ITMI992085A1

ITMI992085A1 - SILENCING DEVICE FOR LIQUID RING COMPRESSORS

Info

Publication number: ITMI992085A1
Application number: IT1999MI002085A
Authority: IT
Inventors: Gian Paolo Tonelli
Original assignee: Robuschi & C Spa
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-06
Also published as: ITMI992085A0; IT1313770B1

Description

Descrizione di un brevetto di invenzione Description of an invention patent

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un dispositivo di silenziamento del rumore emesso dallo scarico di compressori ad anello liquido (noti anche come pompe per vuoto ad anello liquido). The present invention relates to a device for silencing the noise emitted by the discharge of liquid ring compressors (also known as liquid ring vacuum pumps).

I noti compressori ad anello liquido sono costituiti da un corpo sostanzialmente cilindrico all'interno del quale può ruotare una girante dotata di una pluralità di pale. L'asse di rotazione della girante è parallelo all'asse del corpo cilindrico ma eccentrico rispetto a quest'ultimo. Known liquid ring compressors consist of a substantially cylindrical body inside which an impeller equipped with a plurality of blades can rotate. The rotation axis of the impeller is parallel to the axis of the cylindrical body but eccentric with respect to the latter.

II corpo cilindrico è chiuso in corrispondenza delle sue due basi, almeno una base essendo chiusa da una piastra di distribuzione asportabile nella quale sono ricavate le aperture d'ingresso e di uscita del gas aspirato, nonché l'apertura di alimentazione del liquido di esercizio (di solito acqua). The cylindrical body is closed at its two bases, at least one base being closed by a removable distribution plate in which the inlet and outlet openings of the sucked gas are made, as well as the supply opening for the operating liquid ( usually water).

Tra la superficie frontale della girante rivolta verso la piastra di distribuzione e la corrispondente superficie di quest'ultima è previsto un gioco molto ridotto che garantisce la tenuta del gas convogliato. Between the front surface of the impeller facing the distribution plate and the corresponding surface of the latter there is a very small clearance which guarantees the tightness of the conveyed gas.

Durante il funzionamento di un tale compressore la girante, azionata da motore, pone in rotazione il liquido di esercizio che riempie parzialmente il corpo cilindrico. Sotto l'azione della forza centrifuga, il liquido di esercizio si dispone secondo un anello (di qui il nome di compressore ad anello liquido) che risulta concentrico rispetto al corpo cilindrico del compressore. During the operation of such a compressor, the impeller, driven by a motor, rotates the operating liquid which partially fills the cylindrical body. Under the action of centrifugal force, the operating liquid is arranged in a ring (hence the name of liquid ring compressor) which is concentric with respect to the cylindrical body of the compressor.

Durante la rotazione della girante ogni coppia di pale consecutive di quest'ultima coopera con il pelo libero dell'anello liquido formatosi, delimitando una camera, detta camera di trasporto, il cui volume varia durante ciascun ciclo. In una prima fase del ciclo, che interessa un'ampiezza angolare di 180 gradi, l'immersione della suddetta coppia di pale nell'anello liquido man mano diminuisce, per cui il volume della camera di trasporto aumenta da un valore nullo ad un valore massimo. Nella seconda fase del ciclo, che interessa i restanti 180 gradi, l'immersione delle pale nell'anello liquido man mano aumenta, per cui il volume della camera di trasporto diminuisce dal valore massimo fino a zero. Di conseguenza, durante la prima fase del ciclo, comunicando la singola camera di trasporto, almeno per parte di tale prima fase, con l'apertura di aspirazione prevista nella suddetta piastra di distribuzione, si ha aspirazione di gas attraverso l'apertura di aspirazione, quest'ultima avendo una luce di forma opportuna. Durante la seconda fase del ciclo, comunicando la singola camera di trasporto, almeno per parte di tale seconda fase, con l'apertura di mandata, pure prevista nella piastra di distribuzione, il gas si scarica attraverso l'apertura di mandata, avente luce di forma opportuna . During the rotation of the impeller, each pair of consecutive blades of the latter cooperates with the free surface of the liquid ring formed, delimiting a chamber, called transport chamber, whose volume varies during each cycle. In a first phase of the cycle, which affects an angular width of 180 degrees, the immersion of the aforementioned pair of blades in the liquid ring gradually decreases, so that the volume of the transport chamber increases from a zero value to a maximum value . In the second phase of the cycle, which affects the remaining 180 degrees, the immersion of the blades in the liquid ring gradually increases, so that the volume of the transport chamber decreases from the maximum value to zero. Consequently, during the first phase of the cycle, by communicating the single transport chamber, at least for part of this first phase, with the suction opening provided in the aforementioned distribution plate, gas is sucked through the suction opening, the latter having a light of suitable shape. During the second phase of the cycle, communicating the single transport chamber, at least for part of this second phase, with the delivery opening, also provided in the distribution plate, the gas is discharged through the delivery opening, having a appropriate form.

