тепла. Через клапан 19 воздух проходит в полость 11, давление в которой несколько ниже атмосферного.

При этом воздух расширяется и несколько охлаждается, охлаждая жидкость, стенки емкости 1 и перемычки. Уровень жидкости в емкости 1 изменяется следующим образом.

Слив жидкости происходит из наружной зоны 7, имеющей общую газовую подушку со средней зоной 9, На первом этапе слива уровень жидкости в зонах 7 и 9 опускается до верхнего края перемычки 3. На втором этапе слива уровень жидкости в зонах 7 и 9 остается постоянным, так как за счет перепада давления уменьшение объема жидкости в них компенсируется передавливанием жидкости из зоны 11, уровень жидкости в которой понижается. Это продолжается до тех пор, пока уровень жидкости в зоне 11 не опустится до нижнего края перемычки 4. На третьем этапе слива, после того, как зона 11 полностью заполнится газом, газ попадает в зону 9 и начинает вытеснять жидкость из зон 9 и 7. При этом газ барботирует в зоне 9 через жидкость, дополнительно охлаждая ее, а также стенки емкости и перегородки. На четвертом этапе слива газ вытесняет всю жидкость из зоны 9 и начинает вытеснять жидкость из зоны 7, уровень жидкости в которой понижается до датчика уровня 33.

Как только уровень жидкости в емкости 1 дойдет до датчика 33, включается реле времени 41, настроенное на определенную величину времени задержки. По истечении заданного времени задержки закрываются клапаны 19 и 24 и открываются клапаны 20 и 23.

После их открытия газовая полость емкости 2 заполняется воздухом, а газовая полость емкости 1 вакуумируется, что влечет за собой охлаждение жидкости; под действием перепада давления охлаждающая жидкость

36 перетекает из емкости 2 в емкость 1. При этом она проходит через змеевик 14, охлаждая корпус пароструйного.насоса 16. Поступая в емкость 1, жидкость охлаждается, контактируя со сравнительно холодными перегородками и стенками емкости, которые не имеют теплоизоляции и свободно омываются атмосферным воздухом, отдавая ему часть своего тепла. Через клапан 20 воздух проходит в зону 12, затем — (аналогично описанному процессу в емкости 1) в зону 10. При этом воздух барботирует через жидкость, дополнительно охлаждая ее, стенки емкости и перегородки. Затем, вытеснив жидкость из зоны 10, воздух попадает в зону 8. Как только уровень жидкости в емкости 1 дойдет

13702

5 l0

4О

6 до датчика 32, включается реле времени 40, настроенное на определенную величину времени задержки. По истечении заданного времени задержки закрываются клапаны 20 и 23, открываются клапаны 19 и 24.

Циклы работы системы автоматически повторяются необходимое (по условиям работы пароструйного насоса) время. По истечении этого времени переключатель 43-переводят в положение «Ручное управление», выключают насос 25 и (при необходимости) сливают жидкость из системы, открывая клапан 20 и запорные устройства 35, 37 и 38.

При положении переключателя «Автомат, газ» после открытия запорного устройства 31 и кратковременного нажатия кнопки 42

«Пуск» открываются клапаны 20 и 28. Газ под избыточным давлением поступает в нижнюю часть зоны 11, расширяется и барботирует через жидкость, охлаждая ее, стенки емкости 1 и перегородки 3 и 4. Под действием перепада давления жидкость перетекает из емкости 1 в емкость 2. При этом она проходит через змеевик 14, охлаждая пароструйный насос 16. Поступая в емкость 2 жидкость охлаждается, контактируя со сравнительно холодными перегородками и стенками емкости, которые не имеют теплоизоляции и свободно омываются атмосферным воздухом, отдавая ему часть своего тепла.

Процесс слива жидкости из емкости 1 происходит четырьмя описанными этапами.

Как только уровень жидкость в емкости 1 дойдет до датчика 33, открывается клапан 19 и включается реле времени 41, настроенное на определенную величину времени задержки, в течение которого происходит продувка емкости 1, вытеснение из нее нагретого жидкостью газа и охлаждение стенок емкости и перегородок. По истечении заданного времени задержки закрываются клапаны 20 и 28, открывается клапан 29; газ под избыточным давлением поступает в нижнюю часть зоны 2, расширяется и барботирует через жидкость, охлаждая ее, стенки емкости 2 и перегородки 5 и 6; под- действием перепада давления жидкость перетекает из емкости 2 в емкость 1. При этом она проходит через змеевик 14, охлаждая пароструйный насос 16. Поступая в емкость 1, жидкость охлаждается, контактируя со сравнительно холодными перегородками и стенками емкости, которые не имеют теплоизоляции и свободно омываются атмосферным воздухом, отдавая ему часть своего тепла.

Процесс слива жидкости из емкости 2 происходит четырьмя описанными этапами.

Как только уровень жидкости в емкости 1 дойдет до датчика 32, открывается клапан 20 и включается реле времени 40, настроенное на определенную величину времени задержки, в течение которого происходит продувка емкости 2, вытеснение из нее нагретого жидкостью газа и охлаждение стенок емкости и перегородок. По истечении

1613?02

Формула изобретения

7 заданного времени задержки закрываются клапаны 19 и 29 и открывается клапан 28.

Циклы работы систем ы автоматически повторяются необходимое (по условиям работы пароструйного насоса) время.

По истечении этого времени закрывают запорное устройство 31, переводят переключатель 43 в положение «Ручное управление», открывают клапаны 26, 19 и 20 (при этом газ стравливается в атмосферу или в систему дренажа) и (при необходимости) сливают жидкость из системы, открывая запорные устройства 37 и 38.

