Жидкостно-кольцевая машина
Авторы патента:
Использование: в компрессоростроении и вакуумной технике. Сущность: в жидкостно-кольцевой машине сопряженные участки торцевых поверхностей ступицы колеса и торцевых поверхностей торцевых крышек перед окнами всасывания выполнены профилированными по конической поверхности. Угол между профилированными поверхностями и плоскостью всасывающих окон выбран из диапазона = 0-90o. 5 ил.
Изобретение относится к компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно, к жидкостно-кольцевым насосам и компрессорам.
Известен жидкостно-кольцевой вакуум-насос, содержащий корпус с рабочим колесом и торцевыми крышками, в котором на ступице рабочего колеса выполнены кольцевые цилиндрические буртики, входящие в соответствующие выемки торцевых крышек с образованием между сопряженными поверхностями заданных зазоров. (а. с. N 361310, кл. F 04 C 7/00, 1973). Недостатками указанной конструкции являются: низкий КПД при давлении меньше 20 кПа от потерь давления во всасывающих окнах из-за их перекрытия уплотнительной жидкостью, выходящей из торцевых зазоров между ступицей колеса и торцевыми крышками; сложность конструкции. Наиболее близкой по технической сущности является жидкостно-кольцевая машина (ЖКМ), содержащая корпус, торцевые крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, эксцентрично размещенное в корпусе рабочее колесо (Фролов Е. С. и др. Механические вакуумные насосы.- М.: Машиностроение, 1989, с.197, рис.136). Недостатками этой конструкции являются: низкий КПД при давлении меньше 20 кПа от потерь давления во всасывающих окнах из-за их перекрытия уплотнительной жидкостью, выходящей из торцевых зазоров между ступицей колеса и торцевой крышкой; низкий КПД при давлении меньше 20 кПа из-за значительных перетечек газа с нагнетания на всасывание на торцевых поверхностях ступицы колеса; большой расход жидкости на уплотнение торцевых поверхностей ступицы колеса. Техническая задача изобретения - повышение КПД ЖКМ при давлении меньше 20 кПа; уменьшение расхода уплотнительной жидкости. Поставленная задача в жидкостно-кольцевой машине, содержащей корпус, торцевые крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, эксцентрично размещенное в корпусе рабочее колесо, достигается выполнением сопряженных участков торцевых поверхностей торцевых крышек таким образом, чтобы уплотнительная жидкость выходила из зазоров между указанными поверхностями под некоторым углом к плоскостям всасывающих окон. Известно (там же), что ЖКМ имеет низкий КПД при давлении меньше 20 кПа из-за потерь производительности от перетечек газа с нагнетания на всасывание по торцевым поверхностям ступицы колеса. Для уменьшения величины этих перетечек в зазоры между ступицей колеса и торцевыми крышками подается уплотнительная жидкость. Однако, выходя из этих зазоров, жидкость образует пленку, перекрывающую всасывающие окна. На фиг.1,2 представлена жидкостно-кольцевая машина - ЖКМ, которая содержит корпус 1, торцевые крышки 2 с всасывающими и нагнетательными окнами 3 и 4, эксцентрично размещенное рабочее колесо 5 со ступицей 8 и лопатками 6 на валу 7. По каналу 16 к ступице колеса подается уплотнительная жидкость. На фиг, 3 представлен фрагмент ЖКМ. В зазоры между ступицей колеса 8 и торцевыми крышками 2 подается уплотнительная жидкость, которая, выходя из этих зазоров, образует пленку, перекрывающую всасывающие окна 3. На фиг.4 представлен фрагмент ЖКМ. Сопряженные участки торцевой поверхности ступицы колеса 10 и торцевой поверхности торцевой крышки 11 перед окном всасывания 3 выполнены профилированными по конической поверхности. Уплотнительная жидкость при этом отклоняется от плоскости окна всасывания 12 на угол . Под основными потерями давления во всасывающих окнах понимаются: 1 - Pрас - потери на быстрое расширение газа в момент открытия всасывающего окна; 2 - Pпл - потери от гидравлического сопротивления движению газа пленкой уплотнительной жидкости, выходящей из торцевых зазоров между ступицей колеса и торцевыми крышками. Уменьшение КПД ЖКМ от суммарных потерь давления во всасывающих окнах равно 5-6%. Расчет потерь давления проводится согласно методике (Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.- М.: Госэнергоиздат, 1960). Pпот = Pрас + Pпл , где - коэффициент местного сопротивления; г -плотность всасываемого газа; Vг - скорость газа в окне всасывания. Pпл= жv2ж/2 гдеж - плотность уплотнительной жидкости;
Vж - скорость уплотнительной жидкости в зазоре;
Pвс - давление всасывания.
