ВАКУУМНАЯ ЖИДКОСТНАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к области металлообработки, и предназначена для создания разряжения. Техническое решение предназначено для создания и обеспечения стабильно-постоянных условий разряженности атмосферы в вакуумной магистрали и оснастке достаточные для надежной фиксации детали в рабочей зоне технологического оборудования с учетом попадания неограниченного объема жидкости в систему.
Уровень техники и предпосылки создания полезной модели.
Из уровня техники известна вакуумная установка. (RU 2159357 С1, опубл. 20.11.2000). Вакуумная установка состоит из вакуумного насоса водоколыдевого типа, задействованного от разделительной емкости на сборно-разделительный бак, при этом подпитка насоса водой осуществляется с нижней части сборно-разделительного бака на всасывающий трубопровод насоса, на входе вакуумного насоса установлен испаритель в виде цилиндрической полости с тангенциальным входом.
Недостатком известной вакуумной установки является постоянная подача воды из внешнего источника водоснабжения, а также слив отработанной жидкости в канализацию, что приводит к дополнительным затратам как при подготовке оборудования к эксплуатации, так и при эксплуатации оборудования, связанных с необходимостью установки дополнительных узлов. Дополнительно к недостаткам установки можно отнести невозможность регулировки момента возникновения кавитации и отсутствие фильтра в вакуумной магистрали, что при эксплуатации может привести к засорению магистрали.
Кроме того, из уровня техники известен вакуумный насос {US 4257749 А, опубл. 24.03.1981, прототип). Вакуумный насос с электродвигателем жидкостного охлаждения для привода рабочего колеса и разделением жидкости содержит отдельные узлы, размещенные в смежных корпусах, разделенные перегородками на камеры, соединенные между собой без трубопроводов, герметизирован снаружи для образования блока, который содержит вход и выход газа, вход и выход жидкости, усовершенствование включает: (а) первый корпус содержит в себе жидкостное кольцо и электродвигатель с жидкостным охлаждением, указанный первый корпус имеет внешнее впускное отверстие для газа, соединенное со стороной всасывания насоса, и внешнее выпускное отверстие для охлаждающей жидкости, при этом указанный первый корпус имеет плоскую внешнюю сторону с первым, вторым и третьим соединительными отверстиями для газа и жидкости; (b) второй корпус содержит разделитель жидкости, выполненный в виде контейнера для охлаждения и хранения, и теплообменник для рабочей жидкости, при этом указанный второй корпус имеет выход газа, соединенный с выходом отделителя жидкости, и внешний вход охлаждающей жидкости, указанный второй корпус имеет плоскую внешнюю сторону с соединительными отверстиями для газа и жидкости, совпадающими с отверстиями в первом корпусе, при этом первый и второй корпуса примыкают друг к другу указанными отверстиями, выровненными между собой, и содержащими средства уплотнения между ними; (с) оба из указанных корпусных блоков содержат первый, второй и третий каналы, образованные внутренними стенками, причем соответствующие каналы соединены друг с другом через указанные соединительные отверстия, из которых первые каналы соединяют вход охлаждающей жидкости через теплообменник для работы жидкости, первое соединительное отверстие и теплообменник для электродвигателя с выходом охлаждающей жидкости, вторые каналы соединяют вход разделителя жидкости через второе соединительное отверстие с напорной стороной насоса, а третьи каналы соединяют выход разделителя жидкости через теплообменник для рабочей жидкости и третье соединительное отверстие на стороне всасывания насоса, так что каналы образуют замкнутый контур рабочей жидкости.
Недостатком известного вакуумного насоса системы является отсутствие бака хранения рабочей жидкости, что приводит к дополнительным затратам как при подготовке оборудования к эксплуатации, так и при эксплуатации оборудования, связанных с необходимостью установки дополнительных узлов. Дополнительно к недостаткам установки можно отнести невозможность регулировки момента возникновения кавитации и отсутствие фильтра в вакуумной магистрали, что при эксплуатации может привести к засорению магистрали.
Сущность полезной модели
Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является создание вакуумных жидкостных станций на базе водно-кольцевых насосов с замкнутым водяным контуром, защищенным от переполнения, для работы в составе вакуумной оснастки, применяемой на технологическом оборудовании, в том числе и металлообрабатывающем, использующим в качестве смазочно-охлаждающей технической среды жидкости.
Техническим результатом заявленного технического решения является, создание и обеспечение стабильно-постоянных условий разряженности атмосферы в вакуумной магистрали и оснастке достаточные для надежной фиксации детали в рабочей зоне технологического оборудования с учетом попадания неограниченного объема жидкости в систему.
