жидкостно-кольцевой вакуумный насос

Формула изобретения

Жидкостно-кольцевой вакуумный насос, содержащий корпус, эксцентрично размещенное в нем с зазором и с возможностью вращения полое рабочее колесо с лопатками, образующими рабочие камеры, и распределительный полый вал с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другого - выходной патрубки, при этом на валу с эксцентриситетом размещены неподвижные части подшипников, в которых выполнены каналы подвода и отвода жидкости, корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя и с образованием жидкостного кольца, рабочее колесо установлено на валу на подшипниках свободно и выполнено из двух торцевых дисков и жестко соединенных с ними радиальных плоских лопаток, снабженных уплотнительными элементами, расположенными со стороны вала, отличающийся тем, что вал установлен на внутренних эксцентричных втулках, размещенных во внешних эксцентричных втулках, находящихся в неподвижных частях подшипников, подвижные части которых закреплены в корпусе, а втулки имеют возможность независимого поворота относительно друг друга в неподвижных частях подшипников посредством механических передач, выполненных в виде рычажных передач с возможностью перемещения полого вала по вертикальной оси и регулирования эксцентриситета между полым валом и корпусом в процессе работы насоса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно к жидкостно-кольцевым насосам. Предлагаемая конструкция позволяет упростить регулирование эксцентриситета между валом и корпусом жидкостно-кольцевого вакуумного насоса.

В качестве аналогов выбраны.

1. Жидкостно-кольцевой компрессор, содержащий корпус с торцовыми крышками и нагнетательными патрубками, эксцентрично установленный в нем ротор и съемные элементы с нагнетательными окнами, причем нагнетательные патрубки выполнены съемными и служат съемными элементами (SU 787728, 15.12.1980. F04C 19/00).

2. Жидкостно-кольцевая машина, содержащая корпус с фланцами, торцовыми крышками с впускными и выпускными окнами и эксцентрично установленное в корпусе лопастное рабочее колесо, торцовые крышки закреплены на фланцах корпуса посредством шпилек, расположенных в отверстиях крышек и фланцев, и гаек, причем отверстия во фланцах выполнены в виде профилированных прорезей, крышки установлены с возможностью смещения относительно корпуса, снабжена регулировочными элементами, в торцовых крышках выполнены направляющие проточки, а прорези имеют прямолинейные участки шириной, равной диаметру шпилек, при этом оси симметрии по меньшей мере двух отверстий, каждое из которых выполнено в противоположных крышках напротив друг друга, перпендикулярны продольным осям направляющих проточек и лежат в диаметральной плоскости, проходящей через продольные оси корпуса и колеса, оси симметрии прорезей параллельны диаметральной плоскости, а регулировочные элементы установлены в направляющих проточках с возможностью упора в шпильки. Регулировочные элементы выполнены в виде винтов со стопорными гайками, в свою очередь винты выполнены коническими, а поперечное сечение прорезей имеет I-образную форму с верхними участками в виде пазов, боковые поверхности которых имеют форму концентрических цилиндрических поверхностей с центрами кривизны, совмещенными с центрами крышек, а ширина пазов равна диаметру шпилек, причем с целью упрощения конструкции оси симметрии совмещены с диаметральной плоскостью, а прорези выполнены в виде криволинейных пазов, боковые поверхности которых имеют форму концентрических цилиндрических поверхностей с центрами кривизны, совмещенными с центрами крышек, а ширина пазов равна диаметру шпилек, прорези выполнены в виде пазов с плоскими боковыми поверхностями, причем ширина пазов равна диаметру шпилек, а боковые поверхности ориентированы под углом к диаметральной плоскости, она снабжена зажимами для взаимной фиксации крышек и фланцев (SU 1681052 A1, 30.09.1991. F04C 7/00, 19/00).

Недостатками приведенных конструкций являются в первом случае невозможность переналадки жидкостно-кольцевой машины на различные режимы работы без ее остановки, а также трение вращающейся жидкости о неподвижный корпус, что вызывает дополнительные потери мощности и как следствие уменьшение коэффициента полезного действия жидкостно-кольцевой машины, а во втором случае сложность конструкции и необходимость выполнения большого объема операций при регулировании эксцентриситета между валом и корпусом на разные режимы работы, а также трение жидкости о неподвижный корпус.

В качестве ближайшего аналога принята жидкостно-кольцевая машина, 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 другой - 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, причем рабочее колесо с внешней стороны вала установлено на подшипниках свободно и выполнено из двух торцовых дисков и жестко соединенных с ними радиальных плоских лопаток, снабженных уплотнительными элементами, расположенными со стороны вала (RU 2056537 C1, 20.03.1991. F04C 7/00, F04C 19/00).

Недостатком приведенной жидкостно-кольцевой машины, при снижении трения жидкости о корпус за счет вращающегося корпуса, является отсутствие конструктивной возможности регулирования эксцентриситета между валом и корпусом машины на разные режимы во время работы.

Техническая задача - создать конструкцию жидкостно-кольцевого вакуумного насоса с возможностью регулирования эксцентриситета между валом и корпусом, обеспечивающую простоту действий и сокращение объема выполняемых при этом операций.

Решение технической задачи заключается в том, что жидкостно-кольцевой вакуумный насос содержит корпус, эксцентрично размещенное в нем с зазором и с возможностью вращения полое рабочее колесо с лопатками, образующими рабочие камеры, и распределительный полый вал с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой - 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 для образования жидкостного кольца, рабочее колесо установлено на валу на подшипниках и выполнено из двух торцовых дисков и жестко соединенных с ними радиальных плоских лопаток, снабженных уплотнительными элементами, расположенными со стороны вала, причем полый вал установлен на внутренних эксцентричных втулках, размещенных во внешних эксцентричных втулках, находящихся в неподвижных частях подшипников, подвижные части которых закреплены в корпусе. Втулки имеют возможность независимого поворота относительно друг друга в неподвижных частях подшипников посредством механических передач, выполненных в виде рычажных механизмов, что приводит к перемещению полого вала по вертикальной оси, т.е. к регулированию эксцентриситета между полым валом и корпусом в процессе работы жидкостно-кольцевого вакуумного насоса.

На фиг.1 изображен жидкостно-кольцевой вакуумный насос, продольный разрез; на фиг.2 изображено сечение А-А; на фиг.3 узел I на фиг.2; на фиг.4 изображена часть волнистой пружины в продольной плоскости (на фиг.3 она показана в сечении); на фиг.5 изображено сечение Б-Б механизма регулирования эксцентриситета между валом и корпусом (рычажный механизм не показан), на фиг.6 изображен вид В на фиг.1.

Конструкция предлагаемого жидкостно-кольцевого вакуумного насоса (фиг.1) содержит корпус 1, закрепленный на подшипниках 2 и имеющей шкив 3 для привода его во вращение. В неподвижных частях 4 подшипников 2 установлены внешние эксцентричные втулки 5, внутри которых расположены внутренние эксцентричные втулки 6. Неподвижные части 4 подшипников 2 втулок 5 и 6 связаны механическими передачами, выполненными в виде рычажных механизмов 7. Распределительный полый вал 8 установлен во внутренних эксцентричных втулках 6. В корпусе 1 на валу 8 при помощи подшипников 9 закреплено рабочее колесо 10 так, что оно может вращаться. Полый вал 8 имеет всасывающий канал 11 и нагнетательный канал 12, между которыми на длине рабочего колеса 10 установлена герметичная перегородка 13. На этой же длине на поверхности полого вала 8 имеются впускные окна 14, соединяющие всасывающий канал 11 с рабочими камерами 15, и выпускные окна 16, соединяющие рабочие камеры 15 с нагнетательным каналом 12. Рабочие камеры 15 образуются цилиндрической поверхностью полого вала 8, лопатками 17 рабочего колеса 10 и свободной поверхностью 18 жидкостного кольца 19. Рабочее колесо 10 состоит из лопаток 17, скрепленных с двумя дисками 20, в которых размещены подвижные части подшипников 9. Лопатки 17 скреплены с дисками 20 жестко и герметично. Для уплотнения зазора между лопатками 17 и полым валом 8 у каждой лопатки 17 имеется вставка 21 из антифрикционного материала, которая поджата к полому валу 8 волнистой пружиной 22 на всей длине лопатки 17. Вставка 21 может свободно перемещаться в радиальном направлении в пазу лопатки 17 под действием пружины 22. Электродвигатель 23 через клиноременную или цепную передачу передает вращение шкиву 3 корпуса 1. Для предотвращения попадания жидкости в подшипники 2 установлены уплотнения 24. Если в качестве подшипников используются резиновые подшипники скольжения, работающие на воде, и рабочей жидкостью насоса является вода, то устанавливаются уплотнения 25. Неподвижные части 4 имеют канал 26 и 27 для подвода жидкости и контроля за ее количеством. Неподвижные части 4 жестко закреплены на стойках 28, которые, в свою очередь, прикреплены к основанию 29 и верхней пластине 30, создающим жесткую раму всего насоса. На цилиндрической внутренней поверхности корпуса жестко закреплены радиальные лопатки на длине от торца корпуса до торцов диска 20. Между ними и торцами дисков 20 имеется зазор.

Жидкостно-кольцевой насос работает следующим образом. От электродвигателя 23 вращение через шкив 3 передается корпусу 1. Постоянно поступающая жидкость по каналу 26 создает внутри корпуса 1 жидкостное кольцо 19 со свободной поверхностью 18. За счет эксцентриситета между осью вращения корпуса 1 и положением оси полого вала 8 свободная поверхность 18 жидкости подходит до соприкосновения с внешней поверхностью полого вала 8 в верхней части, как это показано на фиг.2. Вращающееся жидкостное кольцо заставляет рабочее колесо 10 вращаться в ту же сторону, что и корпус 1. Проскальзыванию жидкостного кольца относительно корпуса препятствует радиальные лопатки. При вращении рабочего колеса 10 на правой половине (фиг.2) между лопатками 17 рабочего колеса 10, внешней поверхности полого вала 8 и свободной поверхностью 18 жидкостного кольца 19 образуются рабочие камеры 15, объем которых непрерывно растет от нуля до максимума при повороте рабочего колеса на 180°. Вследствие того, что камеры 15 через впускное окно 14 связаны с всасывающим каналом 11, происходит непрерывное их заполнение газом, поступающим по каналу 11. Начиная с нижней точки, объем рабочих камер 15 начинает непрерывно уменьшаться так, что сжимаемый газ из рабочих камер 15 через впускные окна 16 поступает в нагнетательный канал 12. Через впускные окна 16 поступает не только газ, но частично и жидкость, вследствие чего газ из канала 12 поступает в узел отделения жидкости. Регулирование эксцентриситета между валом и корпусом осуществляется механическими передачами в виде рычажных механизмов 7, состоящих из внешних 5 и внутренних 6 эксцентричных втулок, установленных на противоположных сторонах полого вала 8 и основании 29. В результате чего происходит поворот эксцентричных втулок 5 и 6 в противоположные стороны в плоскости неподвижных частей 4 подшипников 2 и перемещение полого вала 8 вдоль вертикальной оси вала вверх или вниз, в зависимости от направления поворота эксцентричных втулок 5 и 6, что позволяет регулировать эксцентриситет между валом и корпусом в процессе работы жидкостно-кольцевого вакуумного насоса.