Водокольцевая машина

Использование: в различных отраслях промышленности, например в сельском хозяйстве в системах машинного доения. Технический результат: снижение гидромеханических и объемных потерь и регулирование производительности. Сущность полезной модели: содержит корпус, торцовые крышки с каналами подвода и отвода носителя (газа или воздуха), эксцентрично размещенное в корпусе рабочее колесо с лопастями изогнутого профиля с углом изгиба =15°...30°, кольцевые многорядные уплотнители с прижимами, а на входном патрубке канала подвода - вентиль с фильтром, при этом муфтовое соединение электропривода выполнено упругим. Положительный результат: повышение эксплуатационных показателей и ресурса работы. 1 п.ф-лы, 4 илл.

Водокольцевая машина относится к области вакуумного и компрессорного машиностроения, а именно к водо- и жидкостно-кольцевым вакуумным насосам и может быть использована в различных отраслях промышленности: в химической, металлургической, целлюлозно-бумажной, пищевой, а также в сельском хозяйстве в системах машинного доения.

Известна жидкостно-кольцевая машина по авт. свид. SU №1710840 А1, 5 F04C 7/00, 19/00, приор. 1990.02.23, опубл. 1992.02.07, содержащая корпус, торцовые крышки с всасывающими и нагнетательными окнами и установленное в полости корпуса рабочее колесо со ступицей и лопатками.

Другим аналогом является жидкостно-кольцевая машина по свид. на полезную модель RU №9903 U1, приор. 1998.07.29, опубл. 1999.05.12, 6 F04C 7/00, F04B 37/16, содержащая корпус с торцовыми крышками, в которых выполнены нагнетательные и всасывающие окна и эксцентрично размещенное в корпусе рабочее колесо с лопатками.

Аналоги имеют одинаковые недостатки. Выполнение лопаток рабочего колеса прямыми в периферийной части приводит к вихреобразованию при взаимодействии лопаток с жидкостным кольцом, увеличивая при этом энергетические затраты и снижая эффективности работы в целом.

В качестве прототипа выбрана жидкостно-кольцевая машина по патенту RU №2101572 С1, 6 F04C 7/00, 19/00, приор. 1995.09.12, опубл. 1998.01.10.

Общими признаками заявляемой водокольцевой машины и прототипа является наличие корпуса, торцовых крышек с каналами подвода и отвода

носителя (газа или воздуха), эксцентрично размещенного в корпусе рабочего колеса, вал которого соединен через муфту с электродвигателем.

В прототипе достигается повышение КПД за счет подбора оптимальных размеров диаметра и ширины рабочего колеса.

Однако, особенности конструктивного исполнения деталей и узлов влияют на эффективность работы водо- и жидкостно-кольцевых машин. Так, например, выполнение лопастей рабочего колеса машин с углами между касательной к средней линии лопасти и касательной к окружности колеса до значений 90°...140° в режимах высокого вакуума ведет к уменьшению производительности машины из-за снижения скорости в безлопастном пространстве, вихреобразованию и износу рабочих поверхностей фрикционных элементов конструкции.

Использование кольцевой сальниковой набивки с буксами без возможности производить регулирование их поджима не обеспечивает необходимого уровня утечек на валу (объемных потерь) и ограничивает эксплуатационный ресурс, что влияет на КПД и эффективность работы машины.

Отсутствие в известных жидкостно-кольцевых машинах вентиля и фильтра по каналу подачи носителя не дает возможности изменят требуемые режимы работы и, следовательно, снижает эффективность работы.

Конструктивное же выполнение муфтового соединения вала с электродвигателем влияет на эксплуатационные характеристики машины - плавный пуск в ход и останов.

В целом все эти недостатки снижают эффективность работы известных водо- и жидкостно-кольцевых машин, ограничивают область их использования и ресурс работы.