Технический результат достигается за счет того, что вакуумная жидкостная станция состоит из двухсекционного корпуса, в котором закреплены бак хранения рабочей среды, радиатор активного охлаждения рабочей среды, водно-кольцевой насос, соединенный при помощи вакуумной магистрали с технологической оснасткой, воздушный редуктор, соединенный с водно-кольцевым насосом при помощи магистрали подключения воздушного редуктора, механический вакуумметр, соединенный с вакуумной магистралью при помощи магистрали подключения вакуумметра, при этом бак хранения рабочей среды, радиатор активного охлаждения рабочей среды и водно-кольцевой насос последовательно соединены в замкнутый контур соответствующими магистралями: бак хранения рабочей среды и радиатор активного охлаждения рабочей среды соединены при помощи магистрали контура охлаждения, радиатор активного охлаждения рабочей среды и водно-кольцевой насос соединены при помощи магистрали контура подачи рабочей среды, водно-кольцевой насос и бак хранения рабочей среды соединены при помощи магистрали возврата рабочей среды.
На вакуумной магистрали установлен воздушный фильтр механической очистки с полиэстеровым картриджем.
Двухсекционный корпус выполнен в виде двух вертикально расположенных секций, при этом секция первого уровня расположена над секцией второго уровня, причем в секции первого уровня расположены водно-кольцевой насос, бак для хранения рабочей среды, механический вакуумметр, воздушный редуктор и воздушный фильтр, а на секции второго уровня расположены радиатор активного охлаждения рабочей среды и источник электропитания вентилятора.
Радиатор активного охлаждения рабочей среды снабжен вентилятором обдува.
Механический вакуумметр выполнен с возможностью мониторинга значения разреженности газов внутри жидкостной станции.
Воздушный редуктор предназначен для частичной разгерметизации системы и регулировки потока поступления газов в систему.
Магистраль контура охлаждения соединена с магистралью слива рабочей среды.
Бак хранения рабочей среды снабжен магистралью контура первичного затопления насоса.
Бак хранения рабочей среды снабжен по крайней мере одной магистралью возврата рабочей среды в систему технологического оборудования.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - общий вид вакуумной жидкостной станции с замкнутым водяным контуром;
Фиг. 2 - общий вид вакуумной жидкостной станции с замкнутым водяным контуром;
Фиг. 3 - функциональная схема вакуумной жидкостной станции с замкнутым водяным контуром;
Фиг. 4 - функциональная схема вакуумной жидкостной станции с замкнутым водяным контуром;
Фиг. 5 - схема вакуумной жидкостной станции с замкнутым водяным контуром.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - двухсекционный корпус; 2 - водно-кольцевой насос; 3 - бак хранения рабочей среды; 4 - радиатор системы активного охлаждения рабочей среды; 5 - источник электропитания для обеспечения работы вентилятора системы охлаждения; 6 - блок управления; 7 - воздушный фильтр; 8 - механический вакуумметр; 9 - воздушный редуктор; 10 - заливная горловина с клапаном выпуска воздуха; 11 - индикатор для визуального контроля уровня рабочей среды; 12 - магистраль контура подачи рабочей среды; 13 - магистраль контура охлаждения; 14 - магистраль слива рабочей среды; 15 - магистраль контура первичного затопления насоса; 16 - вакуумная магистраль; 17 - магистраль возврата рабочей среды в систему технологического оборудования; 18 - магистраль возврата рабочей среды в бак; 19 - магистраль подключения воздушного редуктора; 20 - магистраль подключения вакуумметра; 30 -рабочая магистраль; 31 -вентиль магистрали первичного затопления насоса; 32 - вентиль возврата избыточной жидкости; 33 - вентиль слива рабочей среды; 34 - технологическая оснастка.
Раскрытие полезной модели
Вакуумная жидкостная станция состоит из двухсекционного корпуса (1), в котором закреплены бак (3) хранения рабочей среды, радиатор (4) системы активного охлаждения рабочей среды, водно-кольцевой насос (2), соединенный при помощи вакуумной магистрали с технологической оснасткой (34), воздушный редуктор (9), соединенный с водно-кольцевым насосом (2) при помощи магистрали (19) подключения воздушного редуктора, механический вакуумметр (8), соединенный с вакуумной магистралью (16) при помощи магистрали (20) подключения вакуумметра, при этом бак (3) хранения рабочей среды, радиатор (4) системы активного охлаждения рабочей среды и водно-кольцевой насос (2) последовательно соединены в замкнутый контур соответствующими магистралями: бак (3) хранения рабочей среды и радиатор (4) системы активного охлаждения рабочей среды соединены при помощи магистрали (13) контура охлаждения, радиатор (4) системы активного охлаждения рабочей среды и водно-кольцевой насос (2) соединены при помощи магистрали (12) контура подачи рабочей среды, водно-кольцевой насос (2) и бак (3) хранения рабочей среды соединены при помощи магистрали (18) возврата рабочей среды.
