Оборудование для перемещения и сжатия газов

Для перемещения и сжатия газов используют вентиляторы, газодувки, компрессоры. Их классифицируют по принципу дей­ствия (поршневые, центробежные, ротационные, струйные) и в за­висимости от отношения давления на выходе P ₂ к давлению на входе P ₁ (P ₂/ P ₁= 3 1000 - компрессоры, P ₂/ P ₁= 1,06 4,0­ - газодувки, P ₂/ P ₁ = 1 1,1- вентиляторы). Для создания разрежения в системе приме­няют вакуум-насосы.

Полный цикл изменения состояния газов, с использованием рассматриваемого типа оборудования, может состоять из комбинации четырех простейших процессов: изохорического, изобарического, изотермического, адиабатического, а также процесса Джоуля – Томсона.

1.Вентиляторы. Вентилятор - устройство, соз­дающее избыточное давление воздуха или другого газа до 15 кПа для их перемещения.

По конструкции вентиляторы подразделяют на осевые (рис.1.) и центробежные - рис. (2). Первые применяют для создания больших расходов при малых напорах, вторые - при относительно большом напоре. Техническая характеристика некоторых вентиляторов приве­дена в табл.1.

1.1. Осевые вентиляторы - применяют ­ для подачи воздуха или газа, когда необхо-димо перемещать большие объемы воздуха с малым напо­ром, в частности как крышные вентиляторы, для охлаждения двигателей и т.п.

Рис.1. Осевой вентилятор: 1-электро-двигатель с обтекателем; 2-хомут крепления электродвигателя; 3-направляющий аппарат (диффузор); 4-лопатки вентилятора.

Рис.2. Центробежный вентилятор: 1-лопатки; 2-переднее кольцо крепления лопаток; 3-заднее кольцо крепления лопаток; 4-ступица колеса; 5-диск; 6- спиральная камера; 7-станина.

Осевые вентиляторы (ГОСТ 11442-74) обеспечивают продоль­ное перемещение воздуха вдоль оси вращения. В последнее время широкое распространение получили вентиляторы серии 06-320 для вентиляции гражданских и промышленных зданий. Максимальная подача их достигает 0,69-16,1 м³/с, а давление 180-200 Па.

Одним из преимуществ осевых вентиляторов является их бы­строходность, вслед-ствие чего их можно непосредственно соеди­нять с быстроходными электродвигателями и паровыми турби­нами. В зависимости от конструкции лопастей допускается дово­дить час-тоту вращения вала до значений 100-200 с^-1. Давление нагнетания осевых вентиляторов рассчитывают по формуле (1), приведенной для центробежных вентиляторов.

1.2. Центробежные вентиляторы. В центробежных вентиляторах движение газа перпендикулярно оси вращения рабочего колеса.

По создаваемому давлению различают вентиляторы низкого (Р 3 кПа), среднего (Р =3 15 кПа) и высокого (Р> 15 кПа) давления. Вентиляторы высокого давления назы­вают одноступенчатыми газодувками. Подача вентиляторов со­ставляет от нескольких сот до нескольких десятков тысяч куби­ческих метров в час. К. п. д. вентиляторов изменяется от 0,5 до 0,7.

Давление нагнетания, создаваемое вентилятором, может быть определено по формуле:

Р = Р _ст+ Р_дин = . (1)

Здесь Р _сти Р_дин - статическое и динамическое давление вентилятора, Па; f _тр-коэффициент трения (колеблется в пределах 0,025-0,05); L и D - длина и диаметр газохода; - коэффициент местных сопротивлений (0,70-0,85); Р - плотность газа при О ⁰С и атмосферном давлении; v - скорость газа.

Широкое распространение получили центробежные вентилято­ры типа «Сирокко» в разветвленных вентиляционных установках, системах пневматического транспорта, в котельных установках в качестве тягодутьевых устройств, для воздухообмена в поме-щении с кратностью обмена от 3 до 6 (при аварии кратность достигает 10 20, включая и аварийную вентиляцию).

