БЛОК ВАКУУМНЫЙ

Область техники
Данное техническое решение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения с вращающимися или качающимися рабочими органами, а именно, к роторным машинам и компрессорам с жидкостным кольцом.
Уровень техники
Аналогом данного технического решения является ЖИДКОСТНО-КОЛЬЦЕВАЯ МАШИНА (патент на изобретение Российской Федерации №2014412 RU, заявка 95119542/06 от 1995.11.16, МПК F04С 19/00, дата публикации 1998.02.10), в которой сопряженные участки торцевых поверхностей ступицы колеса и торцевые поверхности торцевых крышек перед окнами всасывания выполнены профилированными по конической поверхности; угол между профилированными поверхностями и полостью всасывающих окон выбран из диапазона от 0° до 90°.
Недостатком аналога является его большая металлоемкость, значительные габаритные размеры и низкая надежность.
Другим аналогом заявляемого технического решения является жидкостно-кольцевая машина (патент на изобретение Российской Федерации №2062359 RU, заявка 5056006/06 от 1992.05.07, МПК F04С 19/00, дата публикации 1996.06.20). Жидкостно-кольцевая машина содержит корпус с окнами нагнетания и всасывания, канал подвода рабочей жидкости, рабочие колеса, закрепленные на валу, симметрично
относительно корпуса, опирающемся на подшипники, торцовые крышки, расположенные эксцентрично относительно рабочих колес; подшипники расположены в корпусе и имеют каналы для прохода рабочей жидкости, подаваемой в полость между подшипниками, а соединение привода с валом осуществляется через упругий элемент, расположенный в полости вала.
Недостатком данного аналога являются большие габаритные размеры, металлоемкость изделия и его недостаточная надежность.
Следующим аналогом заявляемого технического решения является жидкостно-кольцевая машина (патент на полезную модель RU 63466 U1, заявка 2007102768 от 04.01.2007, МПК8 F04С 7/00, F04С 19/00, автор и патентообладатель В.Н.Колобаев, опубликован 27.05.2007).
1. Жидкостно-кольцевая машина, включающая бак для рабочей жидкости, двигатель, с которым скреплен корпус, в котором эксцентрично размещено рабочее лопастное колесо, сидящее на приводной валу двигателя, лобовину с окнами всасывания и нагнетания, отличающаяся тем, что она снабжена циркуляционным насосом подкачки рабочей жидкости, между рабочим лопастным колесом и корпусом выполнен гидрозатвор, а бак для рабочей жидкости установлен ниже корпуса машины.
2. Жидкостно-кольцевая машина по п.1, отличающаяся тем, что циркуляционный насос выполнен встроенным в рабочее лопастное колесо со стороны лобовины.
3. Жидкостно-кольцевая машина по любому из п.1 или 2, отличающаяся тем, что двигатель с корпусом установлен на баке, при этом двигатель выполнен фланцевым, а его вал снабжен водоотбойником.
Недостатком аналога является невозможность реализовать в полном объеме заданные технические требования.
Наиболее близким аналогом (прототипом) данного технического решения является УСТАНОВКА ВАКУУМ-КОМПРЕССОРА (патент на полезную модель RU 45791 U1, заявка 2004136954/22 от 15.12.2004 г., МПК 7 Р04С 19/00, 27/00, патентообладатель ЗАО «ВЕСКОМ», авторы Карагодин В.П., Кузьмин Б.А., Фадеев B.C., опубликовано 27.05.2005 г.; бюл. 15):
1. Установка вакуум-компрессора, содержащая вакуум-компрессор, электродвигатель, соединительный корпус, маслоотделитель и воздухоохладитель, выполненная объемной структурой с горизонтально-осевой компоновкой и осевым направлением газа, отличающаяся тем, что вакуум-компрессор выполнен по жидкостно-кольцевой
схеме с использованием в качестве рабочей жидкости индустриального масла и состоит из цилиндрического корпуса и двух торцовых крышек (лобовин) правой и левой, в которых находятся шарикоподшипники, несущие вал ротора, эксцентрично расположенный в корпусе, на вал ротора насажено на шпонке рабочее колесо, закрепленное от смещения гайками, с уплотнением по валу за счет двух манжет, причем первый подшипник со стороны привода установлен в корпусе свободно, а второй подшипник с другой стороны закреплен на валу гайкой, оба подшипника закрыты крышками, для подбора зазоров между торцами колеса и лобовин установлены дистанционные кольца и прокладки, для прохождения сжатого в машине воздуха, нагнетательные окна в полости лобовин соединены с нагнетательным патрубком и подсоединенным к нему маслоотделителем, маслоотделитель трубопроводом соединен с воздухоохладителем, имеющим всасывающий патрубок.
2. Установка вакуум-компрессора по п.1, отличающаяся тем, что соединение валов вакуум-компрессора и электродвигателя выполнено с помощью упругой муфты и место соединения находится внутри соединительного корпуса.
3. Установка вакуум-компрессора по п.1, отличающаяся тем, что крепление вакуум-компрессора и электродвигателя в единый конструктив выполнено с помощью двух поперечных опор, устанавливаемых на фундамент.
