RU2551449C1

RU2551449C1 - Double-stage liquid ring machine

Info

Publication number: RU2551449C1
Application number: RU2014127083/06A
Authority: RU
Inventors: Артем Анатольевич Гуськов; Дмитрий Вячеславович Никитин; Павел Сергеевич Платицин; Юрий Викторович Родионов
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2015-05-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: double-stage liquid ring machine comprises separated casings of the first and the second stages connected by a branch pipe with wheels being set in them with eccentricity. The shaft of the first stage passes through the hollow shaft of the second stage and is connected to it by gear. The branch pipe is equipped by a T-piece where an electromagnetic baffle is mounted and specifies the direction of the gas phase movement. The gear is additionally fitted by an electromagnetic clutch. The electromagnetic clutch and baffles are controlled by a pneumatic-electric sensor installed at the first stage inlet. The gear is a mechanism in the form of a double-disk frontal variable-speed drive with an intermediate roller and a chain drive, allowing for the adjustment of rotation speed of the second stage in relation to the first one. The adjustment is performed due to the movement of the body of the bearings at the intermediate roller in respect to the gear body with gear ratio of the variable drive being changed.

EFFECT: development of a double-stage liquid ring machine providing for a double-stage vacuumisation process at which the machine performance is adjusted involving the change of rotation speeds of the first and second stages depending on the setting degree of pressure increase ensuring the stable operation under ultimate vacuum.

2 dwg

Description

Изобретение относится к насосо-компрессоростроению и позволяет повысить технологичность и коэффициент полезного действия двухступенчатой жидкостно-кольцевой машины.The invention relates to a pump-compressor engineering and improves the manufacturability and efficiency of a two-stage liquid-ring machine.

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).An analog is a two-stage liquid-ring machine containing first and second stage housings separated by an intermediate chamber, in which shafts with first and second stage impellers mounted on them, as well as covers with suction and discharge windows, are located with eccentricity, and the first and second impellers stages have the same diameters, the shaft of the first stage passes through the hollow shaft of the second stage, the shaft shafts are connected by transmission in the form of a two-stage gearbox, ensuring different angular velocities at the periphery of the impellers (RU 2291320 C2).

Недостатком является большая затрачиваемая мощность на начальных режимах вакуумирования.The disadvantage is the large expended power in the initial modes of evacuation.

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.As a prototype, a two-stage liquid-ring machine (RU 2343316 C1) is selected, containing divided cases of the first and second stages, connected by a pipe, in which the wheels are eccentric, and the shaft of the first stage passes through the hollow shaft of the second stage and is connected with it by transmission in the form gearbox, the nozzle is equipped with a tee, in which there is an electromagnetic damper that sets the direction of movement of the gas phase, and the transmission additionally has an electromagnetic clutch, an electromagnetic clutch and a control damper They are a pneumoelectric sensor located at the entrance to the first stage.

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.The disadvantage of this design is the complexity of operation, due to the fact that when changing the two-stage liquid-ring machine to work at various degrees of pressure increase, it is necessary to disassemble it to replace the gearbox, as well as the inability to obtain the set suction pressure when changing the thermodynamic parameters (temperature of pumped gases and vapors) technological process, which reduces the depth of the ultimate vacuum and the efficiency of a two-stage liquid-ring machine .

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.It is known (E.S. Frolov et al., Mechanical vacuum pumps, Moscow, Engineering, 1989, p. 192) that when designing two-stage liquid-ring machines, the peripheral speed at the periphery of the first-stage impeller u ₁ (m / s) follows choose the minimum, based on the conditions for obtaining a stable liquid ring, and the optimal ratio of speeds u ₂ / u ₁ = 1.15 ... 1.35 (u ₂ is the peripheral speed on the periphery of the impeller of the second stage, m / s), the value of which depends on installation degree of increase in pressure (Avtonomova I.V. Full-time pressure in the two-stage liquid ring vacuum pumps // Math. universities. Engineering. 1983. №3. p. 87-90). It is known that the installation degree of pressure increase

where p _n2 is the discharge pressure of the second stage; p ₁ - suction pressure of the first stage (ES Frolov, I. V. Avtonomova, V. Vasiliev and others. "Mechanical vacuum pumps." - M .: Mechanical Engineering, p. 193). Given the thermodynamic parameters of the process

where n is the indicator of polytropy, 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.The technical task is to create the design of a two-stage liquid-ring machine that organizes a two-stage pumping process, during which the machine is readjusted, which consists in changing the ratio of the rotation frequencies of the first and second stages, depending on the installation degree of pressure increase, which determines stable operation at maximum vacuum.

