Многоступенчатый вакуумный насос типа RоотS Советский патент 1992 года по МПК F04C25/00 F04C18/18 

Изобретение относится к погружному многоступенчатому вакуумному насосу, содержащему статоре последовательными камерами сжатия, разделенными в осевой направлении, радиальные перегородки, роторный комплект, размещенный внутри статора и образованный двумя параллельными валами, удерживаемыми подшипниками в торцовых крышках статора, причем каждый вал снабжен (в каждой камере) одной лопастью сжатия; таким образом, каждая камера содержит две сопряженные лопасти сжатия, при этом один из двух валов приводится во вращение двигателем, а другой вал приводится во вращение в обратном направлении посредством зубчатой передачи, размещенной в картере, прикрепленном к соответствующей торцовой крышке статора, причем оба вала проходят каждый сквозь указанную крышку через прокладку герметичности с краями.

В насосе этого типа нет масляной прокладки между лопастями сжатия и камерами сжатия (сухой насос). Однако картер, в котором размещается зубчатая передача, содержит масло для смазки зубчатой передачи и, хотя картер отделен от ближайшей камеры сжатия прокладкой с краями вокруг каждого вала, получаемая герметичность недостаточна. Когда такой насос используется в качестве первичного, предпочтительVJсо 4 О -Ч

ю

СА)

но, чтобы камеры сжатия совершенно не имели масла.

Действительно, давление в ближайшей к картеру камере сжатия, которая образует ступень высокого давления, может, в соответствии с величиной давления всасывания насоса, быть выше давления в картере, т.е. выше атмосферного давления, из-за чего возникает опасность приподнимания кромок прокладки с краями.

Во избежание этого можно было бы уравновесить давление по обе стороны прокладки посредством патрубка, сообщающего картер и камеру сжатия, но в этом случае, облегчается прохождение масляных паров через этот патрубок от картера к камере сжатия и возникает возможность появления в этой камере следов масляной конденсации.

Использование прокладки с двумя краями, установленными валетом, также не рекомендуется, так как край со стороны камеры сжатия не может смазываться, вследствие чего происходит его износ, сокращающий срок службы.

Кроме того, прилегающая к картеру камера сжатия сильно нагревается вследствие сжатия газов, и эта высокая температура передается маслу, что приводит, с одной стороны, к уменьшению его вязкости и, следовательно, к более значительным утечкам, а с другой стороны - к более значительному испарению масла, затрудняющему улавливание паров. Наконец, откачанные газы, если они корродирующие, могут быстро привести в негодность прокладку герметичности и вызвать утечки.

Целью изобретения является повышение герметичности рабочих камер.

Для этого многоступенчатый вакуумный насос снабжен блоком герметичности, установленным торцовой крышкой, расположенной со стороны картера, и камерой сжатия, прилегающей к картеру, причем блок герметичности образован перегородкой, установленной вокруг каждого вала неподвижной части лабиринтной прокладки, каждый вал снабжен дополнительной подвижной частью лабиринтной прокладки, подвижные части лабиринтных прокладок размещены в общей полости блока герметичности, соединенного посредством клапана с каналом нагнетания камеры сжатия, прилегающей к картеру, при этом клапан делает возможным проход некристаллического вещества в направлении указанной полости к каналу нагнетания.

Блок герметичности содержит камеру. В указанную полость может подаваться инертный газ в небольшом количестве. Блок

герметичности может иметь камеру циркуляции охлаждающей воды.

На фиг.1 показан предлагаемый вакуумный насос; на фиг.2 - то же, частичный разрез: на фиг.З - то же, вид сверху, частичный разрез.

Этот насос 10 состоит из статора и роторного комплекта. Статор собирают посредством наложения друг на друга пластин,

0 содержащих боковые 1 и торцовые крышки 2 и 3 и радиальные перегородки 4. Таким образом, образуется множество последовательных камер сжатия 5, ограниченных в радиальном направлении перегородками

5 4, а в осевом направлении крышками 2 и 3. Концы статора закрыты двумя крышками 6 и 7.

Роторный комплект, размещенный внутри статора, содержит два параллельных

0 вала 8 и 9, удерживаемых подшипниками качения 11 и 12 в крышке 2, а также в крышке 3.

В каждой камере сжатия 5 вал 8 снабжен лопастью сжатия 13, а вал 9 - лопастью

5 сжатия 14. Следовательно, каждая камера сжатия 5 принимает две лопасти сжатия 13 и 14. Эти лопасти имеют сопряженные профили.

Вал 8 приводится во вращение двигате0 лем привода 15 посредством соединительного устройства 16. Вал 9 приводится во вращение в обратном направлении зубчатой передачей, содержащей шестерню 17, установленную на валу 8, и шестерню 18,

5 установленную на валу 9. Эта зубчатая передача 17-18 размещена в крышке б картера. Эта крышка-картер 6 прикреплена к крышке 2. При работе картер 6 содержит масло для смазки зубчатой передачи 17-18.

0 Вал 8 проходит сквозь крышку 2 через прокладку герметичности с краями 19; таким же образом вал 9 проходит сквозь крышку 2 через прокладку герметичности с краями 20.