При положении переключателя «Авто;мат, вакуум, газ» после открытия запорного

;устройства 31 и кратковременного нажатия кнопки 42 «Пуск» включается вакуумный на сос 25 (если он не был включен ранее);, открываются клапаны 28 и 24; газ проходиг в нижнюю часть зоны 11, расширяется; бар,ботирует через жидкость, охлаждая ее, 1 г стенки емкости 1 и перегородки 3 и 4; под

;действием перепада давления жидкость пере текает из емкости 1 в емкость 2. При этом она проходит через змеевик 14, охлаждая пароструйный насос 16. Поступая в емкость

2, жидкость охлаждается, контактируя со сравнительно холодными перегородками и стенками емкости, которые не имеют теплоизоляции и свободно омываются атмосферным воздухом, отдавая ему часть своего тепла. Процесс слива жидкости из емкости 1 происходит четырьмя описанными этапами.

Как только уровень жидкости дойдет до датчика 33, закрывается клапан 24, открывается клапан 19 и включается реле времени 41, настроенное на определенную величину времени задержки, в течение кото рого происходит продувка емкости 1, вытесНение из нее нагретого жидкостью газа и охлаждение стенок емкости и перегородок.

По истечении заданного времени задержки закрываются клапаны 28 и 19 и открываются клапаны 20 и 23; газ под избыточным давлением поступает в нижнюю часть зоны 12, расширяется и барботирует через жидкость, охлаждая ее, стенки емкости 2 и перемычки 5 и 6; под действием перепада давления жидкость перетекает из емкости 2 в емкость 1. При этом она проходит через змеевик 14, охлаждая пароструйный насос 16. Поступая в емкость 1, жидкость охлаждается, контактируя со сравнительно холодными перегородками и стенками емкости, которые не имеют теплоизоляции и свободно омываются атмосферным воздухом, отдавая ему часть своего тепла. Процесс слива жидкости из емкости 2 происходит четырьмя QIIHcBHHbIMH этапами.

Как только уровень жидкости в емкости 1 дойдет до датчика 32, закрывается клапан

23, открывается клапан 20 и включается реле времени 40, настроенное на определенную величину времени задержки, в течение кото15

8 рого происходит продувка емкости 2, вытеснение из нее нагретого жидкостью газа и охлаждение стенок емкости и перегородок.

lIo истечении заданного времени задержки закрываются клапаны 29 и 20 и открываются клапаны 19 и 24.

Циклы работы системы автоматически повторяются необходимое (по условиям работы пароструйного насоса) время.

По истечении этого времени переключа тель 43 переводят в положение «Ручное управление», выключают насос 25, закрывают запорное устройство 31, открывают клапаны 23, 28 и 19 и (при необходимости) сливают жидкость из системы, открывая запорные устройства 37 и 38.

Различные варианты использования сис-. темы выбирают в зависимости от конкретных характеристик и конструктивных особенностей пароструйного насоса, от наличия вблизи вакуумной установки источника или магистрали газа, от производительности форвакуумного насоса и т. и. При различных вариантах работы системы отбор тепла от жидкости, охлаждающей пароструйный насос 16, происходит за счет использования следующих процессов: охлаждения сжатого газа, расширяющегося при выходе из трубопровода в емкости 1 и 2; барботажа газа через слой жидкости; вакуумирования газовой подушки над зеркалом жидкости; контактирование жидкости со сравнительно холодными перемычками и стенками емкостей; продувки газовой подушки емкостеи сжатым газом; контактирования зеркала жидкости с охлажденным газом.

Нагретый газ из газовых подушек емкостей отводится в дренаж как за счет работы вакуумного насоса, так и за счет перепада давления между емкостями и дренажными системами.

Таким образом, предложенная система обеспечивает эффективное охлаждение пароструйного насоса. Она работает автоматически любое время, не требуя постоянного подключения ни к каким системам водоснабжения и слива. Система может быть выполнена автономной и передвижной (на тележке), что дает возможность использовать одну систему для охлаждения нескольких установок. Система может быть установлена в другом помещении (или даже на улице), что исключает повышение температуры в производственном помещении, т. е. повышается удобство ее эксплуатации.

Автоматическая система охлаждения, включающая змеевик и устройство для подачи охлаждающей жидкости, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик системы путем исключения необходимости ее постоянной свя. зи с магистралями промышленного водо.

16

9 снабжения и слива, устройство для подачи охлаждающей жидкости снабжено вакуумным насосом, источником сжатого газа, запорными устройствами и пультом управления и выполнено в виде двух связанных между собой герметичных, частично заполненных охлаждающей жидкостью емкостей, каждая из которых снабжена двумя разделяющими емкость на внутреннюю, среднюю и наружную зоны замкнутыми в плане (например, цилиндрическими) перегородками, внутренняя из которых смонтирована герметично по отношению к крышке емкости и с гарантированным зазором по отношению к ее основанию, а наружная смонтирована герМетично по отношению к основанию емкости и с гарантированным зазором по отношению к ее крышке, причем верхние части внутренних зон каждой из емкостей связаны

13702 lO через электроуправляемые клапаны с атмосферой помещения и с вакуумным насосом, а нижние части внутренних зон посредством доходящих до оснований емкостей и имеющих по отношению к ним гарантированные зазоры трубопроводов с электроуправляемыми клапанами — с источником сжатого газа, нижние части наружных зон каждой из емкостей связаны с разноименными концами змеевика, а одна из емкостей снабжена заправочным устройством н двумя расположенными на различной высоте датчиками уровня, электрически связанными с пультом управления, который, в свою очередь, электрически связан со всеми электроуправляемыми клапанами, причем верхний датчик уровня расположен во внутренней зоне, а нижний — в наружной зоне ниже нижнего края внутренней перегородки.

Составитель К. Марьин

Редактор М. Келемеш Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 3877 Тираж 493 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раугцская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина. 1О!