ВАКУУМНЫЙ ГИДРОКОЛЬЦЕВОЙ НАСОС

ВАКУУМНЫЙ ГИДРОКОЛЬЦЕВОЙ НАСОС


RU (11) 2240445 (13) C2

(51) 7 F04C7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002129832/06 
(22) Дата подачи заявки: 2002.11.05 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.11.05 
(45) Опубликовано: 2004.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2056537 C1, 20.03.1996. SU 489870 A, 04.02.1976. SU 1742515 A1, 23.06.1992. US 2098244 A, 06.02.1936. DE 520399 A1, 17.06.1931. 
(72) Автор(ы): Камышанченко Н.В. (RU); Рыжков Владимир Иванович (UA); Рыжков Иван Владимирович (UA); Чеканов Н.А. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Белгородский государственный университет (RU) 
Адрес для переписки: 308015, г.Белгород, ул. Победы, 85, БелГУ, Т.М. Токтаревой 

(54) ВАКУУМНЫЙ ГИДРОКОЛЬЦЕВОЙ НАСОС

Изобретение относится к области вакуумной техники, в частности к вакуумным жидкостно-кольцевым насосам, и может быть использовано в химической промышленности, сельском хозяйстве и других областях, где требуется отсасывание воздуха или газов. Вакуумный гидрокольцевой насос содержит установленный с возможностью вращения цилиндрический корпус с рабочей жидкостью, эксцентрично размещенную в нем крыльчатку, неподвижный газораспределительный патрубок, разделенный на входной и выходной каналы. Вращение через шкив сообщается крыльчатке, содержащей полый вал с расположенными в каждой секторной ячейке окнами. Газораспределительный патрубок расположен внутри полого вала. Рабочая жидкость уплотняет зазоры между валом крыльчатки и газораспределительным патрубком и передает вращение от крыльчатки к корпусу. Снижается входное давление, повышается кпд и экономичность при изготовлении и эксплуатации за счет снижения мощности электрического двигателя и уменьшения габаритов и веса станины. 2 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области вакуумной техники, в частности к вакуумным жидкостно-кольцевым насосам, и может быть использовано в химической промышленности, сельском хозяйстве и других областях, где требуется отсасывание воздуха или газов.

Известен вакуумный водокольцевой насос, включающий в себя корпус, крыльчатку, внутри полого вала которой соосно размещен неподвижно закрепленный патрубок, разделенный диафрагмой на входной и выходной каналы (US 2098244 А, 06.02.1936, F 04 С 7/00).

При всех своих достоинствах, таких как технологичность, конструктивная простота, надежность и высокая скорость откачки, все без исключения существующие жидкостно-кольцевые насосы имеют два принципиальных недостатка: низкий кпд ( 0,2-0,4) и высокое предельное давление на входе (р2,7-9,3 кПа), которые обусловлены одной и той же причиной - большими потерями мощности на вязкое трение при вращении рабочей жидкости в неподвижном корпусе (до 70% на воде).

Это, во-первых, непосредственно снижает кпд и, во-вторых, не дает возможности применять жидкости с низким равновесным давлением, например вакуумные масла, у которых вязкость, как правило, в 100-300 раз больше, чем у воды.

Известна жидкостно-кольцевая машина, принятая в качестве ближайшего аналога, включающая в себя приводимый во вращение от электродвигателя цилиндрический корпус с рабочей жидкостью, эксцентрично размещенное в нем на полом неподвижном валу с возможностью вращения рабочее колесо, входной и выходной каналы (RU 2056537 С1, 20.03.1996, F 04 С 7/00). При вращении корпуса постоянно поступающая в него рабочая жидкость образует жидкостное кольцо, приводящее во вращение рабочее колесо, состоящее из двух торцевых дисков и жестко соединенных с ними радиальных плоских лопаток, снабженных уплотнительными элементами для уплотнения зазора между лопатками и неподвижным полым валом, причем каждый уплотнительный элемент состоит из вставки, поджатой волнистой пружиной. В этой машине значительно снижены потери от трения жидкости, однако затрачивается значительное время от начала вращения корпуса до начала отсоса и требуются существенные энергозатраты на раскручивание корпуса и постоянно поступающей рабочей жидкости. Кроме того, необходима высокая степень чистоты обработки наружной поверхности неподвижного вала и регулярная замена уплотняющих элементов. Дополнительные затраты энергии необходимы также на постоянный подвод и отвод рабочей жидкости, а средства контроля за ее количеством усложняют конструкцию.

Задачей изобретения является упрощение конструкции с одновременным сокращением энергозатрат и повышением кпд насоса до 0,8, и сопровождающимися снижением предельного давления на входе до р=10-2-1 Па.

Поставленная задача решена в вакуумном гидрокольцевом насосе, содержащем установленный с возможностью вращения цилиндрический корпус с рабочей жидкостью, эксцентрично размещенную в нем крыльчатку, неподвижный газораспределительный патрубок, разделенный на входной и выходной каналы, согласно изобретению, вращение через шкив сообщается крыльчатке, содержащей полый вал с расположенными в каждой секторной ячейке окнами, газораспределительный патрубок расположен внутри полого вала, рабочая жидкость уплотняет зазоры между валом крыльчатки и газораспределительным патрубком и передает вращение от крыльчатки к корпусу.

