Жидкостно-кольцевая машина

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к жидкостно-кольцевым машинам. Жидкостно-кольцевая машина содержит корпус, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо на неподвижном распределительном полом валу с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой выходной патрубки. Корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположены жестко закрепленные радиальные лопатки с углом наклона и длиной, обеспечивающими передачу вращения рабочему колесу. Число лопаток корпуса равно числу лопаток рабочего колеса. Повышается коэффициент полезного действия жидкостно-кольцевой машины за счет снижения трения жидкостного кольца о внутреннюю поверхность корпуса и достигается стабильность его геометрии за счет равенства окружных скоростей корпуса и рабочего колеса в зоне их максимального сближения. 2 ил.

 

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к жидкостно-кольцевым машинам.

Существующие в настоящее время жидкостно-кольцевые машины, применяемые в основном как вакуумные насосы, широко используются в различных отраслях производства (металлургия, при получении бумаги, сахара, пива и т.д.) и сельском хозяйстве (доильные установки, очистка производственных помещений, обработка кож).

Одним из основных недостатков этих машин является трение вращающейся жидкости о не вращающийся корпус, что приводит к нагреву рабочей жидкости и нестабильной геометрии жидкостного кольца, приводящей к снижению степени сжатия и, как следствие, уменьшению коэффициента полезного действия жидкостно-кольцевой машины.

В качестве аналога взята жидкостно-кольцевая машина (SU № 1742515 А1), имеющая корпус с торцевой крышкой, размещенный в нем с зазором и с возможностью вращения барабан, установленный с эксцентриситетом, в последнем - пустотелый ротор с лопатками, образующими корытообразные рабочие камеры, размещенный в полости ротора неподвижный распределитель с впускным и выпускным каналами и приводной вал; при этом в ступице ротора выполнены сквозные радиальные каналы с возможностью периодического сообщения рабочих камер с каналами распределителя, барабан закреплен на приводном валу и снабжен герметичной крышкой, а распределитель выполнен коленчатым, при этом выпускной канал расположен соосно с барабаном, выпускной канал имеет три ступени, ось одной из которых, расположенной на ширине ротора, параллельна оси впускного канала и проходит через диаметральную плоскость симметрии, ось промежуточной ступени, диаметр которой меньше диаметра ротора, совпадает с осью впускного канала, а на ступени со стороны торцовой крышки выпускной канал расположен концентрично впускному каналу, при этом в распределителе выполнены две радиальные прорези, сообщенные соответственно с впускным и выпускным каналами и диаметрально противоположными рабочими камерами.

Недостатком жидкостно-кольцевой машины, противопоставляемой аналогом, является сложность конструкции (коленчатый вал, коллекторы подачи и отвода газовой фазы, обладающие значительным сопротивлением).

В качестве прототипа взята жидкостно-кольцевая машина (RU № 2056537 С1), содержащая корпус, эксцентрично размещенное в нем с зазором и с возможностью вращения полое рабочее колесо с лопатками, образующими рабочие камеры, и неподвижный распределительный полый вал с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другого - выходной патрубки, на валу с эксцентриситетом размещены неподвижные части подшипников, в которых выполнены каналы подвода и отвода жидкости, при этом корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя и с образованием жидкостного кольца, рабочее колесо с внешней стороны вала установлено на подшипниках свободно и выполнено из двух торцевых дисков и жестко соединенных с ними радиальных плоских лопаток, снабженных уплотнительными элементами, расположенными со стороны вала.

Недостатками представляемой конструкции являются несоответствие в окружных скоростях вращения корпуса и ротора (приводимого во вращение жидкостным кольцом) и трение вставок, из антифрикционного материала, о неподвижный полый вал и, как следствие, нарушение геометрии жидкостного кольца и повышенное сопротивление вращению ротора, что приводит к снижению глубины вакуума и коэффициента полезного действия.

Технической задачей является повышение коэффициента полезного действия жидкостно-кольцевой машины за счет снижения трения жидкостного кольца о внутреннюю поверхность корпуса и достижение стабильности его геометрии за счет равенства окружных скоростей корпуса и рабочего колеса в зоне их максимального сближения.

Решение технической задачи заключается в том, что в жидкостно-кольцевой машина, содержащей корпус, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо на неподвижном распределительном полом валу с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой выходной патрубки, при этом корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя, согласно изобретению, на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположены жестко закрепленные радиальные лопатки с углом наклона и длиной, определяемыми по формулам: соответственно,

где ε - эксцентриситет,

R - радиус корпуса,

r - радиус рабочего колеса,

причем число лопаток - n корпуса равно числу лопаток рабочего колеса.

На фиг.1 изображен продольный разрез жидкостно-кольцевой машины.

На фиг.2 - поперечный разрез жидкостно-кольцевой машины.

Жидкостно-кольцевая машина, изображенная на фиг.1, содержит торцевые крышки 1, 2, установленный в них неподвижным полый вал 3 с перегородкой 4, образующей с одного торца вала входной 5, а с другой выходной патрубок 6 и размещенное на нем с возможностью вращения рабочее колесо 7, лопатки 8 которого передают вращение от лопаток 9 вращающегося приводного корпуса 10, установленного с эксцентриситетом относительно оси неподвижного вала, причем длина и угол наклона лопаток 9, направленный в противоположную сторону его вращения, обеспечивает их зацепление с лопатками 8 рабочего колеса 7.

Машина работает следующим образом. Вращающийся приводной корпус 10 в зоне максимального сближения с лопатками 8 рабочего колеса 7 (фиг.2) (угловая зона, ограниченная вертикальной осью машины и положением первой по ходу вращения лопатки 8 рабочего колеса 7) передает вращение рабочему колесу 7 за счет постоянного контакта в указанной зоне лопаток 9 корпуса 10 с лопатками 8 колеса 7, что приводит к выравниванию окружных скоростей корпуса 10 и рабочего колеса 7, стабилизации жидкостного кольца и снижению его трения о внутреннюю поверхность корпуса 10. Дополнительным положительным эффектом лопаток 9 корпуса 10 является сокращение времени образования жидкостного кольца в момент пуска машины, определяемого захватом лопатками жидкости, что исключает проскальзывание кольца по внутренней поверхности корпуса 10, повышающее коэффициент полезного действия машины, геометрия лопаток 9 выполнена с определенными:

длиной - и углом ориентации -

где ε - эксцентриситет,

R - радиус корпуса,

r - радиус рабочего колеса,

исключающими удары лопаток 9 корпуса 10 о лопатки 8 рабочего колеса 7 при передачи вращения от корпуса к колесу в зоне их максимального сближения, причем число n лопаток 9 корпуса 10 равно числу лопаток 8 рабочего колеса 7.

Жидкостно-кольцевая машина, содержащая корпус, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо на неподвижном распределительном полом валу с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой выходной патрубки, при этом корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя, отличающаяся тем, что на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположены жестко закрепленные радиальные лопатки с углом наклона и длиной, определяемыми по формулам:

соответственно, где ε - эксцентриситет;

R - радиус корпуса;

r - радиус рабочего колеса,

причем число лопаток n корпуса равно числу лопаток рабочего колеса.