Жидкостно-кольцевая машина Советский патент 1992 года по МПК F04C7/00 F04C19/00 

Изобретение относится к вакуумному и компрессорному машиностроению и может быть использовано в конструкциях жидкост- но-кольцевых машин и насосов.

Известна жидкостно-кольцевая машина (компрессор или вакуумный насос), содержащая корпус с цилиндрической расточкой внутренней поверхности, вал с подшипниковыми узлами и уплотнениями, рабочее колесо, расположенное с эксцентриситетом относительно цилиндрической расточки внутренней поверхности корпуса 1.

В известных методиках расчета эксцентриситет рекомендуется определять по формуле:

где гг - радиус наружной поверхности рабочего колеса.

Расхождение в значениях подсчитанного эксцентриситета мо жёт сиёт аМть более 12%.

Недостатком определеннойташм образом конструкции является то. что рабочее колесо может во время работы быть погружено слишком глубоко в жидкостное кольцо или, наоборот, может выходить из жидкостного кольца, В первом случае не используется полностью объем колеса для создания газовой полости, не всасывается весь возможный объем газа и, таким образом, уменьшается производительность, увеличивается удельная мощность и удельная материалоемкость. Во втором случае ячейки, в которых должно начинаться сжатие газз, не разобщены между собой, сжатие происходит только при дальнейшем повороте рабочего колеса, и уменьшенное расстояние между ячейками начала сжатия и нагнетательной полости приводит к увеличению перетечек из полости нагнетания в полость всасывания, уменьшению производительности и увеличению удельной мощности и удельной материалоемкости,

В настоящее время для получения конструкции жидкостно-кольцевой машины, лишенной указанного выше недостатка, приходится определять оптимальное значение эксцентриситета, при котором будет минимальная глубина погружения и максимальная производительность, путем выполнения большого объема экспериментальных работ, только с помощью экспериментов с каждой конкретной машиной может быть создана экономическая, совершенная водо- кольцевэя машина,

Цель изобретения - повышение точности расчета, сокращение продолжительности и стоимости доводочных работ, направленных на получение максимальной производительности, уменьшение удельной мощности и материалоемкости.

Для достижения поставленной цели в жидкостно-кольцевой машине, содержащей ко .-пус с цилиндрической внутренней расточкой, торцовые крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, и эксцентрично установленное в расточке колесо со ступицей и лопатками, согласно изобретению эксцентриситет определяется из соотношений

и

)-l

4 V2 Г22

где п - средний радиус ступицы рабочего колеса;

Г2 - наружный радиус рабочего колеса;

ip- коэффициент загромождения объема рабочего колеса;

V2 - коэффициент, зависящий от средней скорости потока в безлопаточном пространстве в месте наибольшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса {для водокольцевых машин - V2 1,05).

а - минимальная величина погружения лопаток рабочего колеса в жидкостное кольцо.

Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что эксцентриситет определяется из соотношения:

е #frz2 2) 1 4 V2 Г22

При таком взаимном расположении рабочего колеса и корпуса будет обеспечиваться минимальное (2-5 мм в зависимости

Ю

15

от размера ) погружение колеса в жидкостное кольцо.

Сущность изобретения поясняется чертежом, гдэ показан разрез машины.

Жидкостно-кольцевая машина содержит рабочее колесо 1, установленное в ци- линдрической внутренней расточке 2 корпуса 3 с эесцентриситетом е, определяемым из соотношения.

.

4 V2 Га2

При зращении рабочего колеса 1 образуется

20

25

30

жидкостное кольцо 4. Рабочее колесо 1 содержи г ступицу 5 и лопатки 9. В торцовых крышках 8 расположены всасывающее и нагнетательное 10 окна. Ячейка рабочая образуется внутренней поверхностью 7 жидкостного кольца 4, поверхностью ступицы 5 и лопатками 9 рабочего колеса 1.

Жидкостно-кольцевая машина работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса 1, расположенного с эксцентриситетом е относительно внутренней цилиндрической поверхности 2 корпуса 3, образуется жидкостное кольцо 4, которое под действием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности 2 корпуса 3,

Вследствие эксцентричного расположения рабочего колеса 1 жидкостное кольцо 4 отходит от ступицы 5, образуя все увеличи- вающийся с увеличением угла поворота бочсто колеса объем, в который через всасывающее окно б всасывается газ. Ячейка, образуемая внутренней поверхностью 7 жидкостного кольца 4, поверхностью ступицы 5 рабочего колеса 1 и лопатками 9 рабочего колеса 1, увеличивает свой объем до определенной величины угла поворота колеса, При этом происходит процесс всасывания, При дальнейшем повороте рабочего колеса происходит отсечение ячейки от всасывающего окна и начинается сжатие попавшего в ячейку газа за счет уменьшения объема ячейки путем приближения внутренней поверхности 7 жидкостного кольца 4 к ступице 5 рабочего колеса 1. При достижении в ячейке заданного давления (при повороте колеса на заданный угол) ячейка сообщается с нагнетательным окном 10, через которое сжатый газ вытесняется в нагнетательную полость и выходит из

5 машины. При выборе оптимальной величины эксцентриситета е минимальная величина погружения а лопаток 9 рабочего колеса 1. При отклонениях от указанной оп тимапьной величины эксцентриситета

40

45

50

будет или слишком большое погружение лопаток 9 в жидкостное кольцо 4, тогда производительность (объем всасываемого газа) машины уменьшается, или лопатка 9 вообще не будет погружена в жидкостное кольцо 4, тогда увеличатся перетечки во всасывающую полость из нагнетательной через образовавшуюся щель, что также уменьшит производительность машины. В обоих этих случаях будут повышенные удельные материалоемкость и потребляемая мощность. Только выбор оптимального эксцентриситета позволит иметь наивысшую производительность и низшую удельную потребляемую мощность и удельную материалоемкость.

Формула изобретения Жидкостно-кольцевая машина, содержащая корпус с цилиндрической внутренней расточкой, торцовые крышки со всасывающими и нагнетательными окнами и эксцентрично установленное в расточке рабочее колесо со ступицей и лопатками,

«и

отличающаяся тем, что, с целью повышения точности расчета, сокращения продолжительности и стоимости доводочных работ, эксцентриситет определяется из следующего соотношения:

УЧГ2

п

4 V2 Г2

J3

2

где п - средний радиус ступицы рабочего колеса;

Г2 - наружный радиус рабочего колбса;

ty- коэффициент загромождения объема рабочего колеса;

V2 - коэффициент, зависящий от средней скорости потока в безлопаточном пространстве в месте наибольшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса (V2 - 1.05 для водокольцевых машин);

а - минимальная величина погружения лопаток рабочего колеса в жидкостное кольцо.

/ Ј 3

Использование: в компрессорном и вакуумном машиностроении Сущность изобретения: корпус выполнен с цилиндрической внутренней расточкой, в к-рой эксцентрично установлено рабочее колесо со ступицей и лопатками. Эксцентриситет определяют по заданному соотношению. 1 ил