Такое конструктивное изменение приводит к тому, что при работе насоса крыльчатка, гидрокольцо и корпус вращаются практически с одинаковой угловой скоростью (небольшое проскальзывание создается только трением в шарикоподшипниках вала корпуса). Благодаря этому общие потери на трение снижаются с 70% до 12-20%, при этом кпд возрастает до 0,8-0,85 и появляется возможность использовать в качестве рабочих жидкостей вакуумные масла с равновесным давлением p10 -3-10-4 Пa, что позволяет снизить давление на входе вакуумного гидрокольцевого насоса (ВГН) до р10 -2-1 Па.

Таким образом, отличительными признаками насоса являются следующие:

- вращение от двигателя через шкив передается крыльчатке, а от нее за счет вязкого трения рабочей жидкости - установленному с возможностью вращения вокруг собственной оси корпусу насоса, в результате крыльчатка, рабочая жидкость и корпус вращаются практически с одинаковой скоростью;

- внутри полого вала крыльчатки соосно размещается газораспределительный патрубок, закрепленный на станине неподвижно и разделенный диафрагмой на входной и выходной каналы;

- вместо уплотняющих элементов в качестве гидрозатвора для уплотнения используется рабочая жидкость; 

- конструкция крыльчатки, которая выполнена из радиальных лопаток, жестко закрепленных на полом валу, причем в каждой секторной ячейке имеются окна, расположенные напротив окон в газораспределительном патрубке.

На фиг.1 показан вид сверху (разрез Б-Б) вакуумного гидрокольцевого насоса.

На фиг.2 показан вид спереди (разрез А-А) вакуумного гидрокольцевого насоса.

Насос состоит из корпуса 1 с рабочей жидкостью, установленного с возможностью вращения на валу 2, который закреплен в подшипнике 3 станины (на чертеже не показано). Полый вал 4 крыльчатки 5 закреплен в подшипнике 6 станины. Оси валов 2 и 4 параллельны, и крыльчатка 5 размещается в корпусе 1 с некоторым эксцентриситетом.

Внутри полого вала 4 крыльчатки 5 соосно размещается газораспределительный патрубок 7, разделенный продольной диафрагмой 8 на входной канал 9 и выходной канал 10. Патрубок 7 закреплен на станине неподвижно. В каждой секторной ячейке 11 крыльчатки 5 имеются окна 12, а на патрубке 7 напротив окон 12 расположено окно 13 и окно 14. Для привода в движение крыльчатки установлен шкив 15. Для предотвращения подсоса газа через полый вал крыльчатки предназначен гидрозатвор 16.

Насос вакуумный работает следующим образом.

Крыльчатка 5 приводится во вращение через шкив 15. При вращении крыльчатки 5 рабочая жидкость (на фиг.2 показана пунктирной линией) за счет вязкого трения передает вращение корпусу 1 и таким образом в стационарном режиме крыльчатка 5, рабочая жидкость (гидрокольцо) и корпус 1 вращаются практически с одинаковой угловой скоростью. Небольшое проскальзывание корпуса 1 обусловлено только трением в шарикоподшипнике 3. По мере вращения крыльчатки 5 каждая секторная ячейка 11 периодически погружается в рабочую жидкость, а затем выходит из нее.

В фазе выхода секторной ячейки 11 из рабочей жидкости через окно 13 и окно 12 происходит всасывание газа, а в фазе погружения через окно 12 и окно 14 - выталкивание. Подсос газа через полый вал 4 крыльчатки 5 предотвращается гидрозатвором 16. В данной конструкции рабочая жидкость кроме основной функции гидропоршня также смазывает и уплотняет зазоры между валом крыльчатки и газораспределительным патрубком и осуществляет кинематическую связь между крыльчаткой и корпусом.

Таким образом, данное устройство по принципу действия представляет собой вакуумный гидрокольцевой насос со всеми его положительными качествами. Но по сравнению с существующими модификациями таких насосов предлагаемый ВГН имеет ряд существенных преимуществ:

1. Экономичность за счет снижения потерь на вязкое трение 0,8. 

2. Конструктивную и технологическую простоту за счет отсутствия клапанов, сальников и более низких требований точности при изготовлении и сборке.

3. Более низкое входное давление р10 -2-1 Па за счет использования вакуумных масел в качестве рабочей жидкости.

4. В 3-4 раза меньшую металлоемкость за счет снижения необходимой мощности электрического двигателя и уменьшения габаритов и веса станины.

5. Более низкую стоимость изготовления и эксплуатации.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Вакуумный гидрокольцевой насос, содержащий установленный с возможностью вращения цилиндрический корпус с рабочей жидкостью, эксцентрично размещенную в нем крыльчатку, неподвижный газораспределительный патрубок, разделенный на входной и выходной каналы, отличающийся тем, что вращение через шкив сообщается крыльчатке, содержащей полый вал с расположенными в каждой секторной ячейке окнами, газораспределительный патрубок расположен внутри полого вала, рабочая жидкость уплотняет зазоры между валом крыльчатки и газораспределительным патрубком и передает вращение от крыльчатки к корпусу.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru