Результат интеллектуальной деятельности: ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ЖИДКОСТНО-КОЛЬЦЕВАЯ МАШИНА

Изобретение относится к насосо-компрессоростроению и позволяет повысить технологичность и коэффициент полезного действия двухступенчатой жидкостно-кольцевой машины.

Аналогом является двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина, содержащая разделенные промежуточной камерой корпусы первой и второй ступеней, в которых с эксцентриситетом расположены валы с установленными на них рабочими колесами первой и второй ступеней, а также крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, причем рабочие колеса первой и второй ступени имеют одинаковые диаметры, вал первой ступени проходит через вал, выполненный полым, второй ступени, хвостовики валов связаны передачей в виде двухступенчатого редуктора, обеспечивающего различные угловые скорости на периферии рабочих колес (RU 2291320 С2).

Недостатком является большая затрачиваемая мощность на начальных режимах вакуумирования.

В качестве прототипа выбрана двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина (RU 2343316 С1), содержащая разделенные корпуса первой и второй ступеней, соединенные патрубком, в которых установлены с эксцентриситетом колеса, причем вал первой ступени проходит через полый вал второй ступени и связан с ним передачей в виде редуктора, патрубок снабжен тройником, в котором расположена электромагнитная заслонка, задающая направление движения газовой фазы, а передача дополнительно имеет электромагнитную муфту, электромагнитные муфта и заслонка управляются пневмоэлектрическим датчиком, размещенным на входе в первую ступень.

Недостатком приведенной конструкции является сложность эксплуатации, вызванная тем, что при переналадке двухступенчатой жидкостно-кольцевой машины для работы на различных степенях повышения давления необходима ее разборка для замены редуктора, а также невозможность получения заданного давления всасывания при изменении термодинамических параметров (температура откачиваемых газов и паров) технологического процесса, что снижает глубину предельного вакуума и коэффициент полезного действия двухступенчатой жидкостно-кольцевой машины.

Известно (Е.С. Фролов и др., Механические вакуумные насосы, Москва, Машиностроение, 1989, с. 192), что при проектировании двухступенчатых жидкостно-кольцевых машин окружную скорость на периферии рабочего колеса первой ступени u₁ (м/с) следует выбирать минимальной, исходя из условия получения устойчивого жидкостного кольца, а оптимальное отношение скоростей u₂/u₁=1,15…1,35 (u₂ - окружная скорость на периферии рабочего колеса второй ступени, м/с), значение которого зависит от установочной степени повышения давления (Автономова И.В. Определение промежуточного давления в двухступенчатых жидкостно-кольцевых вакуум-насосах // Изв. Вузов. Машиностроение. 1983. №3. с. 87-90). Известно, что установочная степень повышения давления , где р_н2 - давление нагнетания второй ступени; p₁ - давление всасывания первой ступени (Е.С. Фролов, И.В. Автономова, Васильев В.И. и др. «Механические вакуумные насосы». - М.: Машиностроение, с. 193). С учетом термодинамических параметров технологического процесса , где n - показатель политропы, n=1,03-1,1.

Техническая задача - создание конструкции двухступенчатой жидкостно-кольцевой машины, организующей двухступенчатый процесс вакуумирования, при котором осуществляется переналадка работы машины, заключающаяся в изменении отношения частот вращения первой и второй ступеней, в зависимости от установочной степени повышения давления, определяющей устойчивую работу на предельном вакууме.

Решение технической задачи заключается в том, что в двухступенчатой жидкостно-кольцевой машине, содержащей разделенные корпусы первой и второй ступеней, соединенные патрубком, в которых установлены с эксцентриситетом колеса, причем вал первой ступени проходит через полый вал второй ступени и связан с ним передачей, а патрубок снабжен тройником, в котором расположена электромагнитная заслонка, задающая направление движения газовой фазы, а передача дополнительно имеет электромагнитную муфту, электромагнитные муфта и заслонка управляются пневмоэлектрическим датчиком, размещенным на входе в первую ступень, согласно изобретению передача представляет собой механизм в виде двухдискового лобового вариатора с промежуточным роликом и цепной передачи, позволяющий регулировать частоту вращения второй ступени относительно первой, причем регулирование осуществляется за счет перемещения корпуса подшипников промежуточного ролика относительно корпуса передачи, изменяя передаточное отношение вариатора.

На фигуре 1 изображена двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина.

На фигуре 2 изображен вид А на фиг.1.

Двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина, изображенная на фиг. 1, содержит разделенные корпусы первой 1 и второй 2 ступеней, соединенные патрубком 3, в которых установлены с эксцентриситетом колеса 4 и 5. Вал 6 первой ступени проходит через полый вал 7 второй ступени и связан с ним передачей в виде двухдискового лобового вариатора, состоящего из дисков 8, 9 и промежуточного ролика 10. Для смены направления вращения полого вала предназначена цепная передача 11. Патрубок снабжен тройником 12, в котором расположена электромагнитная заслонка 13. Передача дополнительно имеет электромагнитную муфту 14 и размещенный на входе в первую ступень пневмоэлектрический датчик 15. Механизм регулирования 16, предназначенный для изменения передаточного отношения двухдискового лобового вариатора состоит из корпуса подшипников промежуточного ролика 17 (фиг. 2) и размещенном на нем пазов 18 и винтов 19. Лобовой вариатор, цепная передача, электромагнитная муфта и механизм регулирования расположены в корпусе передачи 20.

Конструкция работает следующим образом: в начальный момент вакуумирования работает первая ступень двухступенчатой жидкостно-кольцевой машины, при этом электромагнитная муфта 14 разомкнута и заслонка 13 находится в положении, обеспечивающем выход газовой фазы в атмосферу, что позволяет снизить энергозатраты, расходуемые на работу второй ступени, и преодолеть силы сопротивления движению газовой фазы через весь патрубок 3. По достижении заданного значения вакуума с точки зрения энергозатрат при работе первой ступени сигнал пневмоэлектрического датчика 15 посредством электромагнитной муфты 14, дисков 8, 9, промежуточного ролика 10, цепной передачи 11 и заслонки 13 включает в работу вторую ступень, что приводит к достижению предельного вакуума для двухступенчатой жидкостно-кольцевой машины. При использовании данной конструкции двухступенчатого жидкостно-кольцевого насоса для различных давлений всасывания и технологических процессов с изменяемыми термодинамическими параметрами (температура откачиваемых газов и паров), требующих повышения предельного вакуума, необходимо увеличить частоту вращения второй ступени относительно первой ступени. С помощью механизма регулирования 16 посредством перемещения корпуса подшипников промежуточно ролика 17 и пазов 18 относительно корпуса 20 и винтов 19 изменяется передаточное отношение двухдискового лобового вариатора в пределах 1,15-1,35.