5 На фиг.1 позицией 21 обозначен вход всасывания, а позицией 22 - выход нагнетания, соединенный с каналом нагнетания 23 (фиг.2) посредством различных органов (в том числе глушитель 35). Канал нагнетания

0 23 проходит через последний статорный обод, расположенный со стороны картера 6. Следовательно, высокое давление, атмосферное давление установленного режима действуют со стороны зубчатой передачи

5 17-18.

При пуске насоса создается избыточное давление в нижних камерах сжатия, при этом насос функционирует как компрессор со степенью сжатия; причем, когда начинается всасывание при атмосферном давлении, можно получить в последней камере 5 значительно более высокое давление, чем атмосферное давление, имеющееся в картере 6, что вызывает при отсутствии специальных мер приподнятие прокладок с краями 19 и 20.

В связи с этим в конструкцию введен блок герметичности 24, установленный между крышкой 2 и последней камерой сжатия 5, т.е. между фланцем 2 и последней перегородкой 4, ближайшей к картеру 6.

Этот модуль герметичности 24 представляет собой перегородку, через которую проходят валы 8 и 9, причем перегородка устанавливается вокруг каждого вала не- подвижной части 25,26 лабиринтной прокладки; ее дополнительная подвижная (вторая) часть 27,28 является элементом, который несут валы 8 и 9. Подвижные части 27 и 28 лабиринтных прокладок устанавлива- ются на валах посредством тороидальной прокладки 29,30 и размещаются в общей полости 31 модуля. Общая полость 31 соединена с каналом нагнетания 23 клапана с шариком 32, выталкиваемым пружиной 33. Таким образом, в случае избыточного давления в общей полости 31 последняя сообщается с каналом нагнетания 23. Следовательно, исключено приподнимание прокладки с краями 19.

Блок герметичности 24 содержит камеру 34 циркуляции охлаждающей воды. Цир- куляция позволяет удалять калории, генерированные в соседней камере сжатия, и выдерживать масло в картере 6 при тем- пературе окружающей среды. Таким образом, выполняют тепловой барьер. На чертежах не показаны трубопроводы подвода и удаления воды.

Предусматривается также подача в об- щую полость 31, в небольшом количестве, азота, который позволяет разбавлять всасывание (возможно, корректирующие газы), исключая таким образом, разъедание и разрушение прокладки с краями 19..

Блок герметичности 24 служит ловушкой для масла: если все-таки происходит утечка через прокладки с краями 19 и 20 в виде пара, оно направляется посредством подвижных частей 27,28 лабиринтных про- кладок, действующих как отражатель, к холодной стенке и конденсируется. Если происходит утечка в виде жидкости, тороидальные прокладки 29,30 препятствуют миграции масла вдоль валов, она собирается в общей полости 31, из которой она может удаляться через сливное отверстие.

Каждая камера сжатия содержит один вход и один выход, а выход одной камеры соединен с входом следующей камеры через каналы боковых крышек 1.

Формула изобретения

1.Многоступенчатый вакуумный насос типа Roots, содержащий статор с передней и задней торцовыми крышками и каналы подвода и отвода рабочей среды, картер, частично заполненный маслом, радиальные перегородки, размещенные в статоре с образованием последовательных ступеней сжатия, параллельные валы, установленные на подшипниках в торцовых крышках, уп- лотнительную прокладку, установленную на каждом из валов в передней торцовой крышке, лопастные роторы, закрепленные на валах с возможностью вращения в противоположных направлениях с образованием в статоре рабочих камер, приводной двигатель, вал которого кинематически связан с одним из двух параллельных валов, и шестеренный механизм синхронизации, размещенный в картере со стороны передней торцовой крышки, отличающий- с я тем. что , с целью повышения герметичности рабочих камер, насос снабжен блоком герметичности, размещенным в статоре со стороны передней торцовой крышки и выполненным в виде дисковой перегородки, имеющей зону выемки вокруг двух валов с образованием полости сжатия, сообщенной посредством клапана с каналом отвода, и размещенным в ней лабиринтным уплотнением, выполненным в виде неподвижной и подвижной частей, при этом подвижная часть закреплена на валу, а неподвижная - на перегородке.

2.Насоспоп.1,отличающийся тем, что в перегородке выполнена кольцевая камера охлаждения. ,

З.Насос по пп.1 или 2, отличающий- с я тем, что полость сжатия подключена к источнику инертного газа.

Ii1i|,

rssz

--f-- 7

Q

Сущность изобретения: картер частично заполнен маслом. Радиальные перегородки размещены в статоре, образуя последовательные ступени сжатия. Параллельные валы установлены на подшипниках в торцовых крышках статора. Уплотнительная прокладка установлена на каждом из валов в передней торцовой крышке. Лопастные роторы закреплены на валах с возможностью вращения в противоположных направлениях и образования в статоре рабочих камер. Вал приводного двигателя кинематически связан с одним из параллельных валов. Шестеренный механизм синхронизации размещен в картере со стороны передней торцовой крышки. Блок герметичности размещен в статоре со стороны передней торцовой крышки и выполнен в виде дисковой перегородки, имеющей зону выемки вокруг двух валов с образованием полости сжатия. Полость сообщена клапаном с каналом отвода, и в ней размещено лабиринтное уплотнение с неподвижной и подвижной частью. Подвижная часть закреплена на валу, неподвижная - на перегородке. В перегородке выполнена кольцевая камера охлаждения. Полость сжатия подключена к источнику инертного гЗЗа. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. С