Таблица 1

Техническая характеристика некоторых вентиляторов

Тип и номер	Максимальная подача. м^3/с	Давление нагнетания, Па	Частота вращения вала. с^-1	Мощность. кВт
Осевые вентиляторы
06-320 NQ 4 06-320 М 8 06-420 NQ 12	0,69 7,44 16.1		47.7 24,0 16.3	1,0 4,5 7,0
Центробежные вентиляторы
Ц4-70 NQ 3 Ц4-70 NQ 6 Ц9-57 NQ 8 П-7-40 М 5 ВД NQ 5	0,55 18,06 8,33 1,64 0,50		40,0 7,9 16,7 43,3 56,0	0,55 20,3 26,0 10,0 5,8

1.3. Подбор вентилятора. При подборе вентилятора учитывают его назначение, максимальные значения подачи, давления в рабочих условиях, температуру газа, его химическую агрессивность, нали­чие механических примесей. Если известны значения подачи и дав­ления, вентилятор подбирают по справочным данным.

Рис. 3. Индивидуальная характеристика вентилятора.

При использовании для подбора вентилятора индивидуальных характеристик необходимо опре-делить рабочую точку вентилятора. Она находится на пересечении вертикальной линии, проведенной через ось абсцисс в точке принятой подачи Q, и го-ризонтали, про­веденной через ось ординат в точке принятого давления Р (рис.3). По рабочей точке на графике можно определить к. п. д. вентилятора. Если к. п. д. в выбранном режиме меньше 0,9 ( макс), необходимо изменить условия работы вентилятора (изменяя ча­стоту вращения) или перейти к подбору другого типа вентилятора.

Следует помнить, что данные характеристики относятся к стан­дартным условиям.

При выборе пылевого вентилятора или дымососа необходимо иметь в виду, что ско-рость воздуха или газа в проточной части должна быть не меньше скорости транспорти-рования твердых ча­стиц максимально возможного размера. В противном случае будет происходить оседание частиц и засорение каналов.

При оптимальном режиме ра­боты удобнее подбирать венти­ляторы по значению коэф-фициен­та быстроходности. Коэффициент быстроходности n_s определяют в зависимости от подачи вентилятора Q, давления Р, частоты вращения n:

п_s =0,87 n_s , где =1,2 кг/м³- стандартное значение плотности воздуха при давлении Р ⁰ = 101,3 кПа, температуре t = 20 ⁰С и относительной влажности =50 %.

Ориентировочно при n_s < 100 обычно используют центробеж­ные вентиляторы, а при n_s > 100 - осевые.

Номер вентилятора, например N⁰6, указывает диаметр рабочего колеса в дециметрах (ГОСТ 5976-73).

Давление нагнетания осевых вентиляторов рассчитывают по формуле (1), приведенной для центробежных вентиляторов.

2. Воздуходувки представляют собой центробежную газовую машину, схема конструкции которой приведена рис.3.

Воздуходувка состоит из следующих основных частей: корпуса, вала с посаженными на него пятью рабочими колесами, системы смазки.

Корпус разъемный: имеет нижнюю (опорную) (1) и верхнюю (10) части. Нижняя часть корпуса (1) в торцовых частях имеет два гнезда для подшипников скольжения. В по-следних установлен вал (7), с посаженными на нем пятью рабочими колесами (9). Всасывающий и нагнетательный (3) патрубки также расположены в нижней части корпуса. Внутренний объем корпуса разделен перегородками, составляющими верхнюю (11) и нижнюю (12) части направляющего для потока газа аппарата.

Рис. 3. Пятиступенчатая турбовоздуходувка: 1-нижняя часть корпуса; 2 – всасываю-щий патрубок; 3 - нагнетательный патрубок; 4 - лапа крепления; 5 – холодильник; б - масляный насос; 7 - вал; 8 - манометр; 9 - рабочее колесо; 10 – верхняя часть кopпyca; 11 - верхняя часть направляющего аппарата; 12 - нижняя часть направляющего аппарата; 13 – полумуфта.

