Вакуумный пароструйный насос Советский патент 1993 года по МПК F04F9/00 

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к пароструйным насосам.

Известен вакуумный пароструйный насос (1), который состоит из корпуса с раструбом, насадки, паропровода с соплами, системы охлаждения и кипятильника с нагревателем. Одним из существенных недостатков этого насоса является значительное потребление электроэнергии, т.к. значительная часть потребляемой мощности тратится на нагрев корпуса насоса.

Известен пароструйный вакуумный насос (2), одним из существенных недостатков которого является невысокая производительность как следствие больших потерь рабочей мощности.

Известен вакуумный пароструйный насос, содержащий корпус с входным патрубком и патрубком форвакуумной откачки; паропровод с соплами, кипятильник и нагреватель, принятый нами в качестве прототипа. Несмотря на свои достоинства, этот насос имеет повышенное потребление электроэнергии, т.к. существующий температурный градиент между первой и последней

ступенью не позволяет снизить потребляемую электроэнергию и тем самым повысить его производительность.

Недостатком прототипа является повышенный температурный градиент между первой и последней ступенями насоса, что приводит к снижению коэффициента полезного действия и, следовательно, к повышенному потреблению электроэнергии.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Указанная цель достигается за счет того, что паропровод последней ступени выполнен в виде диффузора с углом раскрытия, лежащим в пределах 6-12°, при этом площадь выходного отверстия диффузора определяется из выражения:

Sd Sw(tgKa + tg-y),

где 3d - площадь выходного отверстия диффузора;

Sw - площадь входного патрубка: а-угол раскрытия диффузора; К- поправочный коэффициент, равный 1,3-1,85.

Ј

00

чэ

00

При проведении патентных исследований не было обнаружено конструкций насосов, в которых были бы использованы технические решения, предлагаемые нами.

На чертеже показан высоковакуумный пароструйный насос в разрезе.

Насос состоит из корпуса 1 с выходным патрубком 2, патрубка форвакуумной откачки 3, нагревателя 4, кипятильника 5, паропровода второй ступени 6 с соплом 7, паропровода второй ступени 8 с соплом 9, паропровода третьей ступени 10, выполненной в виде диффузора, с соплом 11, зонтика 12 с усеченной площадкой 13, системы водяного охлаждения 14, крепежных элементов 15, патрубка 16 с крепежными элементами 17, вентиля 18, форвакуумного насоса 19 и рабочей жидкости 20.

Высоковакуумный пароструйный насос подключается и работает в следующей последовательности.

Выходной патрубок 2 через затвор (на рис. не показан) присоединяется к откачиваемому объему, а патрубок 3 с помощью патрубка 16 и вентиля 18 присоединяется к форвакуумному насосу 19. Затем производится предварительная откачка внутреннего обьема насоса и включается кипятильник 5. Одновременно подается вода в систему водяного охлаждения 14. Разогретая рабочая жидкость 20 превращается в пар, и паровой поток в начальный момент движется по паропроводу первой ступени 6, Часть его входит в объем через сопло первой ступени 7, оставшаяся часть устремляется в паропровод второй ступени 8 и частично выходит в объем через сопло второй ступени 9. Далее паровой поток устремляется в диффузор 10 и через сопло 11 входит во внутренний обьем насоса. Пары рабочей жидкости конденсируются на стенках насоса и стекают в кипятильник 5, а откачиваемый газ перемещается струей пара и удаляется через патрубок 3.

За счет того, что паропровод последней ступени насоса выполнен в виде диффузора

с углом раскрытия 6-12°, происходит практически минимальный контакт парового потока со стенками паропровода и паровой поток с более высокой температурой нагрева выходит из сопла последней ступени наcoca. Полученный эффект позволяет либо уменьшить потребляемую электроэнергию при одних и тех же габаритах насоса, либо повысить его производительность. Уменьшение угла раскрытия диффузора менее 6°

приводит практически почти к прямоточному движению парового потока и потере его энергии на разогрев стенок паропровода, а увеличение угла раскрытия более 12° приводит к образованию турбулентности, что в

конечном итоге также приводит к потере потребляемой электроэнергии.

Для создания беспрерывного движения рабочей жидкости в виде пара по замкнутому циклу за минимальный отрезок времени

и возвращение его в кипятильник при более высокой температуре, устанавливается теоретическая зависимость между площадью выходного отверстия диффузора и площадью входного патрубка насоса. В формулу входит поправочный коэффициент К, который учитывает объем испаряющейся рабочей жидкости и ее отбор на каждой ступени насоса. В табл. 1 приведены значения коэффициента К для угла раскрытия диффузораотб до 12°.

В табл. 2 приведены сравнительные испытания одного типоразмера насоса Dy 100. Таким образом, положительный эффект от предлагаемой новой конструкции насоса

очевиден. Насос обладает высокой производительностью. Экономичен по сравнению со всеми насосами, выпускаемыми в СССР и зарубежными фирмами.

Использование: в вакуумной технике. Сущность изобретения: корпус имеет входной и выходной патрубки и патрубок форва- куумной откачки. Паропровод с соплами последней ступени выполнен в виде диффузора с углом раскрытия, лежащим в пределах 6-12°. Площадь выходного отверстия диффузора определяют по заданному выражению. 1 ил.

Формулаизобретения Вакуумный пароструйный насос, содержащий корпус с входным патрубком и пат- рубком форвакуумной откачки, паропровод с соплами, кипятильник и нагреватель, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой электроэнергии, паропровод последней ступени выполнен в виде диффу- зора с углом раскрытия, лежащим в пределах от 6 до 12°, при этом площадь выходного

отверстия диффузора определяется из выражения:

Sd Sw(tgKa + tg

-2-1 2J.

где Sd - площадь выходного отверстия диффузора;

Sw - площадь входного патрубка;

а- угол раскрытия диффузора;

К- поправочный коэффициент, равный 1,3-1,85.

Таблица 1

Таблица 2