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.The solution to the technical problem lies in the fact that in a two-stage liquid-ring machine containing divided bodies of the first and second stages, connected by a pipe, in which the wheels are eccentric, and the shaft of the first stage passes through the hollow shaft of the second stage and is connected with it by transmission, and the nozzle is equipped with a tee, in which an electromagnetic shutter is located, which sets the direction of movement of the gas phase, and the transmission additionally has an electromagnetic clutch, the electromagnetic clutch and the shutter control According to the invention, the transmission is a mechanism in the form of a double-disk frontal variator with an intermediate roller and a chain transmission, which allows controlling the rotation frequency of the second stage relative to the first one, moreover, the regulation is carried out by moving the bearings of the intermediate roller relative to the housing transmission, changing the gear ratio of the variator.

На фигуре 1 изображена двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина.The figure 1 shows a two-stage liquid ring machine.

На фигуре 2 изображен вид А на фиг.1.Figure 2 shows a view A in figure 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.The two-stage liquid ring machine shown in FIG. 1, contains divided cases of the first 1 and second 2 stages, connected by a pipe 3, in which wheels 4 and 5 are mounted with an eccentricity. The shaft 6 of the first stage passes through the hollow shaft 7 of the second stage and is connected with it by a transmission in the form of a two-disk frontal variator, consisting of disks 8, 9 and the intermediate roller 10. To change the direction of rotation of the hollow shaft, a chain gear 11 is designed. The pipe is equipped with a tee 12, in which the electromagnetic shutter 13 is located. The gear further has an electromagnetic clutch 14 and is located on and at the entrance to the first stage, a pneumoelectric sensor 15. The control mechanism 16, designed to change the gear ratio of a two-disk frontal variator, consists of an intermediate roller bearing housing 17 (Fig. 2) and grooves 18 and screws 19 placed on it. Frontal variator, chain transmission, electromagnetic the clutch and the regulation mechanism are located in the transmission housing 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.The design works as follows: at the initial moment of evacuation, the first stage of the two-stage liquid-ring machine operates, while the electromagnetic clutch 14 is open and the shutter 13 is in a position that ensures the exit of the gas phase into the atmosphere, which reduces the energy consumption spent on the work of the second stage, and overcome the resistance forces to the movement of the gas phase through the entire pipe 3. Upon reaching a predetermined value of vacuum in terms of energy consumption during operation of the first stage, the signal is pneumatic eskogo sensor 15 through the electromagnetic clutch 14, discs 8, 9, intermediate roller 10, a chain transmission 11 and the valve 13 includes a second stage operation, which leads to achievement of ultimate vacuum for two-stage liquid ring machine. When using this design of a two-stage liquid-ring pump for various suction pressures and technological processes with variable thermodynamic parameters (temperature of the evacuated gases and vapors) requiring an increase in the ultimate vacuum, it is necessary to increase the speed of the second stage relative to the first stage. Using the control mechanism 16 by moving the bearing housing of the intermediate roller 17 and the grooves 18 relative to the housing 20 and the screws 19, the gear ratio of the double-disk frontal variator is varied within 1.15-1.35.

Claims

A two-stage liquid ring machine containing divided first and second stage housings connected by a nozzle in which wheels are mounted with an eccentricity, the shaft of the first stage passing through the hollow shaft of the second stage and connected to it by a transmission, and the nozzle is equipped with a tee in which the electromagnetic damper is located defining the direction of movement of the gas phase, and the transmission additionally has an electromagnetic clutch, the electromagnetic clutch and the flap are controlled by a pneumatic-electric sensor located on the input de in the first stage, characterized in that the transmission is a mechanism in the form of a two-disk frontal variator with an intermediate roller and a chain gear, which allows you to adjust the speed of the second stage relative to the first, and the regulation is carried out by moving the bearing housing of the intermediate roller relative to the gear housing, changing the gear CVT ratio.