Рис.4. Схема движения воздуха в турбовоздуходувке: 1- лопатка рабочего колеса; 2 - диффузор; 3 – сборная камера; 4 - канал направляющего аппарата.

Система смазки служит для смазки и охлаждения подшипников. Масло забирается из масляного бака, расположенного в холодильнике (5), и под давлением подается масляным насосом (6) в подшипники.

Соединение вала воздуходувки с приводом осуществляется посредством полумуфты (13), соединяемой с ответной частью полумуфты привода.

При вращении вала газ, находящийся между лопатками (1) рабочего колеса (рис.4.) получает вращательное движение, центробежными силами отбрасывается к концам лопаток рабочего колеса, далее, ускоряется в диффузоре (2), расположенного в сборной камере, и за счет полученной кинетической энергии движется по каналам направляющего аппарата на всасывание рабочим колесом следующей ступени.

3. Компрессоры - устройства для сжатия воздуха и газа до из­быточного давления не ниже 0,2 МПа.

Процессы изменения состояния газов, в зависимости от назначения компрессора, можно свести к следующим простейшим: адиабатическому, изотермическому или изобарическому. Последний в форме процесса Джоуля-Томсона используется в технике сжижения газов.

По принципу вытеснения газа компрессоры подразделяют на поршневые, цен-тробежные и ротационные. Техническая характе­ристика некоторых компрессоров приведена в табл. 9.8.

3.1. Поршневой компрессор - устройство, в котором сжатие газа происходит при уменьшении замкнутого объема. Их подразделяют: 1) по способу действия - простого и двойного дей­ствия; 2) по расположению цилиндра - с горизонтальным, вертикальным и наклонным цилиндром;

3) по числу ступеней сжатия – одно-, двух -и многоступенчатые;

4) по способу охлаждения-с воздушным и водяным охлаждением.

Компрессоры могут сжимать газы до давлений 150 МПа и бо­лее. Процесс сжа-тия газа протекает изотермически или адиабатически. При адиабатическом сжатии до 1 МПа газа, имеющего комнатную температуру, его температура увеличится до 300 ⁰С, при которой компрессорное масло разлагается. Поэтому одноступенчатые ком­прессоры делают на давление не более 0,8 МПа, а для больших давлений изготавливают многоступенчатые компрессоры (с чис­лом ступеней до восьми) с охлаждением между ступенями.

Степень сжатия- газа (P ₂/ P ₁)в отдельной ступени принимают равной 3-4. Объемный к. п. д. выражается отношением: = V ₂/ V ₁ где V ₁- объем цилиндра; V ₂- действительный объем газа, вса­сываемый поршнем (за вычетом объема газа, оставшегося в «мертвой» зоне). Для увеличения объемного к. п. д. компрессоров стремятся уменьшить (заливом цилиндра маслом, использованием утопленных клапанов и т. д.) объем «мертвой зоны», который со­ставляет 3-4 % от объема цилиндра. Численное значение ее за­висит от дав-ления, до которого сжимают газ. Чем больше давле­ние сжатого газа, тем больший объем займет, оставшийся во вредном пространстве, газ при его расширении и тем меньший объем будет засасываться поршнем. При повышении давления сжатия до­стигается состояние, когда оставшийся во вредном пространстве газ при обратном ходе поршня полностью займет объем цилиндра. Тогда засасывания свежего газа не будет, и ( коэффициент по­дачи - отношение объема газа, подаваемого фактически компрес­сором, к объему, проходимому поршнем; находится в пределах 0,7-0,92 и уменьшается с увеличением давления) будет равен нулю. Отношение P ₂/ P ₁ при котором = О, называют пределом сжатия. Таким образом, фактически засасываемый объем всегда меньше объема, отсасываемого поршнем. Фактически нагнетаемый компрессором объем, приведенный к условиям всасывания, всегда меньше засасываемого объема по инди-каторной диаграмме. Это объясняется наличием ряда потерь (неплотности в клапанах и в цилиндре, сопротивление на всасывании, влажность засасываемого газа и т. д.).