In molti compressori ad anello liquido di recente costruzione l'apertura di mandata è costituita da una pluralità di luci in tutto o in parte dotate di valvola di ritegno. E' così possibile parzializzare l'apertura di mandata, adattandola alle diverse condizioni di lavoro del compressore . In many liquid ring compressors of recent construction, the delivery opening is constituted by a plurality of ports fully or partially equipped with a check valve. It is thus possible to partialize the delivery opening, adapting it to the different working conditions of the compressor.

Dall'apertura di mandata viene scaricato un fluido bifase, costituito dal gas convogliato e da una parte del liquido di esercizio. A valle della bocca di mandata o di scarico del compressore sono previsti dispositivi per separare il gas dal liquido di ' esercizio e recuperare così quest 'ultimo. A two-phase fluid is discharged from the delivery opening, consisting of the conveyed gas and part of the operating liquid. Downstream of the compressor delivery or discharge port there are devices to separate the gas from the operating liquid and thus recover the latter.

Il fluido bifase scaritato dall'apertura di mandata è caratterizzato da una forte pulsazione di portata, la cui frequenza (indicata nel seguito come frequenza di base) dipende dalla velocità di rotazione del compressore e dal numero di pale della girante. La velocità del suono che ne risulta è piuttosto bassa e può abbastanza facilmente capitare che sia dell'ordine di grandezza della velocità del fluido. Ciò comporta una notevole amplificazione della rumorosità dello scarico del compressore . The two-phase fluid discharged from the discharge opening is characterized by a strong pulsation of flow rate, the frequency of which (referred to below as the base frequency) depends on the rotation speed of the compressor and the number of impeller blades. The resulting speed of sound is quite low and it can quite easily happen to be on the order of magnitude of the fluid velocity. This results in a considerable amplification of the compressor discharge noise.

E' noto ai tecnici del settore che i sopra citati dispositivi di separazione e recupero della fase liquida consentono di ottenere anche una riduzione delle emissioni acustiche dello scarico del compressore. It is known to those skilled in the art that the aforementioned liquid phase separation and recovery devices also allow to obtain a reduction in the acoustic emissions of the compressor discharge.

Tuttavia questi dispositivi, pur svolgendo il citato effetto di riduzione delle emissioni acustiche, non possono essere realizzati in modo da svolgere in modo efficace la funzione di silenziatore poiché risulterebbero eccessivamente voluminosi e costosi. Inoltre essi non sempre sono presenti, in quanto non sempre si ha la necessità di recuperare la fase liquida. However, these devices, while performing the aforementioned effect of reducing acoustic emissions, cannot be made in such a way as to effectively perform the function of silencer since they would be excessively bulky and expensive. Furthermore, they are not always present, as it is not always necessary to recover the liquid phase.

La presente invenzione si propone di realizzare un dispositivo di silenziamento specifico, indipendente dai suddetti dispositivi di separazione e recupero della fase liquida. The present invention proposes to realize a specific silencing device, independent of the aforementioned liquid phase separation and recovery devices.

Tale scopo viene raggiunto grazie al dispositivo di silenziamento secondo la presente invenzione, caratterizzato dal fatto che immediatamente a valle dell'apertura di mandata prevista nell'unica piastra di distribuzione o in ciascuna delle due piastre di distribuzione, è previsto un mezzo deflettore del flusso del fluido, il mezzo deflettore assieme alla piastra di distribuzione e ad eventuali altre parti fisse del compressore delimitando un volume che risulta risonante con la frequenza di base del compressore. This object is achieved thanks to the silencing device according to the present invention, characterized in that immediately downstream of the delivery opening provided in the single distribution plate or in each of the two distribution plates, a deflector means for the flow of the fluid, the deflector means together with the distribution plate and any other fixed parts of the compressor delimiting a volume that is resonant with the basic frequency of the compressor.

