RU2322613C1

RU2322613C1 - Vacuum liquid-ring pump

Info

Publication number: RU2322613C1
Application number: RU2006122088/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Воробьев (RU); Юрий Валентинович Воробьев; Владимир Александрович Максимов (RU); Владимир Александрович Максимов; Юрий Викторович Родионов (RU); Юрий Викторович Родионов; Михаил Михайлович Свиридов (RU); Михаил Михайлович Свиридов; Полина Ивановна Селиванова (RU); Полина Ивановна Селиванова
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2008-04-20
Also published as: RU2006122088A

Abstract

FIELD: vacuum engineering; compressors.

SUBSTANCE: proposed vacuum liquid-ring has housing, hollow working wheel with blades forming working chambers arranged with clearance in housing for rotation, and distributing hollow shaft with partition forming inlet branch pipe at one side and outlet branch pipe at other side. Fixed parts of bearings are fitted on shaft with eccentricity. Channels to let in and let out liquid are made in bearings. Housing is installed for rotation by electric motor forming liquid ring. Working wheel is freely fitted on shaft on bearings and is made up two end face disks and radial flat blades rigidly connected with disks and furnished with seals arranged form side of shaft. Shaft is installed on inner eccentric bushings arranged in outer eccentric bushings found in fixed parts of bearings whose movable parts are secured in housing. Bushings are made for independent turning relative to each other in fixed parts of bearings by means of mechanical drives in form of leverages to shift hollow shaft along vertical axis and adjust eccentricity between hollow shaft and housing in process of operation of pump.

EFFECT: provision of liquid-ring vacuum machine with mechanism to adjust eccentricity between shaft and housing providing simple operation and reduced number of manipulations.

6 dwg

Description

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.The invention relates to compressor engineering and vacuum technology, specifically to liquid-ring pumps. The proposed design allows to simplify the regulation of the eccentricity between the shaft and the housing of the liquid ring vacuum pump.

В качестве аналогов выбраны.As analogues selected.

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).1. A liquid-ring compressor comprising a housing with end caps and discharge nozzles, an eccentrically mounted rotor and removable elements with discharge windows, the discharge nozzles being removable and serve as removable elements (SU 787728, 12.15.1980. 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).2. A liquid ring machine comprising a housing with flanges, end caps with inlet and outlet windows and a blade impeller eccentrically installed in the housing, end caps are fixed to the housing flanges by means of pins located in the openings of the covers and flanges and nuts, with holes in the flanges are made in the form of profiled slots, the covers are mounted with the possibility of displacement relative to the housing, equipped with adjusting elements, guide grooves are made in the end caps, and the slots have linear sections with a width equal to the diameter of the studs, while the axis of symmetry of at least two holes, each of which is made in opposite covers opposite each other, are perpendicular to the longitudinal axes of the guide grooves and lie in the diametrical plane passing through the longitudinal axes of the casing and wheel, the axis of symmetry the slots are parallel to the diametrical plane, and the adjusting elements are installed in the guide grooves with the possibility of abutment in the studs. The adjusting elements are made in the form of screws with lock nuts, in turn, the screws are tapered, and the cross-section of the slots is I-shaped with the upper sections in the form of grooves, the side surfaces of which are in the form of concentric cylindrical surfaces with centers of curvature aligned with the centers of the covers, and the width of the grooves is equal to the diameter of the studs, and in order to simplify the design, the axis of symmetry are aligned with the diametrical plane, and the slots are made in the form of curved grooves, the side surfaces of which They have the form of concentric cylindrical surfaces with centers of curvature aligned with the centers of the covers, and the width of the grooves is equal to the diameter of the studs, the slots are made in the form of grooves with flat side surfaces, the width of the grooves being equal to the diameter of the studs, and the side surfaces are oriented at an angle to the diametrical plane, it equipped with clamps for mutual fixation of covers and flanges (SU 1681052 A1, 09/30/1991. 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.The disadvantages of the above designs are in the first case, the impossibility of changing the liquid-ring machine to various operating modes without stopping it, as well as the friction of the rotating fluid on a stationary body, which causes additional power losses and, as a consequence, a decrease in the efficiency of the liquid-ring machine, and in the second case, the complexity of the design and the need to perform a large volume of operations when adjusting the eccentricity between the shaft and the housing for different operating modes, as well as s liquid on the stationary housing.