Схема вертикального одноступенчатого компрессора одинарного (простого) действия показана на рис.5.

Рис.5. Схема вертикального односту-пенчатого компрессора одинарного дей-ствия: 1-нагнетательный патрубок; 2-нагнета-тельный патрубок; 3-рубашка для охлаждающей крышку цилиндра жидкости; 4-крышка цилиндра; 5-цилиндр; 6-поршень; 7-рубашка охлаждения цилиндра; 8-шатун; 9-кривошип;10-станина -картер; 11 – коленчатый вал; 12-всасывающий клапан; 13-всасывающий патрубок.

Рабочий цикл поршневого ком-прессора состоит из двух тактов. Первый такт – всасывание: при вра-щении коленчатого вала по часовой стрелкепоршень (см. рис.5.) переме-щается из верхнего крайнего положе-ния (верхней мертвой точки – в.м. т.) к нижнему крайнему положению (нижней мертвой точке - н. м. т.), всасывающий клапан 12 открыт, а нагнетательный клапан 13 закрыт. В цилиндре создается раз­режение и газ поступает в цилиндр Второй такт – сжатие, пор-шень пере­мещается от н.м.т. к в.м.т., создавая повышенное давление в цилиндре, при этом всасывающий клапан 12 и нагнетательный клапан 2 закрыты. В момент несколько ранее достижения поршнем в.м.т. клапан 2 открывается и сжатый газ вытесняется

в нагнетательный патрубок. Когда поршень достигает в.м.т. всасывающий клапан закрывается.

Далее процессы, происходящие в цилиндре, повторяются в указанной выше последовательности. За один двойной ход поршня происходит одно нагнетание и такой компрессор называется компрессором простого действия.

На рис.6. показана схема горизонтального одноступенчатого компрессора двойного действия. Здесь за каждый ход поршня происходит нагнетание.

Рис.6. Схема горизонтального одноступенчатого компрессора двойного действия: 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 – нагнетательный патрубок; 4 – нагнетательный патрубок; 5 – задняя крышка цилиндра; 6 - сальник; 7 – шток; 8 – крейцкопф; 9 – шатун;10 – кривошип; 11 – коленчатый вал; 12 – стакан; 13 – рубашка для охлаждения задней крышки цилиндра; 14 – всасывающий патрубок; 15 – всасывающий клапан; 16 – рубашка для охлаждения цилиндра; 17 – передняя крышка цилиндра; 18 – рубашка передней крышки.

На рис.7 показан вертикальный трехступенчатый кислородный компрессор, а на рис.8. общий вид горизонтального компрессора со встречно движущимися поршнями.

Рис.7. Вертикальный трехступенчатый кислородный компрессор: 1 – коленчатый вал; 2 – ползун; 3 – направляющая; 4 – сальник; 5 – цилиндр; 6 – люк; 7 – станина; 8 – подшипник.

	Рис.8. Общий вид горизонтального компрессора со встречно движущимися поршнями.

Рис.9. Принципиальная схема одноступенчатого центробежного компрессора.

3.2. Центробежный ком-прессор (рис.9.) включает входное устройство б, рабочее колесо 2 (называемое также крыльчаткой), диффузор 3, состоящий из без-лопа­точной и лопаточной частей (последняя может отсутствовать), и воздухосборник 5, часто выпол-няемый в виде улитки. Воз­дух через фильтр поступает во вход-ное устройство, суживающееся по направле­нию движения воздуха, что способствует устойчивости потока. Входное устройство должно обеспечивать равномер-ный подвод воздуха к колесу при минимальных по­терях. Рабочее колесо установлено на шлицах или, в случае малых размеров, на гладком валу 1, связанном меха-нической передачей с коленчатым валом двигателя или непосред-

ственно с рабочим колесом газовой турбины.