На вакуумной магистрали (16) установлен воздушный фильтр (7) механической очистки с полиэстеровым картриджем.
Двухсекционный корпус (1) выполнен в виде двух вертикально расположенных секций, при этом секция первого (верхнего) уровня расположена над секцией второго уровня, причем в секции первого уровня расположены водно-кольцевой насос (2), бак (3) для хранения рабочей среды, механический вакуумметр (8), воздушный редуктор (9) и воздушный фильтр (7), а на секции второго (нижнего) уровня расположены радиатор (4) активного охлаждения рабочей среды и источник (5) электропитания вентилятора радиатора (4) системы активного охлаждения рабочей среды.
Радиатор (4) системы активного охлаждения рабочей среды снабжен вентилятором обдува.
Механический вакуумметр (8) выполнен с возможностью мониторинга значения разреженности газов внутри жидкостной станции.
Воздушный редуктор (9) предназначен для частичной разгерметизации системы и регулировки потока поступления газов в систему.
Магистраль (13) контура охлаждения соединена с магистралью (14) слива рабочей среды, оснащенной вентилем (33) слива рабочей среды.
Бак (3) хранения рабочей среды снабжен магистралью (15) контура первичного затопления насоса, оснащенной вентилем (31) магистрали первичного затопления насоса.
Бак (3) хранения рабочей среды снабжен по крайней мере одной магистралью (17) возврата рабочей среды в емкость отработанной СОЖ системы технологического оборудования, оснащенную вентилем (32) возврата избыточной жидкости.
Под технологическим оборудованием подразумевается станок с технологической оснасткой (34), например, в виде перфорированной плиты, в котором есть емкость для подачи СОЖ, емкость для приема отработанной СОЖ, при этом СОЖ через технологическую оснастку (34) попадает в бак (3) хранения рабочей среды, тем самым вызывая его переполнение. Излишки рабочей среды из бака (3) сливаются в емкость для приема отработанной СОЖ.
Корпус (1) вакуумной насосной станций представляет двухсекционный металлической каркас в виде тумбы, установленной на вращающихся колесах, два из которых оснащены тормозами. Каркас и межсекционный контур свариваются из прямоугольного полого стального профиля, что позволяет обеспечить легкость и жесткость конструкции. Дно, средняя полка и верхняя поверхность изготавливаются из стальных листов для надежной фиксации агрегатов и узлов на их поверхности. По периметру тумба закрыта защитными перфорированными листами для защиты внутренних узлов и агрегатов от механических повреждений, Перфорация обеспечивает конвекцию воздуха необходимую для охлаждения системы. Так же в защитных листах выполнены технологические окна для обеспечения подключения технологического оборудования и доступа к органам контроля и управления станции.
На внешней стороне каркаса заявленной вакуумной насосной станции располагаются следующие элементы: щиток блока (6) управления станции с автоматом тепловой защиты электродвигателя; шаровой кран со штуцером для слива рабочей среды из установки для ее замены или при подготовке ей к консервации; штуцеры для подсоединения шлангов возврата избыточной жидкости в систему охлаждения технологического оборудования; воздушный фильтр (7) механической очистки с полиэстеровым картриджем для работы с жидкими средами; механический вакуумметр (8); воздушный редуктор (9); индикатор (11) визуального контроля уровня рабочей среды в системе вакуумной насосной станции; горловина залива рабочей жидкости в бак (3) системы вакуумной насосной станции; транспортировочные ручки. Заявленная станция работает следующим образом.
Перед началом работы станцию подготавливают к работе. Подготовка к работе заключается в заправке станции рабочей средой и регулировке параметров вакуума в рабочей магистрали.
Заправка станции рабочей средой осуществляется в следующей последовательности:
вентиль (32) возврата избыточной жидкости и вентиль (31) магистрали первичного затопления устанавливаются в положение открыто, вентиль (33) слива рабочей среды устанавливаются в положение закрыто (вентиль (33) используется для удаления рабочей среды из станции в случае необходимости ее замены или перед консервацией);
через заливную горловину (10) заливается рабочая среда (вода водопроводная температурой 15-25°С) до вытекания ее через вентиль (32) возврата избыточной жидкости.