Недостатком прототипа являются малые функциональные возможности, не позволяющие реализовывать заданные технические требования.
Сущность технического решения
Известный блок вакуумный, содержит вакуум-компрессор и металлический сосуд большой емкости, смонтированные на общей фундаментной раме и объединенные системой трубопроводов.
Целью создания данной полезной модели является расширение функциональных характеристик, увеличение надежности изделия, улучшение его стоимостных характеристик и внешнего вида, приемлемых габаритных размеров и массы.
Заявляемое техническое решение отличается тем, что блок вакуумный содержит трубопровод забора продукта, подключенный к верхней части сосуда, трубопровод слива продукта, подключенный к нижней части сосуда, трубопровод забора и выброса воздуха, подключенный к верхней части сосуда и корпусу вакуум-компрессора и
маслоотделителю, трубопроводы снабжены клапанами запорными муфтовыми и двумя мановакуумметрами.
Блок вакуумный отличается тем, что общая фундаментная рама выполнена в виде прямоугольной конструкции с площадками для крепления рамы вакуум-компрессора вдоль одной короткой стороны и колонн для крепления сосуда в вертикальном положении вдоль второй короткой стороны, а также снабжена ушками на концах рамы для фиксации стропового троса при подъеме блока.
Блок вакуумный отличается тем, что нижняя внешняя часть сосуда опоясана змеевиком теплообменника, имеющим на концах клапаны для подключения к сети парообмена.
Блок вакуумный отличается наличием встроенной лестницы, размещенной между сосудом и вакуум-компрессором.
Перечень чертежей
На фиг.1 приведен общий вид блока вакуумного.
На фиг.2 приведена принципиальная кинематическая схема блока вакуумного.
На фиг.1 обозначены: 1 - крышка сосуда, 2 - мановакуумметр, 3 - сифонная трубка с трехходовым краном, 4 - корпус сосуда, 5 - лестница, 6 - трубопровод Ду50, 7 -термометр, 8 - агрегат вакуум-компрессора, 9 - рама сварная, 10 - элементы крепления, 11 - трубопровод №2 Ду80, 12 - змеевик теплообменника, 13 - трубопровод №1 Ду80, 14 - заглушка, 15 - пускатель электромагнитный, 16 - клапан предохранительный.
На фиг.2 обозначены: ВК - вакуум-компрессор, МД - маслоотделитель, КО -клапан обратный, ПВ - патрубок всасывающий, Ф - фланец. М- мановакуумметр, КМ1...КМ6 - клапан запорный муфтовый, ТП - трубопровод, ЭД - электродвигатель, МО - маслоохладитель, ЕМ - емкость (сосуд).
Пример реализации полезной модели
Назначение
Блоки вакуумные (далее блоки) предназначены для запитки основных насосов при загрузке и выгрузке жидкостей, для сбора проливов нефти, нефтепродуктов, нефтешламов, для очистки резервуаров от остатков продукта.
Блоки изготавливаются в климатическом исполнении У 2 ГОСТ 15150 следующих марок: БВ-3, БВ-6, БВ-12.
Характеристики
Характеристики блоков приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование характеристик
Марка блока
БВ-3
БВ-6
БВ-12
1. Тип вакуум-компрессора
жидкостно-кольцевой
2. Марка вакуум-компрессора
ВК-ЗМ2
ВК-6М2
ВК-12М2
3. Объем сосуда, м<sup>3</sup>
2
3
5
4. Давление начальное рабочее в режиме насоса, абс., МПа
0,04
0,04
0,04
5. Минимальное достигаемое начальное давление абс., МПа
0,02
0,02
0,02
6. Давление конечное рабочее в режиме компрессора, абс., МПа
0,15
0.15
0,15
7. Максимально достигаемое конечное давление в режиме компрессора, абс., МПа
0,25
0,25
0,25
8. Производительность в режиме насоса при давлении начальном 0,04 МПа
2,2
4,0
8,5
9. Производительность в режиме компрессора при давлении конечном 0,15 МПа
2,2
4,5
8,5
10 Мощность установленного электродвигателя, КВт
11
22,0
30,0
11. Частота вращения электродвигателя, об/мин
1500
1500
1000
12. Количество заливаемого в вакуум-компрессор масла, л
10,0
22,0
36,0
13. Расход масла на унос, не более г/ч
40,0
40,0
40,0
14. У течка масла через уплотнение вала, не более, см <sup>з</sup>/ч
20,0
25,0
30,0
15. Температура нагрева масла, не более,°С
100
100
100
16. Габаритные размеры, не более мм длина ширина высота
2800 1560 259
3555 1890 2520
22. Масса, не более кг
1550
2400
Установленный ресурс до капитального ремонта - 10000 ч.
Наработка на отказ, не менее - 2500 ч.
Установленный срок сохраняемости, не менее - 12 мес.
Средний срок службы до списания, не менее - 10 лет.
Гарантийный срок эксплуатации блоков 12 месяцев. Срок гарантии исчисляется со дня ввода блока в эксплуатацию, но не позднее 6-ти месяцев со дня отгрузки изготовителем.