Кинетическая и потенциальная (в виде давления) энергия сообщается воздуху в рабочем колесе. Кинетическая энергия на выходе колеса составляет обычно около поло-вины общей энергии потока, поэтому для превращения ее в энергию давления за рабочим колесом устанавливают диф­фузор. При движении воздуха в диффузо­ре вследствие непре-рывного увеличения площади проходного сечения скорость по­тока падает, а давление возрастает. Воз­никающие при этом потери составляют значительную долю общих потерь в ком­прессоре. При наличии в диффузоре лопа­ток 4 в компрессоре потери меньше, чем при диффузоре без лопаток. Воздух, вы­ходящий по окружности из диффузора, собирается в воздухосборнике и из него направляется в трубопровод высокого давления.

Технические характеристики некоторых поршневых и центробежных компрессоров приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Технические характеристики некоторых компрессоров

Марка	Среда	Подача, м^3/с	Конечное давление, МПа	Частота вращения вала, Гц	Мощность, кВт	число ступеней сжатия
Поршневые компрессоры
ВУ 6/4 2РА 3/350 4М16 100/200	Воздух Азот Углекислый газ	0,1 0,05 1,35	0,4 20,1	16,3 24,67 6,25	27,0
Центробежные компрессоры
К-1500-62-1 К-1300-91-1 К-1300-91-1	Воздух Азот Кислород	21,50 21,67 4,67	0,75 0,112 3,5	72,83 23,0

3.3 Poтopнo-шестеренчатые компрессоры характеризуются сравнительной просто­той конструкции, достаточно большим сроком службы, уравновешенностью рото­ра, высокой частотой подачи воздуха и благоприятной зависимостью изменения давления за компрессором от частоты вра­щения его роторов,

В процессе перетекания от впускного окна к выпускному воздух в рабочей по­лости не сжимается, т. е. отсутствует так называемое внутреннее сжатие, поэтому роторно-шестеренчатые компрессоры часто называют компрессорами с внешним сжатием. Вследствие этого роторно-шесте­ренчатые компрессоры работают достаточ­но эффективно лишь при умеренном отно­шении давления на нагнетании к давле­нию на всасывании, называемому сте­пенью повышения давления. С ростом степени повышения давления КПД ком­прессора заметно снижается. К недостат­кам рассматриваемых компрессоров отно­Сятся также большая зависимость КПД от зазоров между рабочими органами ком­прессора, сильный шум и пульсации дав­ления нагнетания, особенно в случае при­менения более простых в изготовлении прямозубых роторов.

3.4 Роторно-шестеренчатые компрессоры получили наибольшее распространение в исполнении с двумя одинаковыми роторами и попере­чным расположением в корпусе впускного и выпускного окон.

На рис.10, а приведена принципиальная схема роторно-шестеренчатого насо-са. В неподвижном корпусе 1 равномерно вращаются в противоположном направ-

Рис.10.Схема роторно-шестеренчатый насос.

лении роторы 2 и 3. При вращении роторы не каса-ются один другого и корпу­са, что обеспечивается под-шипниками, установленны-ми в торцах корпуса, и син­хронизирующей зубчатой передачей, слу­жащей также для привода ведомого.

3.5. Компрессоры с винтовыми роторами, или, как их часто называют, ком-прессоры типа Лисхольм, в отличие от роторно-шестеренчатых, имеют проточную часть, в которой движение воздуха диагональное. Наличие внутреннего сжатия, достигаемого изменением объема полостей между вращающимися винтовыми роторами и корпусом, допускает весьма высокую степень повышения давления воздуха в компрессоре (до 7- при наличии охлаждения корпуса) при достаточно высоком к.п.д.. Высокая быс-троходность компрессора (до 12 тыс. об/мин) делает его компактным и позволяет использовать привод от газовой турбины. К преимуществам винтового компрес-сора относятся также высокая надежность и уравновешенность. Кроме того, в по-даваемом им воздухе отсутствуют примеси масла. Основными недостатками вин-товых компрессоров являются сложность формы роторов, изготовление которых требует специальной сложной оснастки, а также их массивность. Следует отме-тить, что работа винтового компрессора сопровождается шумом высокой частоты, вызываемым пульсациями давления при всасывании и нагнетании.