В основу заявляемого технического решения поставлена задача - повышение эффективности работы водокольцевой машины и увеличение ее эксплуатационного ресурса.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой водокольцевой машины являются:

а) снижение гидромеханических потерь на вихреобразование и трения о жидкостное кольцо, достигаемых за счет нового конструктивного выполнения лопастей рабочего колеса, что в целом повышает эффективность работы водокольцевой машины;

б) ликвидация утечек на валу (объемных потерь) за счет использования многорядных кольцевых уплотнителей с прижимами, что приводит к увеличению ресурса эксплуатации водокольцевой машины;

в) регулирование подачи очищенного от посторонних частиц носителя посредством вентиля с фильтром для обеспечения требуемого режима работы водокольцевой машины:

г) осуществление плавного пуска в ход водокольцевой машины за счет использования в электроприводе упругого муфтового соединения с пальцевыми демпфирующими элементами.

Для достижения технического результата в водокольцевой машине, содержащей корпус, торцовые крышки с каналами подвода и отвода носителя (газа или воздуха), эксцентрично размещенное в корпусе рабочее колесо с лопастями, вал которого соединен через муфту с электродвигателем, согласно изобретению предусмотрено следующее: периферийные части лопастей рабочего колеса выполнены изогнутыми против направлении вращения с образованием угла изгиба в диапазоне значений =15°...30° с утолщением овальной формы на конце, в торцовых крышках корпуса установлены многорядные кольцевые уплотнители с прижимами, а на входном патрубке канала подвода установлен вентиль с фильтром, при этом муфтовое соединение электропривода выполнено упругим с использованием резиновых элементов со стопором.

Новые конструктивные детали и узлы: вентиль с фильтром, кольцевые уплотнители вала, прижимы, резиновые элементы (пальцы) муфты, стопор.

Новые особенности конструктивного выполнения деталей и узлов:

- лопасти в рабочем колесе у основания выполнены радиальными, а на конце с утолщением овальной формы, и их периферийные части

изогнуты против направления вращения с углом изгиба в диапазоне значений =15°...30°;

- уплотнители вала - многорядные кольцевые с прижимами;

- муфтовое соединение выполнено упругим с использованием резиновых элементов (пальцев) и стопора.

Новые функциональные связи, взаимное расположение, взаимодействие деталей и узлов:

- вентиль с фильтром установлены на входном патрубке канала подвода носителя;

- кольцевые уплотнители вала закреплены в торцовых крышках;

- многорядные кольцевые уплотнители вала прижаты прижимами.

Рабочее колесо, имеющее лопасти, изогнутые в периферийной части и утолщения овальной формы на конце, позволяет уменьшить гидромеханические потери из-за вихреобразования и трение о жидкостное кольцо.

Вентиль с фильтром на входном патрубке канала подвода позволяет регулировать подачу носителя с механической очисткой.

Упругое муфтовое соединение вала с электродвигателем обеспечивает плавный пуск и останов водокольцевой машины.

Многорядные кольцевые уплотнители с прижимами не требуют дополнительного ухода, имеют увеличенный срок службы из-за высоких антифрикционных свойств, что улучшает эксплуатационные характеристики и повышает ресурс работы машины.

Перечисленные новые конструктивные детали и узлы, их расположение, взаимосвязь и взаимодействие между собой, а также новое конструктивное выполнение лопастей рабочего колеса позволяют решить поставленную задачу.

Заявляемая водокольцевая машина поясняется описанием и чертежами.

Фиг.1 - водокольцевая машина в поперечном разрезе;

Фиг.2 - водокольцевая машина в продольном разрезе;

Фиг.3 - форма выполнения лопастей рабочего колеса;

На чертежах обозначено следующее:

1 - корпус;

2 - входной патрубок;

3 - выходной патрубок;

4 - торцовые крышки;

5 - всасывающие окна;

6 - нагнетающие окна;

7 - рабочее колесо;

8 - лопасти;

9 - вал;

10 - кольцевые уплотнители;

11 - прижимы.

Водокольцевая машина содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2 и 3. Стороны корпуса закрыты торцовыми крышками 4. В них выполнены всасывающие и нагнетательные окна 5 и 6, соединенные с соответствующими входными и выходными патрубками 2 и 3, образуя каналы подвода и отвода носителя. На входном патрубке 2 канала подвода носителя установлен вентиль с фильтром (на фиг.1 не показано).