In tal modo si ottiene una notevole riduzione del rumore prodotto in corrispondenza della luce di scarico del compressore. In this way, a considerable reduction of the noise produced in correspondence with the compressor discharge port is obtained.

L'invenzione risulterà più facilmente comprensibile dalla seguente descrizione di una sua forma di realizzazione. In tale descrizione si farà riferimento ai disegni allegati, in cui: The invention will be more easily understood from the following description of an embodiment thereof. In this description reference will be made to the attached drawings, in which:

la fig. 1 è una sezione longitudinale di un compressore ad anello liquido, del tipo ad una sola piastra di distribuzione, tale sezione essendo stata eseguita secondo un piano che contiene sia l'asse di rotazione della girante che l’asse del corpo cilindrico del compressore; fig. 1 is a longitudinal section of a liquid ring compressor, of the type with a single distribution plate, this section having been performed according to a plane that contains both the axis of rotation of the impeller and the axis of the cylindrical body of the compressor;

la fig. 2 ne è una sezione trasversale eseguita lungo la traccia 2-2 di fig. 1, in cui si vede la superficie della piastra di distribuzione rivolta verso la girante; fig. 2 is a cross section thereof taken along the line 2-2 of fig. 1, in which the surface of the distribution plate is seen facing the impeller;

la fig. 3 ne è una sezione trasversale parziale eseguita lungo la traccia 3-3 di fig. 2; la fig. 4 ne è una sezione trasversale parziale eseguita lungo la traccia 4-4 di fig. 2; la fig. 5 ne è una sezione trasversale eseguita secondo la traccia 5-5 di fig. 2. fig. 3 is a partial cross section thereof taken along the line 3-3 of fig. 2; fig. 4 is a partial cross section thereof taken along the line 4-4 of fig. 2; fig. 5 is a cross section thereof taken along the line 5-5 of fig. 2.

Dalla fig. 1 si vede che il compressore 10, del tipo ad anello liquido, dotato di una bocca di aspirazione 60 (fig. 2) e di una bocca di mandata o scarico 58, comprende un corpo 12 nel suo complesso cilindrico, ad asse 14 orizzontale, e conformato grossomodo a bicchiere. Una base del corpo cilindrico 12 (corrispondente alla bocca del bicchiere) è chiusa da una piastra di distribuzione 16 (meglio visibile in fig. 2) che è mantenuta in posizione da un coperchio frontale 18 fissato al corpo 12 mediante viti 20 (fig. 1) avvitabili in relativi fori previsti in corrispondenti orecchiette 22 e 24 facenti rispettivamente parte del corpo 12 e del coperchio 18. From fig. 1 it can be seen that the compressor 10, of the liquid ring type, equipped with a suction mouth 60 (fig. 2) and a delivery or discharge mouth 58, comprises a body 12 as a whole cylindrical, with a horizontal axis 14, and roughly shaped like a glass. A base of the cylindrical body 12 (corresponding to the mouth of the cup) is closed by a distribution plate 16 (better visible in fig. 2) which is kept in position by a front cover 18 fixed to the body 12 by means of screws 20 (fig. 1 ) which can be screwed into relative holes provided in corresponding ears 22 and 24 which are respectively part of the body 12 and of the cover 18.

II coperchio 18 è dotato di nervature, indicate con 42, 44 e 46, per il sostegno della piastra di distribuzione 16 (rappresentate tratteggiate in fig. 2 perché coperte da quest'ultima). Queste nervature possono anche essere radiali, come nel caso della nervatura 44. The lid 18 is provided with ribs, indicated with 42, 44 and 46, for supporting the distribution plate 16 (shown broken in fig. 2 because they are covered by the latter). These ribs can also be radial, as is the case with rib 44.

La piastra 16 è fissata al coperchio 18 mediante la vite 56. Plate 16 is fixed to cover 18 by screw 56.

All'interno del corpo cilindrico 12 è presente una girante 26 calettata su un albero 30. Come si nota dalla fig. 1, l'asse 28 dell'albero 30 ha un'eccentricità E rispetto all'asse 14 del corpo cilindrico 12. Inside the cylindrical body 12 there is an impeller 26 keyed on a shaft 30. As can be seen from fig. 1, the axis 28 of the shaft 30 has an eccentricity E with respect to the axis 14 of the cylindrical body 12.

E' il caso di ribadire, a scanso di equivoci, che per quanto il compressore 10 illustrato nelle figure sia del tipo ad una sola piastra di distribuzione, la presente invenzione può essere applicata anche a compressori del tipo a due piastre di distribuzione, una per ciascuno dei due fronti della girante, le due piastre essendo mantenute in posizione da un relativo coperchio. It is necessary to reiterate, for the avoidance of doubt, that although the compressor 10 illustrated in the figures is of the type with a single distribution plate, the present invention can also be applied to compressors of the type with two distribution plates, one per each of the two fronts of the impeller, the two plates being held in position by a relative cover.

Ritornando al compressore 10, dalla fig. 2 si vede che la piastra di distribuzione presenta un'apertura di aspirazione costituita dalla luce 32, un'apertura per l'ingresso del liquido di esercizio (che consente di ottenere il suddetto anello liquido) costituita dalla luce circolare 36, e un'apertura di mandata costituita da una luce di mandata terminale 34 e da nove luci circolari indicate nel loro complesso con 38. Le nove luci 38 costituiscono la parte regolabile dell'apertura di mandata, potendo essere parzializzate (nel caso specifico) da una sola valvola di ritegno 40 prevista sul lato della piastra rivolto verso il coperchio 18 e visibile nelle fig. 3 e 4. La valvola di ritegno 40 permette di adattare il funzionamento del compressore 10 alle diverse pressioni di aspirazione. Returning to compressor 10, from fig. 2 it can be seen that the distribution plate has a suction opening constituted by the port 32, an opening for the inlet of the operating liquid (which allows to obtain the aforementioned liquid ring) constituted by the circular port 36, and an opening consisting of a terminal delivery port 34 and nine circular ports indicated as a whole with 38. The nine ports 38 constitute the adjustable part of the delivery opening, being able to be partialized (in this specific case) by a single check valve 40 provided on the side of the plate facing the cover 18 and visible in figs. 3 and 4. The check valve 40 allows to adapt the operation of the compressor 10 to the different suction pressures.

Deve essere tuttavia chiaro che la presente invenzione è applicabile anche a compressori ad anello liquido a portata fissa, cioè privi della valvola di ritegno 40. However, it must be clear that the present invention is also applicable to liquid ring compressors with a fixed flow rate, that is, without the check valve 40.

Nelle figg. 1 e 2 è rappresentato con linee tratteggiate (perché coperto dalla piastra 16) un elemento deflettore 50 di lamiera, conformato a tegolo, meglio visibile nelle restanti figure. Il tegolo deflettore 50 insieme alla piastra di distribuzione 16 e alla nervatura 42 del coperchio 18 delimita uno spazio di volume V posto immediatamente a valle dell'apertura di mandata (38 e 34). Le figg. 3 e 4 mostrano che il fissaggio sia del tegolo deflettore 50 che della valvola di ritegno 40 alla piastra di distribuzione 16 avviene mediante una o più viti 52 e relativo dado 54, le viti 52 risultando inserite in rispettivi fori passanti previsti nella piastra 16 e disposti all’esterno dell'ingombro radiale massimo della girante (indicato con la circonferenza a tratto e punto indicata con 26 in fig. 2) in modo che la girante non interferisca con le viti 52. Come variante, il tegolo deflettore 50 e la valvola di ritegno 40 potranno essere fissati alla piastra di distribuzione mediante rivetti. In figs. 1 and 2 a sheet metal deflector element 50, shaped like a tile, is shown with broken lines (because it is covered by the plate 16), better visible in the remaining figures. The deflector plate 50 together with the distribution plate 16 and the rib 42 of the cover 18 defines a space of volume V placed immediately downstream of the delivery opening (38 and 34). Figs. 3 and 4 show that the fixing of both the deflector plate 50 and the check valve 40 to the distribution plate 16 takes place by means of one or more screws 52 and relative nut 54, the screws 52 being inserted in respective through holes provided in the plate 16 and arranged outside the maximum radial dimensions of the impeller (indicated by the circumference by line and point indicated by 26 in fig. 2) so that the impeller does not interfere with the screws 52. As a variant, the deflector plate 50 and the valve retainer 40 can be fixed to the distribution plate by means of rivets.