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).As the closest analogue, a liquid-ring machine is adopted, comprising a housing eccentrically placed in it with a gap and with the possibility of rotation, a hollow impeller with vanes forming working chambers, and a stationary hollow camshaft with a baffle forming an input shaft from one end of the shaft, and with the other is the outlet pipe, on the shaft with an eccentricity, the stationary parts of the bearings are located in which the channels for supplying and discharging the liquid are made, while the housing is mounted to rotate from the electric motor and with the formation of a liquid ring, and the impeller on the outer side of the shaft is freely mounted on bearings and made of two end disks and radially flat blades rigidly connected to them, equipped with sealing elements located on the shaft side (RU 2056537 C1, 03.20.1991. 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.The disadvantage of this liquid-ring machine, while reducing the friction of the liquid on the body due to the rotating body, is the lack of constructive ability to control the eccentricity between the shaft and the machine body to different modes during operation.

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.The technical task is to create a design of a liquid-ring vacuum pump with the ability to control the eccentricity between the shaft and the housing, providing ease of action and reducing the volume of operations performed in this case.

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.The solution to the technical problem lies in the fact that the liquid-ring vacuum pump contains a housing eccentrically placed in it with a gap and with the possibility of rotation of the hollow impeller with vanes forming the working chambers, and a camshaft with a baffle forming from the input shaft end, and on the other hand, the outlet pipe, on the shaft with an eccentricity, the stationary parts of the bearings are located in which the channels for supplying and discharging the liquid are made, while the housing is mounted for rotation from the electric motor for the formation of a liquid ring, the impeller is mounted on a shaft on bearings and is made of two end disks and radially flat blades rigidly connected to them, equipped with sealing elements located on the shaft side, and the hollow shaft is mounted on internal eccentric bushings located in external eccentric bushings located in the stationary parts of the bearings, the moving parts of which are fixed in the housing. The bushings have the ability to independently rotate relative to each other in the stationary parts of the bearings through mechanical gears made in the form of lever mechanisms, which leads to the movement of the hollow shaft along the vertical axis, i.e. to regulate the eccentricity between the hollow shaft and the housing during operation of the liquid ring vacuum pump.

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.Figure 1 shows a liquid ring vacuum pump, a longitudinal section; figure 2 shows a section aa; in Fig.3 node I in Fig.2; figure 4 shows part of the wave spring in the longitudinal plane (figure 3, it is shown in cross section); figure 5 shows a section bB of the mechanism for regulating the eccentricity between the shaft and the housing (the lever mechanism is not shown), figure 6 shows a view In figure 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.The design of the proposed liquid-ring vacuum pump (figure 1) contains a housing 1 mounted on bearings 2 and having a pulley 3 for driving it into rotation. In the stationary parts 4 of the bearings 2, external eccentric bushings 5 are installed, inside of which the internal eccentric bushings are located 6. The stationary parts of 4 bearings 2 of the bushings 5 and 6 are connected by mechanical gears made in the form of lever mechanisms 7. The camshaft 8 is installed in the internal eccentric bushings 6 In the housing 1 on the shaft 8 by means of bearings 9, the impeller 10 is fixed so that it can rotate. The hollow shaft 8 has a suction channel 11 and a discharge channel 12, between which a sealed partition 13 is installed on the length of the impeller 10. At the same length on the surface of the hollow shaft 8 there are inlet windows 14 connecting the suction channel 11 with the working chambers 15, and outlet windows 16, connecting the working chambers 15 to the discharge channel 12. The working chambers 15 are formed by the cylindrical surface of the hollow shaft 8, the blades 17 of the impeller 10 and the free surface 18 of the liquid ring 19. The impeller 10 consists of blades 17, fastened with two discs 20, which has movable parts of bearings 9. The vanes 17 are attached to the disc 20 is rigidly and hermetically. To seal the gap between the blades 17 and the hollow shaft 8, each blade 17 has an insert 21 made of antifriction material, which is pressed against the hollow shaft 8 by a wave spring 22 over the entire length of the blade 17. The insert 21 can freely move in the radial direction into the groove of the blade 17 under the action springs 22. The electric motor 23 transmits the rotation to the pulley 3 of the housing 1 through a V-belt or chain drive. To prevent liquid from entering the bearings 2, seals 24 are installed. If rubber bearings with Since water-based rings, and the pump’s working fluid is water, seals 25 are installed. The fixed parts 4 have a channel 26 and 27 for supplying liquid and controlling its amount. The fixed parts 4 are rigidly fixed to the uprights 28, which, in turn, are attached to the base 29 and the upper plate 30, creating a rigid frame for the entire pump. On the cylindrical inner surface of the casing, radial blades are rigidly fixed along the length from the casing end to the ends of the disk 20. There is a gap between them and the ends of the disks 20.