В корпусе 1 установлен вал 9 с рабочим колесом 7, имеющим лопасти 8 с утолщением овальной формы на конце и изогнутыми в периферийной своей части против направления вращения. Вал 9 опирается на подшипниковые опоры. В торцовых крышках 4 корпуса 1 установлены многорядные кольцевые уплотнители 10 с прижимами 11. Один конец вала 9 свободный, а другой выходит за пределы корпуса 1 и через муфту соединен с электродвигателем (на фиг.2 не показано).

Работает водокольцевая машина следующим образом.

Первоначально включают электродвигатель, приводящий во вращение вал 9 с эксцентрично закрепленным на нем рабочим колесом 7. Затем в рабочую полость корпуса 1 подается вода. При вращении вала 9 образуется

жидкостное кольцо. Наряду с этим между рабочим колесом образуется серпообразное пространство, сообщенное с всасывающими и нагнетающими окнами для подвода и отвода носителя.

В ходе работы лопасти 8 рабочего колеса 7 то погружаются во вращающееся жидкостное колесо, то выходят из него, всасывая и или сжимая газ, находящийся между соседними лопастями, и выталкивая его, тем самым, в нагнетательный канал и далее в водоотделитель (на фиг.1 не показано). В процессе работы подпитка жидкостного кольца осуществляется от дополнительного источника.

Выполнение рабочего колеса 7 с лопастями 8 изогнутого профиля и утолщением овальной формы на конце (фиг.3) из условия требуемой производительности водокольцевой машины, при которой угол изгиба периферийной части лопасти 8 рабочего колеса 7 в пределах =15°...30° при значении радиуса изгиба R _изг=A(=15°) в диапазоне значений соотношения А/В=1,6...0,6 между ее прямолинейной А и периферийной В частями. Это позволяет снизить гидромеханические потери, имеющие место при входе лопастей 8 в жидкостное кольцо, и определяется углом атаки , образованным периферийной частью лопасти (см., например, Фролов Е.С. и др. Механические вакуумные насосы. - М.: Машиностроение. 1989. с.165-204).

Использование многорядных кольцевых уплотнителей с прижимами, обладающими высокими антифрикционными свойствами и повышенным сроком службы позволяет обеспечивать герметичность вала, уменьшить потери, увеличить эксплуатационный ресурс работы и способствует повышению эффективности работы машины. Установка вентиля с фильтром на входном патрубке 2 дает возможность регулировать подачу носителя в рабочую полость машины, устанавливать требуемую производительность и режимы работы, устранять попадание в рабочую полость водокольцевой машины посторонних частиц, а следовательно, также увеличивать ее эксплуатационный ресурс.

При этом, в электроприводе машины использована упругая муфта с резиновыми демпфирующими элементами (пальцами), позволяющая осуществлять плавный пуск и останов машины, что позитивно отражается на ее эксплуатационных характеристиках.

Таким образом, заявляемая машина существенно отличается от выбранных аналогов и прототипа и позволяет обеспечить достижение положительного эффекта при ее реализации, а именно повышение эксплуатационных показателей и ресурса работы.

Водокольцевая машина выполнена на высоком техническом уровне, серийно выпускается ЗАО «ПЕНЗАГРОРЕММАШ» (фиг.4).

Источники информации

1. Авт. свид. SU №1710840 А1, 5 F04C 7/00, 19/00, приор. 1990.02.23, опубл. 1992.02.07.

2. Свидетельство на полезную модель RU №9903 U1, приор. 1998.07.29, опубл. 1999.05.12, 6 F04C 7/00, F04B 37/16,

3. Патент RU №2101572 C1, 6 F04C 7/00, 19/00, приор. 1995.09.12, опубл. 1998.01.10, прототип.

Водокольцевая машина, содержащая корпус, торцевые крышки с каналами подвода и отвода носителя (газа или воздуха), эксцентрично размещенное в корпусе рабочее колесо с лопастями, вал которого соединен через муфту с электродвигателем, отличающаяся тем, что периферийные части лопастей рабочего колеса выполнены изогнутыми против направления вращения с образованием угла изгиба в диапазоне значений =15...30°, с утолщением овальной формы на конце, в торцевых крышках корпуса установлены многорядные кольцевые уплотнители с прижимами, а на входном патрубке канала подвода установлен вентиль с фильтром, при этом муфтовое соединение электропривода выполнено упругим с использованием резиновых элементов со стопором.