Secondo un'altra forma di realizzazione della presene invenzione, il mezzo deflettore può essere realizzato in un sol pezzo col coperchio 18, convenientemente per fusione assieme a quest'ultimo. Questa soluzione può essere preferibile in assenza della suddetta valvola di ritegno. According to another embodiment of the present invention, the deflector means can be made in one piece with the lid 18, conveniently by casting together with the latter. This solution may be preferable in the absence of the aforementioned check valve.

Ritornando alle figg. 3, 4 e 5, in esse è stato evidenziato, mediante frecce K, il percorso seguito dal .fluido bifase (gas e liquido di esercizio) a valle dell'apertura di mandata (34, 38) . Come si può apprezzare in particolare dalla fig. 5, il tegolo deflettore 50 impedisce la comunicazione diretta tra luce di mandata (34, 38) e la bocca di scarico 58 del compressore 10, delimitando (assieme alla piastra di distribuzione 16 e alla nervatura 42 del coperchio 18) il volume V. Scegliendo in modo appropriato le dimensioni del volume V e quindi le dimensioni del tegolo deflettore 50 e cioè le dimensioni indicate nelle figure con B (fig. 2), H (figg. 3, 4 e 5) ed L (fig. 5), si può fare in modo che il volume V risulti risonante con la frequenza di base del compressore 10. Si è così realizzato un dispositivo silenziatore che agisce direttamente nella zona del compressore dove si origina il rumore, per cui ha la massima efficacia. Returning to figs. 3, 4 and 5, in them the path followed by the two-phase fluid (gas and operating liquid) downstream of the delivery opening (34, 38) has been highlighted by means of arrows K. As can be appreciated in particular from fig. 5, the deflector plate 50 prevents direct communication between the delivery port (34, 38) and the discharge port 58 of the compressor 10, delimiting (together with the distribution plate 16 and the rib 42 of the cover 18) the volume V. Choosing appropriately, the dimensions of the volume V and therefore the dimensions of the deflector plate 50, i.e. the dimensions indicated in the figures with B (fig. 2), H (figs. 3, 4 and 5) and L (fig. 5), are it can make the volume V resonate with the basic frequency of the compressor 10. A silencing device has thus been created which acts directly in the area of the compressor where the noise originates, so that it has maximum effectiveness.

Come si vede dalle figg. 3 e 4 il tegolo 50 è conformato per funzionare anche come premivalvola per la valvola di ritegno (40), impedendo a quest'ultima di aprirsi oltre un limite prestabilito . As can be seen from figs. 3 and 4, the plate 50 is shaped to function also as a valve premount for the check valve (40), preventing the latter from opening beyond a predetermined limit.

Claims

CLAIMS 1. Silencing device for the noise emitted by the discharge of liquid ring compressors, characterized in that immediately downstream of the delivery opening (34, 38) provided in the single distribution plate (16) or in each of the two distribution, a deflector means (50) of the fluid flow is provided, the deflector means (50) together with the distribution plate (16) and possibly other fixed parts (42) of the compressor delimiting a volume (V) which is resonant with the basic frequency of the compressor (10).

2. Silencing device according to claim 1, wherein the deflector means is shaped like a tile (50).

3. Silencing device according to claim 1, wherein the deflector means is made of sheet metal.

4. Silencing device according to claim 2, wherein the tile (50) is fixed to the distribution plate (16) by means of bolts (52, 54) or rivets positioned outside the maximum encumbrance of the impeller (26).

5. Silencing device according to claim 4, in which, if a check valve (40) is provided which chokes the delivery opening (34, 38), the same screws (52, 54) or rivets that fix the plate (50) to the distribution plate (16) fix the check valve (40).

6. Silencing device according to claim 1, in which, if a check valve (40) is provided which chokes the delivery opening (34, 38), the plate (50) also functions as a valve presser for the check (40).

7. A silencing device according to claim 2 wherein the baffle means forms one piece with the compressor cover.

8. Silencing device according to claim 7, wherein the deflector means is obtained by casting together with the cover.