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.The liquid ring pump operates as follows. From the electric motor 23, the rotation through the pulley 3 is transmitted to the housing 1. The continuously incoming liquid through the channel 26 creates a fluid ring 19 with a free surface 18 inside the housing 1. Due to the eccentricity between the axis of rotation of the housing 1 and the position of the axis of the hollow shaft 8, the free surface 18 of the fluid comes into contact with the outer surface of the hollow shaft 8 in the upper part, as shown in Fig.2. A rotating fluid ring causes the impeller 10 to rotate in the same direction as the housing 1. Radial vanes prevent slipping of the fluid ring relative to the housing. When the impeller 10 rotates on the right half (Fig. 2) between the blades 17 of the impeller 10, the outer surface of the hollow shaft 8 and the free surface 18 of the liquid ring 19, working chambers 15 are formed, the volume of which continuously increases from zero to maximum when the impeller rotates by 180 °. Due to the fact that the chambers 15 through the inlet window 14 are connected to the suction channel 11, they are continuously filled with gas entering the channel 11. Starting from the bottom point, the volume of the working chambers 15 begins to continuously decrease so that the compressible gas from the working chambers 15 through the inlet Windows 16 enters the discharge channel 12. Through the inlet windows 16 not only gas is supplied, but also partially liquid, as a result of which gas from channel 12 enters the liquid separation unit. The regulation of the eccentricity between the shaft and the housing is carried out by mechanical gears in the form of lever mechanisms 7, consisting of external 5 and internal 6 eccentric bushings mounted on opposite sides of the hollow shaft 8 and the base 29. As a result, the eccentric bushings 5 and 6 rotate in opposite directions in the plane of the stationary parts 4 of the bearings 2 and the movement of the hollow shaft 8 along the vertical axis of the shaft up or down, depending on the direction of rotation of the eccentric bushings 5 and 6, which allows reg an isolated eccentricity between the shaft and the housing during operation of a liquid ring vacuum pump.

Claims

A liquid-ring vacuum pump containing a housing eccentrically placed in it with a gap and rotatable, a hollow impeller with vanes forming working chambers, and a camshaft with a baffle forming an input pipe at one end of the shaft and an output pipe at the other end, while on the shaft with an eccentricity there are fixed parts of the bearings in which the channels for supplying and discharging liquid are made, the housing is mounted to rotate from the electric motor and with the formation of a liquid ring, working the wheel is mounted on the shaft on bearings freely and is made of two end disks and radially flat blades rigidly connected to them, equipped with sealing elements located on the shaft side, characterized in that the shaft is mounted on internal eccentric bushings located in external eccentric bushings located in the stationary parts of the bearings, the moving parts of which are fixed in the housing, and the bushings have the ability to independently rotate relative to each other in the stationary parts of the bearings in the middle mechanical gears made in the form of lever gears with the possibility of moving the hollow shaft along the vertical axis and controlling the eccentricity between the hollow shaft and the housing during operation of the pump.