RU2492360C2

RU2492360C2 - Жидкостно-кольцевая машина

Info

Publication number: RU2492360C2
Application number: RU2011144960/06A
Authority: RU
Inventors: Павел Александрович Галкин; Александр Сергеевич Зорин; Дмитрий Вячеславович Никитин; Андрей Анатольевич Нищев; Юрий Викторович Родионов; Михаил Владимирович Сычев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Новые агрегаты вакуумной сушки" ООО "Навакс"
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-09-10

Abstract

Изобретение относится к насосо-компрессоростроению и вакуумной технике, конкретно к жидкостно-кольцевым машинам. Жидкостно-кольцевая машина содержит вращающийся цилиндрический корпус 1, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо 2 на неподвижном распределительном валу с перегородкой. Перегородка образует с одного торца вала входной, а с другой выходной патрубки. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 установлены лопатки с профилем, очерченным по эвольвенте окружности. Изобретение направлено на повышение коэффициента полезного действия жидкостно-кольцевой машины за счет снижения динамических нагрузок, повышения плавности ее работы и стабильности формы жидкостного кольца за счет обеспечения постоянства передаточного отношения от корпуса к рабочему колесу за время взаимодействия одной пары лопаток. 2 ил.

Description

Изобретение относится к насосо-компрессоростроению и позволяет снизить потребляемую мощность, повысить производительность, глубину достигаемого вакуума одноступенчатых жидкостно-кольцевых машин.

Известна конструкция жидкостно-кольцевой машины (SU №1742515 А1), имеющей корпус с торцевой крышкой, размещенный в нем с зазором и с возможностью вращения барабан, установленный с эксцентриситетом, в последнем - пустотелый ротор с лопатками, образующими корытообразные рабочие камеры, размещенный в полости ротора неподвижный распределитель с впускным и выпускным каналами и приводной вал; при этом в ступице ротора выполнены сквозные радиальные каналы с возможностью периодического сообщения рабочих камер с каналами распределителя, барабан закреплен на приводном валу и снабжен герметичной крышкой, а распределитель выполнен коленчатым, при этом выпускной канал расположен концентрично впускному каналу, при этом в распределителе выполнены две радиальные прорези, сообщенные соответственно с впускным и выпускным каналами и диаметрально противоположными рабочими камерами.

Недостатком данной жидкостно-кольцевой машины, является сложность конструкции (коленчатый вал, коллекторы подачи и отвода газовой фазы, обладающие значительным сопротивлением), низкая производительность, недостаточный предельный вакуум.

Наиболее близким по техническому решению является жидкостно-кольцевая машина (RU №2294456 С1), содержащая корпус, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо на неподвижном распределительном полом валу с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой выходной патрубки. Корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположены жестко закрепленные лопатки с углом наклона и длиной, обеспечивающими передачу вращения рабочему колесу. Число лопаток корпуса равно числу лопаток рабочего колеса. Повышается коэффициент полезного действия жидкостно-кольцевой машины за счет снижения трения жидкостного кольца о внутреннюю поверхность корпуса и достигается стабильность его геометрии за счет равенства окружных скоростей корпуса и рабочего колеса в зоне их максимального сближения.

Недостатком указанной конструкции является непостоянство передаточного отношения от корпуса к рабочему колесу за время взаимодействия одной пары лопаток, что приводит к колебаниям угловой скорости рабочего колеса, при постоянной угловой скорости корпуса. Указанное обстоятельство приводит к динамическим нагрузкам на детали машины, шуму при ее работе, повышенному износу рабочих поверхностей лопаток и снижению стабильности формы жидкостного кольца.

Задачей изобретения является снижение динамических нагрузок на детали одноступенчатой жидкостно-кольцевой машины, повышение плавности ее работы и стабильности формы жидкостного кольца за счет обеспечения постоянства передаточного отношения от корпуса к рабочему колесу за время взаимодействия одной пары лопаток.

Решение задачи заключается в том, что в одноступенчатой жидкостно-кольцевой машине, содержащей вращающийся цилиндрический корпус, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо на неподвижном распределительном валу с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой выходной патрубки, при этом на внутренней цилиндрической поверхности корпуса установлены лопатки, согласно изобретению, профиль лопаток корпуса очерчен но эвольвенте окружности, причем радиус этой основной окружности и радиус окружности, ограничивающей длину лопаток, определяются по формулам:

r_{b} = \frac{2 R \cdot s i n \frac{π}{z_{1}} \cdot s i n (\frac{π}{z_{1} u} - \frac{π}{z_{1}})}{\frac{c o s \frac{π}{z_{1} u}}{c o s (\frac{2 π}{z_{1}} - \frac{π}{z_{1} u})} - c o s \frac{π}{z_{1} u}}

,

R_{a} = \sqrt{r^{2} + e^{2} + 2 r \cdot e \cdot c o s (τ_{2} \cdot ε_{α})}

соответственно, где R - радиус корпуса;

r - радиус рабочего колеса;

u - передаточное отношение от корпуса к рабочему колесу e=R-r - эксцентриситет;

τ_{2} = \frac{2 π}{z_{2}}

- угловой шаг лопаток рабочего колеса,

ε_α - коэффициент перекрытия при зацеплении лопаток корпуса с лопатками рабочего колеса,

а число лопаток корпуса z₁ и рабочего колеса z₂ связаны следующей зависимостью:

u = \frac{z_{2}}{z_{1}} = \frac{r}{R}

.

На фиг.1 изображен поперечный разрез жидкостно-кольцевой машины.

На фиг.2 - продольный разрез жидкостно-кольцевой машины.

Жидкостно-кольцевая машина (фиг.2) работает следующим образом. Вращающийся приводной корпус 1 передает вращение рабочему колесу 2, за счет взаимодействия установленных на нем лопаток с лопатками рабочего колеса с постоянным передаточным отношением. Взаимодействие лопаток происходит в зоне, ограниченной углом перекрытия

φ_α=τ₁·ε_α,

где

τ_{1} = \frac{2 π}{z_{1}}

- угловой шаг лопаток корпуса.

Claims

Одноступенчатая жидкостно-кольцевая машина, содержащая вращающийся цилиндрический корпус, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо на неподвижном распределительном валу с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой - выходной патрубки, при этом на внутренней цилиндрической поверхности корпуса установлены лопатки, отличающаяся тем, что профиль лопаток корпуса очерчен по эвольвенте окружности, причем радиус этой основной окружности и радиус окружности, ограничивающей длину лопаток, определяются по формулам:
$r_{b} = \frac{2 R \cdot s i n \frac{π}{z_{1}} \cdot s i n (\frac{π}{z_{1} u} - \frac{π}{z_{1}})}{\frac{c o s \frac{π}{z_{1} u}}{c o s (\frac{2 π}{z_{1}} - \frac{π}{z_{1} u})} - c o s \frac{π}{z_{1} u}}$
, $R_{a} = \sqrt{r^{2} + e^{2} + 2 r \cdot e \cdot c o s (τ_{2} \cdot ε_{α})}$

соответственно, где R - радиус корпуса;
r - радиус рабочего колеса;
u - передаточное отношение от корпуса к рабочему колесу;
e=-R-r - эксцентриситет;
$τ_{2} = \frac{2 π}{z_{2}}$
- угловой шаг лопаток рабочего колеса;
ε_α - коэффициент перекрытия при зацеплении лопаток корпуса с лопатками рабочего колеса,
а число лопаток корпуса z₁ и рабочего колеса z₂ связаны следующей зависимостью:
$u = \frac{z_{2}}{z_{1}} = \frac{r}{R} .$