Состав блока вакуумного (комплект поставки)
В состав блока входит (фиг.1):
- рама сварная - 9;
- агрегат вакуум-компрессора соответствующей марки в сборе с электродвигателем, маслоохладителем, маслоотделителем, вентилятором, полумуфтой, обратным клапаном - 8;
- сосуд соответствующей емкости - 4;
- система трубопроводов - 6, 11, 13;
- паспорт сосуда;
- руководство по эксплуатации блока, включая паспорт.
Вакуум-компрессоры изготавливаются из серых чугунов и сталей обычных (углеродистых) марок и комплектуются электродвигателями в общепромышленном исполнении. Для работы во взрывоопасных зонах рабочее колесо вакуум-компрессора изготавливается из алюминия и комплектуется электродвигателем с соответствующим уровнем по взрывозащите.
В качестве рабочей жидкости в вакуум-компрессорах, по замкнутой системе, используются индустриальные масла ГОСТ 20799: И-20А, И-30А, И-40А И-50А - летом и И-12А - зимой при температуре окружающего воздуха не ниже минус 20°С. При температуре окружающего воздуха до минус 45°С используется масло всесезонное гидравлическое ВМГ3 ТУ38.101479.
Состав агрегата вакуум-компрессора.
В состав агрегата вакуум-компрессора входят: вакуум-компрессор в сборе с маслоотделителем, маслоохладителем, вентилятором и электродвигатель, установленные на сварной раме, валы которых соединены упругой муфтой.
Вакуум-компрессор состоит из корпуса (цилиндр), двух торцовых крышек-лобовин, правой и левой (далее лобовин), в которых находятся шарикоподшипники, несущие ротор. На валу ротора, эксцентрично расположенном в корпусе, на шпонках насажено рабочее колесо, которое от смещения закреплено гайками. Уплотнение по валу осуществляется за счет двух манжет. Подшипник со стороны привода не закреплен, а закрыт крышкой, а с другой стороны подшипник закреплен на валу гайкой и прижат крышкой. Толщина дистанционных колец подбирается такой, чтобы зазоры между торцами колеса и торцами левой и правой лобовин были одинаковыми. Эти зазоры, определяющие потери в машине от перетекания воздуха с нагнетательной стороны на всасывающую, устанавливаются посредством прокладок между корпусом и лобовинами и должны быть в пределах 0,1-0,4 мм.
При вращении рабочего колеса масло, являющее рабочей жидкостью машины, отбрасывается к стенкам корпуса, образуя вращающее жидкостное кольцо. Серповидное пространство между жидкостным кольцом и ступицей рабочего колеса является рабочим объемом машины. Воздух всасывается через боковой патрубок корпуса и по его каналам поступает в полости левой и правой лобовины. Из полостей лобовин воздух через всасывающие окна заполняет межлопаточное пространство рабочего колеса.
Сжатый в машине воздух поступает через нагнетательные окна в полости лобовин, а из них по каналам в нагнетательный патрубок, а затем в присоединенный к нему маслоотделитель. Воздух вместе с отработанной жидкостью (маслом), попадая в маслоотделитель, отделяется от масла, которое поступает по трубопроводу в холодильник. Из холодильника масло за счет разности давлений в холодильнике и всасывающем патрубке поступает по трубопроводу во всасывающий патрубок. Наличие масла в машине во время работы контролируется через смотровое окно на маслоотделителе.
Устройство и работа блока вакуумного
На фиг.2 приведена принципиальная схема блока. С помощью вакуум-компрессора поз. ВК в сосуде поз. ЕМ создается вакуумметрическое давление, за счет которого происходит перетекания газа (жидкости) в сосуд. В этом случае должны быть открыты краны поз. КМ5, КМ3, КМ2, и закрыты краны поз. КМ6, КМ4, КМ1. Заполнение сосуда контролируется через смотровое окно. По окончании заполнения сосуда вакуумметрическое давление в сосуде сбрасывается путем перевода вакуум-компрессора на холостой ход: должны быть открыты краны поз. КМ4, КМ2, КМ3 и закрыты краны поз. КМ5, КМ6, КМ1, только после этого выключается вакуум-компрессор. Слив жидкости из сосуда производится самотеком, для этого должны быть открыты краны поз. КМ6, КМ1, KM2, и закрыты краны поз. КМ3. Для ускорения слива за счет избыточного давления, создаваемого вакуум-компрессором, должны быть открыты краны поз. КМ1, КМ4, КМ5, и закрыты краны поз. KM2, КМ3, КМ6. Остановка вакуум-компрессора производится только после опорожнения сосуда и сброса избыточного давления.
Блоки не требуют подготовки фундамента, устанавливаются на ровную горизонтальную площадку с подкладками.
Промышленная применимость
Данная полезная модель промышленно реализуема, использует выпускаемые промышленностью комплектующие электротехнические изделия и материалы, обладает более широкими функциональными возможностями и областями применения, имеет низкие стоимостные характеристики. Изготовлены опытные образцы, подтвердившие перечисленные характеристики.