При первоначальной заправке станции рабочей средой через бак (3) хранения рабочей среды по магистрали (13) контура охлаждения затапливается радиатор (4) системы активного охлаждения рабочей среды, так же по магистрали (15) контура первичного затопления затапливается рабочая камера водно-кольцевого насоса (2) для исключения его работы в сухом состоянии.
Очередность затопления магистралей и оборудования станции, обусловленная конструкцией, позволяет избежать воздушных пробок в контуре циркуляции рабочей среды.
По окончании заправки станции рабочей средой осуществляется регулировка параметров разряженности в рабочей магистрали:
Включается автомат защиты и запуска двигателя на блоке управления (6), после запуска двигателя рабочую магистраль (30) герметизируется.
С помощью воздушного редуктора (9) значение вакуума в вакуумной магистрали (20) регулируется таким образом, чтобы исчезла кавитация (до исчезновения характерного звука). Контроль разряжения в вакуумной магистрали (20) осуществляется посредством механического вакуумметра (8), норме соответствуют показания манометра не менее 85%.
По завершении регулировки вентиль (31) магистрали первичного затопления устанавливается в положение закрыто. Перекрытие магистрали (15) контура первичного затопления насоса обеспечивает циркуляцию рабочей среды только через магистраль (13) контура охлаждения.
После подготовки станции к работе магистраль (17) возврата рабочей среды в систему технологического оборудования через вентиль (32) подключается к соответствующей емкости технологического оборудования.
Технологическая оснастка (34), выполненная, например, в виде перфорированная плиты, на которой удерживается обрабатываемая заготовка за счет разряжения, создаваемого вакуумной жидкостной станцией, подключается к вакуумной магистрали (16) при помощи рабочей магистрали (30) через воздушный фильтр (7).
В процессе работы станции рабочая среда циркулирует по нижеописанному контуру.
Из бака (3) хранения рабочей среды по магистрали (13) контура охлаждения поступает в радиатор (4) системы активного охлаждения, из радиатора (4) системы активного охлаждения по магистрали (12) контура подачи рабочей среды поступает в рабочую камеру водно-кольцевого насоса (2) вместе с газами, поступившими в рабочую камеру кольцевого насоса (2) из технологической оснастки (34) по рабочей магистрали (30) через фильтр (7) и вакуумную магистраль (16) возвращается в бак (3) хранения рабочей среды по магистрали (18) возврата рабочей среды.
Система фильтрации станции, состоящая из воздушного фильтра (7) механической очистки с полиэстеровым картриджем для работы с жидкими средами, установленного между рабочей (30) магистралью и (16) вакуумной магистралью препятствует попаданию мелкодисперсных взвешенных частиц в систему. Полиэстеровый картридж позволяет обеспечить хорошую пропускную способность потока откачиваемых газов с учетом попадания в него жидкостей и легко восстанавливается после загрязнения путем обычной промывки проточной водой.
В процессе работы рабочая среда смешивается в рабочей камере кольцевого насоса (2) с газом и смазывающе-охлаждающей жидкостью, поступающим из технологической оснастки (34). В баке (3) хранения рабочей среды газ улетучивается из рабочей среды и уходит в атмосферу. Испарению рабочей среды в баке (4) препятствует система перегородок.
В процессе поглощения газа в рабочей камере кольцевого насоса и частичного испарения в баке хранения рабочая среда нагревается, что может привести к возникновению кавитации. Для охлаждения рабочей среды используется радиатор (4) системы активного охлаждения оборудованный вентилятором для повышения эффективности теплообмена.
Чем ниже стабилизированная температура рабочей среды, тем ниже значение давления насыщенных паров, что изменяет порог наступления кавитации при более высоких параметрах вакуума в системе.
В случае частичного испарения рабочей среды в процессе работы системы, необходимо дополнить ее объем до рабочего уровня, который показывает индикатор (11) для визуального контроля уровня рабочей среды, через заливную горловину (10). Конструкция станции предусматривает эту возможность без остановки рабочего процесса.
Излишки рабочей среды, образующиеся из-за поступления смазочно-охлаждающей жидкости процессе работы станции через рабочую магистраль из технологической оснастки, удаляются из бака (3) посредствам магистрали (17) возврата рабочей среды в систему технологического оборудования через вентиль (32) возврата избыточной жидкости.
Таким образом, конструкция заявленной вакуумной жидкостной станции обеспечивающего создание и стабильно-постоянные условия разреженности атмосферы в вакуумной магистрали и оснастке достаточные для надежной фиксации детали в рабочей зоне технологического оборудования.