На рис. 11. показан винтовой компрессор. Его роторы имеют вид зубчатых колес со спиральными зубьями с большим углом наклона спирали. Ведущий ро-тор 1 имеет четыре зуба, а ведомый ротор 6 – шесть выемок, профиль которых соответствует профилю зубьев ведущего ротора. Профиль зуба асимметричен и со-стоит из эпициклоидальных кривых и дуг окружности. Зубья роторов в процессе работы не соприкасаются между собой и с корпусом, что обусловливается наличием синхронизирующих зубчатых колес 5 и 2, закрепленных на валах 3 и 4 роторов, и подшипников. Отношение чисел зубьев колес равно отношению чисел зубьев соответствующих роторов.

Рис. 11. Винтовой компрессор: 1- ведущий ротор; 2,5 синхронизирующие зубчатые колеса; 3,4 – роторы; 6 – ведомый ротор.

Зубчатые колеса пере­дают небольшой крутящий момент (около 10 % общего крутящего момента), так как ротор с впадинами выполняет главным образом функцию распределительного ор­гана.

Рабочий цикл винтового компрессора можно разбить на четыре этапа.

1. Всасывание. Через отверстие внизу корпуса со стороны всасывания воздух поступает в полость, образующуюся в результате выхода зуба ведущего рото­ра из впадины ведомого. При дальней­шем вращении роторов объем полости уве­личи-вается до тех пор, пока у противопо­ложного торца зуб не выйдет из впадины ротора.

2. Подача. Воздух в полости между ро­торами без изменения давления перено­сится в верхнюю часть корпуса, где во впадину ведомого ротора начинает вхо­дить зуб ведущего ротора. При этом со­общение полости между роторами с про­странством всасывания прекращается.

3. Сжатие. Зуб движется по впадине со стороны всасывания и сжимает воздух, находящийся в полости, ограниченной впадиной ведомого ротора, стенками кор­пуса и поверхностью зуба ротора.

4. Нагнетание. После достижения рас­четного давления полость со сжатым воз­духом соединяется с выпускным отверсти­ем в цилиндрической и торцовой частях корпуса. Происходит нагнетание с постепенным уменьшением объема. В дальней­шем цикл повторяется.

Окружные скорости роторов на наруж­ном диаметре зуба достигают 50... 100 м/с. Роторы обычно изготовляют из углеро­дистой стали; КПД винтовых компрессо­ров составляет 80 % и более.

4.Вакуумные насосы – устройства для удаления газов и паров из сосудов с целью получения разреженных газов (вакуумов). Различают вакуум-насосы сухие (только для сухого газа) и мокрые (для жидкости вмести с газом), поршневые, роторные и специальные.

4.1 Поршневые вакуум-насосы выпускают с клапанным распределением типа ВНК и с принудительным распределением (одноступенчатые и двухступенчатые) типа ВНП. Эти насосы надежны в работе, просты в обслуживании и могут откачивать газы, содержащие капельную жидкость.

Значение подачи поршневого насоса непостоянно, так как оно снижается с уменьшением давления всасывания. Поэтому при выборе насоса по каталогу необходимо учитывать не только всасываемый объем, но и значение вакуума, определяющего подачу.

Конструкция поршневого вакуум-насоса типа 300-В показана на рис. 12.

Рис.12. Поршневого вакуум-насоса типа 300-В: 1 - рама; 2 - направляющая; 3 – сальниковое уплотнение; 4 – всасывающий клапан; 5 – нагнетательный клапан; 6 - цилиндр; 7 – съемная крышка.

4.2. Вращательные вакуум-насосы со скользящими пластинами типа РВН (рис. 9.19) выпускают соскоростью откачивания от3 до 75 м³/мин при атмосфернам давлении на входе.

Основное преимущество - большая скорость откачивания.

Конструкция и принцип действия пластинчатого компрессора выясняется из рис.13.

