ВАКУУМНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к роторным вакуумным насосам, предназначенным для создания вакуума и избыточного давления в емкостях, а также откачки газообразных и жидких неагрессивных сред и используемым в химической промышленности, в коммунальном хозяйстве и др.
Известна роторная пластинчатая машина (Пат. СССР №1753957, Кл. 5 F 04 C 2/00, 29/04, 21/06, 1989), содержащая корпус, выполненный в виде двух соосно установленных внутреннего и наружного цилиндров с образованием между ними полости охлаждения. В корпусе эксцентрично установлен ротор с радиальными пазами. В пазах установлены пластины с образованием зон всасывания, сжатия и нагнетания. В полости охлаждения размещены перепускные трубки. На периферийных участках образующей внутреннего цилиндра в зоне сжатия выполнены сквозные отверстия, попарно соединенные трубками. Каждая пара отверстий выполнена с угловым смещением. Наибольшее количество отверстий на единицу длины окружности выполнено в зоне наибольшей интенсивности сжатия.
Недостатком данной машины является сложность ее конструкции. В реальных условиях, особенно при длительном сроке эксплуатации, практически невозможно обеспечить надежную работу системы
охлаждения рабочего тела машины, в результате чего снижается надежность работы машины в целом.
Известен насос вакуумный (Паспорт Насос вакуумный, КО-503 Б.02.14.000, АО «Арзамасский завод коммунального машиностроения», с.6, прототип), содержащий корпус, снабженный ребрами серповидной формы, расположенными перпендикулярно его продольной оси с равным шагом по всей длине, и каналами впуска и выпуска, и эксцентрично установленный в корпусе ротор с радиальными пазами и размещенными в них с возможностью возвратно-поступательного движения лопатками с образованием рабочих камер.
Выполнение ребер на корпусе насоса направлено на увеличение поверхности теплообмена и преследует цель повышения интенсивности охлаждения рабочего тела насоса.
Но при наличии ребер на корпусе насоса происходит неравномерный нагрев корпуса из-за разности температур в смежных точках вдоль лопаток (под ребром и без него), следствием чего являются повышенные температурные деформации корпуса насоса. В результате увеличивается износ трущихся пар лопатка-корпус, снижается надежность работы насоса, уменьшается срок его службы.
Недостатком известного вакуумного насоса является наличие температурных деформаций корпуса вследствие неравномерности его нагрева, обусловленного недостаточным количеством ребер на корпусе насоса. Наличие температурных деформаций является причиной ненадежной его работы и снижения срока службы.
Задача, решаемая данной полезной моделью, заключается в повышении надежности работы насоса и увеличении срока его службы.
Поставленная полезной моделью задача решена следующим образом.
В вакуумном насосе, содержащем корпус, снабженный ребрами серповидной формы, расположенными перпендикулярно его продольной
оси с равным шагом по всей длине и каналы впуска и выпуска, и эксцентрично установленный в корпусе ротор с радиальными пазами и размещенными в них с возможностью возвратно-поступательного движения лопатками с образованием рабочих камер, ребра расположены друг от друга на расстоянии, равном высоте ребра.
Расположение ребер друг от друга на расстоянии, равном высоте ребра, предполагает выбор такого количества ребер на корпусе насоса, которое свело бы к минимуму температурные деформации корпуса насоса, а вместе с тем и выбор оптимальной высоты ребра данной конструкции, обеспечивающей охлаждение внутренней поверхности ребер. Эти две переменные взаимосвязаны следующими условиями.
В идеальном случае график распределения температуры вдоль лопаток насоса при оптимальном количестве ребер на корпусе должен представлять прямую линию (температурный градиент Δt=0), в реальных условиях температурный градиент Δt (разность температур в смежных точках корпуса вдоль лопатки под ребром и без него) должен быть возможно минимальным (фиг.3).
С увеличением количества ребер на корпусе температурный градиент Δt уменьшается. Но количество ребер ограничено условием возможности охлаждения их внутренних поверхностей, когда не происходит сосредоточения воздушного потока на внешних поверхностях ребер. Последнее прямо связано с конструкцией ребра, в частности, с его высотой.
Экспериментальным путем подобраны оптимальные величины высоты ребра и количество ребер. Расположение ребер на расстоянии друг от друга, равном высоте ребра, на корпусе насоса удовлетворяет обоим условиям обеспечения надежной работы насоса, а именно, снижает до возможного минимума температурные деформации корпуса и обеспечивает эффективное охлаждение внутренней поверхности ребра, что
подтверждает прямое назначение ребра - увеличение площади теплообмена и снижение нагрева рабочего тела насоса.
Технический результат, полученный от использования полезной модели, следующий: снижены температурные напряжения на внутренней поверхности насоса, что привело к значительному уменьшению температурной деформации корпуса и, как следствие, более точному прилеганию трущихся поверхностей в паре лопатка-корпус. Это обеспечило повышение надежности работы насоса и уменьшение его износа, а значит и увеличение срока службы.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 изображен вакуумный насос, продольный разрез; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - график распределения температуры вдоль лопаток насоса в зависимости от количества ребер на корпусе насоса.
Вакуумный насос содержит корпус 1, с двух сторон закрытый передней 2 задней 3 крышками. На корпусе 1 перпендикулярно его продольной оси с равным шагом по всей длине выполнены ребра 4 серповидной формы, а также размещены каналы выпуска 5 и выпуска 6. Расстояние между ребрами 4 равно высоте ребра.
Внутри корпуса 1 эксцентрично установлен ротор 7 с радиальными пазами 8 и размещенными в них с возможностью позвратно-поступательного движения лопатками 9. Ротор 7 вращается на двух шарикоподшипниках 10 и 11, расположенных в крышках 2 и 3 корпуса 1 соответственно. Вследствие эксцентричного расположения ротора 7 в корпусе 1 между лопатками 9, ротором 7 и корпусом 1 образуются рабочие камеры 12, различные по объему.
Вакуумный насос работает следующим образом.
При вращении ротора 7, эксцентрично установленного в корпусе 1, между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью
ротора 7 образуется серповидное пространство, разделенное лопатками 9 (которые под действием центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности корпуса 1) на рабочие камеры 12 переменного объема.
При вращении ротора 7 лопатками 9 из канала впуска 5 засасывается воздух, при этом в канале впуска 5 образуется вакуум. Объем между лопатками 9 уменьшается, и воздух, находящийся в нем, сжимается. В канале выпуска 6 сжатый воздух расширяется и выбрасывается через систему трубопроводов и глушитель в атмосферу.
Заявленный вакуумный насос изготовлен и испытан. Ребра серповидной формы на корпусе насоса расположены перпендикулярно его продольной оси с равным шагом по всей длине и на расстоянии друг от друга, равном высоте ребра.
Поскольку вакуумный насос предназначен для установки его в машине КО - 503, габариты его заданы. При длине корпуса насоса L=270 мм и высоте ребра h=30 мм на корпусе размещено 7 ребер против 5 такой же конструкции на корпусе вакуумного насоса КО-503 Б.02.14.000 АО «Арзамасский завод коммунального машиностроения» (прототип). В результате снизилась температурная деформация корпуса насоса, надежность работы насоса повысилась, срок службы его (ресурс) увеличился с 5 лет (прототип) до 7 лет. Кроме того, с увеличением количества ребер с 5-ти (прототип) до 7-ми увеличилась площадь его охлаждения и снизился нагрев рабочего тела насоса, что позволило увеличить время его непрерывной работы с 1 часа (прототип) до 1 часа 30 мин (при температуре окружающего воздуха 20-25°С).