где
Pо - давление уплотнительной жидкости на входе в зазор, обычно Pо = 1,5 105 Па;
Г1 - наружный радиус ступицы;
Г - текущий радиус. Тогда
Из последнего уравнения очевидно, что Pрас целиком определяется давлением всасывания, и, следовательно, при низких давлениях (Pвс < 20кПа для ЖКМ) Pрас можно пренебречь, что соответствует результатам экспериментов. Окончательно:
. Результаты расчета представлены на фиг.5, из которой очевидно, что величина потерь от гидравлического сопротивления движения газа пленкой уплотнительной жидкости Pпл, даже при завышенных оценочных значениях, сопоставима с величиной Pвс, что приводит к снижению КПД ЖКМ при давлении меньше 20 кПа. Для уменьшения влияния пленки жидкости на процесс всасывания достаточно отклонить движение жидкости от радиального направления в плоскости окна всасывания. Для этого сопряженные участки торцевых поверхностей ступицы колеса и торцевых поверхностей крышек выполняются по некоторым поверхностям, например, коническим. Влияние пленки будет уменьшаться при увеличении - угла выхода жидкости из зазора между описанными поверхностями, так как увеличится площадь поверхности для прохождения газа в ячейку колеса, заключенной между пленкой жидкости и торцевой крышкой. Максимальное значение угла ограничено 90oC, соответствующее выполнению втулки колеса в виде цилиндра. Жидкостно-кольцевая машина работает следующим образом. При вращении колеса 5 образуется жидкостное кольцо. На стороне всасывания жидкость проходит между лопатками 6 колеса 5 к корпусу 1 и происходит всасывание газа через всасывающие окна 3. На стороне сжатия жидкость выходит между лопатками 6 в колесо 5 и выталкивает газ в нагнетательное окно 4. По торцевой поверхности ступицы 8 колеса 5 часть газа перетекает с нагнетания на всасывание. Для уменьшения перетечек газа с нагнетания на всасывание на торцевые поверхности ступицы колеса подается уплотнительная жидкость. Выполнение сопряженных участков торцевых поверхностей ступицы колеса и торцевых поверхностей торцевых крышек перед окнами всасывания профилированными по конической поверхности с углом между профилированными поверхностями и плоскостью всасывающих окон, выбираемым из диапазона = 0-90o, приводит к увеличению КПД ЖКМ на 5-6%.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Похожие патенты:
Насосная установка // 2103554
Изобретение относится к вакуумной технике, конкретно к жидкостно-кольцевым вакуумным насосам
Жидкостно-кольцевая машина // 2101572
Изобретение относится к компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно к жидкостнокольцевым насосам и компрессорам
Насос вакуумный водокольцевой // 2096663
Изобретение относится к области комрессоростроения и может быть использовано в химической промышленности, сельском хозяйстве и других областях, где требуется отсасывание воздуха, газов механически чистых и загрязненных
Изобретение относится к способам откачки газов и паров из вакуумируемых объектов, например из систем конденсации дистиллятных паров установок вакуумной ректификации, вакуумной сушки, плавки металлов и т.п
Жидкостно-кольцевая машина // 2065998
Изобретение относится к компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно к жидкостно-кольцевым насосам и компрессорам
Жидкостно-кольцевая машина // 2062359
Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в жидкостно-кольцевых машинах, находящих применение в химической, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей, текстильной, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности и сельского хозяйства, например в доильных установках
Жидкостно-поршневой роторный вакуум-насос // 2014501
Насосная установка // 2103554
Изобретение относится к вакуумной технике, конкретно к жидкостно-кольцевым вакуумным насосам
Жидкостно-кольцевая машина // 2101572
Изобретение относится к компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно к жидкостнокольцевым насосам и компрессорам
Насос вакуумный водокольцевой // 2096663
Изобретение относится к области комрессоростроения и может быть использовано в химической промышленности, сельском хозяйстве и других областях, где требуется отсасывание воздуха, газов механически чистых и загрязненных
Изобретение относится к способам откачки газов и паров из вакуумируемых объектов, например из систем конденсации дистиллятных паров установок вакуумной ректификации, вакуумной сушки, плавки металлов и т.п
Жидкостно-кольцевая машина // 2065998
Изобретение относится к компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно к жидкостно-кольцевым насосам и компрессорам
Жидкостно-кольцевая машина // 2062359
Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в жидкостно-кольцевых машинах, находящих применение в химической, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей, текстильной, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности и сельского хозяйства, например в доильных установках
Жидкостно-поршневой роторный вакуум-насос // 2014501
Жидкостно-кольцевая машина // 2104413
Изобретение относится к компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно, к жидкостнокольцевым насосам и компрессорам