Рис.13. Пластинчатый компрессор: 1- пластины; 2 - цилиндр; 3 - барабан; 4 – мертвое пространство; 5,6 – крышки цилиндра; 7 – стальные пластины; 8 – свободные кольца; 9 – упорные кольца.

В пазах барабана 3 под небольшим углом к радиусу (в сторону вра­щения) скользят тонкие стальные пластины 7.

Для сокращения износа цилиндра в нем сделаны по краям вы­точки, в которые укладываются свободные кольца 8. Пластины прижимаются к этим кольцам и увлекают их во вращение. Свободные кольца предохраняются от осевого перемещения упор­ными кольцами 9, плотно вставляемыми в выточки цилиндра.

Для разгрузки свободных колец от внутреннего давления газа в них делается ряд сверлений и с внешней стороны столько же пазов для мелких пластинок. Таким образом, каждой камере в цилиндре соответствует маленькая камера в зазоре между кольцом и выточкой цилиндра.

Такая конструкция предусматривает:

а) опирание пластин только на кольца, в связи с чем внутренний диаметр колец должен быть несколько меньше диаметра цилиндра, и между поверхностью цилиндра и пластинами образуется небольшой просвет, заполняемый смазкой.

б) вращение колец, увлекаемых прижатыми к ним центробежной силой пластинами с угловой скоростью, близкой к скорости вращения ротора;

в) наличие кругового зазора между кольцами и выточками ци­линдра, разделенного на отдельные ячейки упомянутыми малыми пластинками;

г) касание боковых крышек корпуса не по торцам барабана, а лишь по коротким граням пластин; д) свободное скольжение пластин в пазах барабана без качки, во избежание перекосов пластин.

В процессе эксплуатации пластинчатых машин изнашиваются:

1)валы - в местах прохода их через сальники; 2) барабаны - в пазах; 3) пластины - по всем граням и в особенности по ширине; 4) свободные кольца - по внутренней цилиндрической поверхности, в пазах малых пластинок и по наружной поверхности; 5) цилиндры - в периоды пуска-остановки; 6) боковые крышки - по торцам; 7) подшипники качения. Загрязняются рубашки цилиндров и маслопроводы.

Эти изменения приводят к понижению производительности ма­шин и росту потребляемой мощности.

Смазку насоса осуществляют с помощью другого насоса, который приводится в движение отвала вакуум-насоса.

4.3. Вращательные вакуум-насосы с жидкостным поршнем отечественного производства выпускаются в сериях: КВН, ВВН - малые машины и РМК (более крупные машины.

Рис.14. Вакуум-насос РМК-4: 1 - нагнетание; 2 - цилиндр; 3 - всос; 4 – водяное колесо; 5 - ротор; 6 – передняя лобовина; 7 – передний кронштейн; 8 - задняя лобовина; 9 – задний кронштейн.

В машинах РМК (рис.14) лопастной барабан ротора располагается в цилиндре корпуса эксцентрично. Перед пуском машины в цилиндр заливают некоторое количество воды, уровень которой ограничивается контрольными кранами. По мере набора ротором скорости вода увлекается вращающимся лопастным бара-баном и центробежной силой отбрасывается к стенкам цилиндра, образуя при этом водяное кольцо, изолирующее друг от друга отдельные ячейки лопастного бара-бана. Всасываемый из отверстий в стенках лобовин в ячейки барабана газ сжима-ется при повороте барабана, нагнетается в меньшие отверстия, расположенные в тех же лобовинах, и далее поступает в нагнетательный штуцер. Лопастной бара-бан со своим валом и установочными втулками образуют «ротор», опирающийся на два концевых подшипника качения, лежащих вместе с сальниками в консоль-ных коробках, присоединенных к лобовинам.

Проскок газа из нагнетательной области во всасывающую возможен лишь по зазорам между торцами ротора и лобовинами. Интенсивное трение воды о стенки цилиндра, лобовин и лопастей и вихреобразование вызывает большие гидрав-лические потери и эрозию поверхности соответствующих деталей.

Во время работы необходима непрерывная циркуляция через насос воды – для поддержания постоянного объема жидкостного кольца, а также для охлаждения постоянного охлаждения насоса. Регулирование объема циркулирующей воды осуществляют вентилем, установленным на линии воды.

Смазку насоса осуществляют с помощью другого насоса, который приводится в движение от вала вакуум-насоса.

Вращательные вакуум-насосы с жидкостным поршнем типа КВН-4 и КВН-8 отсасывают газ или воздух в смеси с жидкостью со скоростью от 0,25 до 460 м³/мин. Они незаменимы в случае сжатия газов, не допускающих соприкосновения со смаз­кой и воспламеняющимися жидкостями. Эти насосы выпускают консольного типа с малой, средней и высокой скоростью откачи­вания. Средняя скорость откачивания от 3 до 10 м³/мин (вакуум 90 %, предельное избыточное давление 0,13 МПа).

Вращательные ротационные вакуум-насосы с жидкостным поршнем типа РМК имеют максимальный вакуум 90 %, предель­ное избыточное давление 0,13 МПа. Их применяют для нагнетания или отсасывания воздуха, газов или паров с целью создания раз­режения или невысокого избыточного давления в закрытых аппаратах.

Регулирование вакуума и производительности ротационных вакуум-насосов достигается в небольших пределах при помощи впускного крана, находящегося на всасывающей линии, посредством ввода воздуха. Но их нельзя использовать для откачки взрывоопасных и ядовитых сред.

Вращательные водокольцевые вакуум-насосы типа ВВН вы­пускают со скоростью откачивания от 0,75 до 50 м³/мин для ра­боты со взрывоопасными средами. С помощью этих насосов можно достигнуть остаточного давления порядка 5 кПа. Для создания остаточного давления не более 0,5 кПа применяют вакуумные установки, состоящие из последовательно соединенных вакуум-насоса и эжектора. Эжектор подсоединяют на стороне всасывания к ва­куум-насосу и подключают в работу при достижении разрежения 90 %. Насосы типа ВВН отличаются простотой в изготовлении, сборке, ремонте и обслуживании.

Во время работы необходима непрерывная циркуляция через насос воды - для поддержания постоянного объема жидкостного кольца, а также для охлаждения насоса. Регулирование объема циркулирующей воды осуществляют вентилем, установленным на линии воды.

Области применения различных типов насосов по остаточному давлению приведены в табл.3. Технические характеристики некоторых вакуум-насосов представлены в табл.4.

Табл.3.

Области по остаточному давлению создаваемого вакуума различными типами насосов

Тип насоса	Диапазон вакуума по давлению, мм. рт. ст
Водоструйные Роторные многопластинчатые Роторные с жидкостным кольцом Объемно-молекулярные Пароструйные Специальные для высокого вакуума (поглоти- тели, ловушки, ионные насосы и др.)	10^3 10^0(133 кПа 133 Па) 10^3 10^0 10^3 10^-3 10^0 10^-5 10^- 1 10^-7 10^- 2 10^-11 и менее

Технические характеристики некоторых вакуум-насосов приведены в табл.3.

Таблица 3.

Технические характеристики некоторых вакуум-насосов

Марка насоса	Скорость откачивания, м^3/мин	Максимальное разрежение, % или кПа	Потребляемая мощность на валу, кВт
Со скользящими пластинами
РВН-7 РВН-30 РВН-75
С жидкостным поршнем
КВН-4 КВН-8		0,100 кПа 0,100 кПа	1,5 2,2
Ротационные
РМК-3 РМК-4	8,15 14,1
Водокольцевые типа ВВН
ВВН-0,75 ВВН-6 ВВН-25 ВВН-50	0,75		1,3

Рекомендуемая литература.

1.Хуснутдинов В.А., Сайфуллин Р.С., Хабибуллин И.Г. Оборудование производств неорганических веществ: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1987. – 248 с. ил.

2. Справочник по компрессорам

Дата добавления: 2015-07-11