Водокольцевой насос
Водокольцевые насосы позволяют откачивать воздух и другие газы, создавая разряжение (вакуум).
Устройство и принцип работы водокольцевого насоса
Принципиальная схема насоса показана на рисунке.
Для работы насос необходимо частично заполнить жидкостью. Ее уровень должен достигать оси вала.
Рабоче колесо 1 установлено в корпусе 2 с эксцентриситетом. При вращении колеса, жидкость под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 3. Таким образом жидкость образует кольцо, которое вместе с корпусом насоса и втулкой колеса создают рабочую полость, разделенную лопатками на ячейки.
При вращении колеса объем ячеек в зоне всасывания увеличивается, в результате газ засасывается в насос, в зоне нагнетания объем ячеек уменьшается, газ вытесняется из насоса.
Для поддержания постоянного объема жидкости в насосе и ее охлаждения, на уровне насоса устанавливают бак. Жидкость из бака может поступать в насос, уровень поддерживается регулятором.
Характеристики водокольцевых насосов
Типы водокольцевых насосов
Наиболее распространенными являются три типа водокольцевых насосов:
- ВВН — водокольцевой вакуум насос
- ВК — водокольцевой компрессор
- ДВК — водокольцевой насос двойного действия
Компрессор отличается от вакуум насоса расположением и размерами окон, позволяющими уменьшить потери при нагнетании воздуха.
Преимущаства водокльцевых насосов
Водокольцывые насосы способны работать с загрязненными, запыленными газами, а также с газожидкостными смесями. В рабочей полости насоса отсутствуют трущиеся поверхности, что увеличивает ресурс.
Источник
Водокольцевой насос: устройство и принцип работы
В различных отраслях, в главной области в отрасли пищевой промышленности для перекачки жидкостей с повышенной вязкостью и жидких густых масс применяют ротационные насосы, относящиеся к объемным нагнетателям, так как их работа основана на принципе вытеснения.
К такому типу насосов относится и водокольцевой насос. Эти насосы в пищевой промышленности применяются, главным образом, как вакуум насосы, реже как воздуходувки с давлением до 0,15 – 0,17 МПа.
На сегодняшний день на рынке насосного оборудования представлены модели как зарубежного, так и отечественного производства. Благодаря простой конструкции насоса отечественные насосы составляют достойную конкуренцию западным моделям.
Содержание статьи
Водокольцевой насос принцип работы.
Давайте рассмотрим водокольцевой вакуумный насос принцип работы которого состоит в следующем. Ротор с несколькими лопастями вращается в кожухе, в котором находится некоторое количество жидкости.
Если заставить вращаться ротор с достаточно большой угловой скоростью, то под действием центробежных сил вокруг ротора у стенок замкнутого кожуха образуется водяное кольцо и ряд одинаковых по объему незаполненных жидкостью каналов1, 2, 3, 4, 5, 6, разделенных лопастями ротора.
При эксцентричном расположении ротора по отношению к кожуху при вращении ротора каналы, разделенные лопастями, уже не будут одинаковыми по объему. При вращении ротора по часовой стрелке объем каналов 1, 2, 3 сначала увеличивается, а затем уменьшается – 4, 5, 6.
Если в торцевой крышке кожуха сделать отверстия А и В, то через первое из них должно происходить всасывание воздуха вследствие увеличения объема каналов, а через второе – нагнетание воздуха вследствие уменьшения объема каналов.
При этом для разобщения области всасывания от области нагнетания насоса водяное кольцо должно в верхней части касаться поверхности ступицы ротора, а в нижней – лопасть насоса своим внешним концом (по вертикали) должна быть надежно погружена во внутренние слои водяного кольца.
Для повышения качества вакуум- насоса целесообразно всасывающее отверстие А выполнять больше чем нагнетательное отверстие В.
Водокольцевой насос принцип работы которого описан выше, должен конструктивно стремиться к устранению неплотностей у торцевых стенок, так как малейшая неплотность отрицательно сказывается на работе насоса, снижается его КПД.
Устройство водокольцевого насоса
На рисунке показана схема установки водокольцевого насоса. В установку входят:
сам насос 1 со всасывающими и нагнетательными патрубками;
всасывающая труба 3, соединяющая всасывающий патрубок насоса с емкостью, из которой отсасывается воздух;
нагнетательная труба 2, соединяющая нагнетательный патрубок насоса с верхней полостью приемного бака, в который выбрасывается из трубопровода 2 откачиваемый воздух и отработанная вода.
приемный бак оборудован выхлопным патрубком 4 для выпуска воздуха
патрубок 6 необходим для свежей водопроводной воды
сливной патрубок 5 применяют для выпуска воды из приемного бака.
Характеристики насосов ВВН
Водокольцевые вакуумные насосы обладают следующими характеристиками:
подача от 1 м 3 до 50 м 3
мощность двигателя от 2 до 100 кВт
частота вращения двигателя от 750 до 1500 об/мин
масса насоса меняется в зависимости от модели и составляет от 80 до 2700 кг.
Преимущества и недостатки
Объемный КПД водокольцевых насосов при достаточном охлаждении довольно велик и достигает 70%, но общий КПД их мал и составляет 22-40%.
Тем не менее, водокольцевые насосы широко применяются в промышленности, так как они дают возможность обеспечить значительный вакуум до 96%, не требуя очистки поступающего в них воздуха, а так же допускают попадание в насос жидкости вместе с засасываемым воздухом.
Немаловажное преимущество состоит в том, что при работе водокольцевой насос смазывается рабочей жидкостью, таким образом ремонт насоса является довольно редким явлением.
Преимуществом водокольцевых насосов является и то, что ротор насоса может вращаться с той де частотой вращения, что и электродвигатель, т.е. отпадает необходимость установки редуктора.
Сфера применения
Насосы объемного типа отличаются надежностью в работе. Их подача при сохранении неизменного давления легко регулируется изменением числа оборотов. Равномерное движение ротора обеспечивает практически непрерывную подачу.
Такие особенности водокольцевого насоса обеспечили ему широкое применение в пищевой промышленности. Например, в консервной промышленности такие насосы применяются для перекачивания яблочных и томатных пюре, соусов и других жидкостей и смесей, с которыми связано производство овощных рыбных, мясных и других консервов.
В кондитерской промышленности ротационными насосами пользуются для подачи фруктово-ягодных начинок к различным производственным станциям, для автоматического наполнения начинкой карамельных батончиков и т.д. Ротационные насосы применяются также в молочной промышленности, в маслобойном производстве, в спиртовой промышленности и др.
Для перекачивания жидкостей или суспензий, содержащих абразивные частицы такие насосы непригодны.
В настоящее время производитель может предложить Вам самую разнообразную продукцию. Поэтому купить водокольцевой насос, а в случае поломки самостоятельно выполнить ремонт не составит особого труда.
Насосы ВВН производятся в соответствии со стандартом ГОСТ 27.003 и отвечают требованиям ТР ТС 010/2011.
В зависимости от того на какую именно среду требуется водокольцевой вакуумный насос купить его можно в среднем по цене от 16 000 руб в самой простой комплектации до насоса большой мощности за 650 000 руб.
Источник
Водокольцевой вакуумный насос: принцип работы и достоинства насоса ВВН
Водокольцевой вакуумный насос (water ring vacuum pump) или жидкостно-кольцевой насос относится к низковакуумному оборудованию, но благодаря простой конструкции и принципу действия широко используется на производствах и в домашних условиях.
Конструкция водокольцевого вакуумного насоса состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого находится ротор с лопастями. Ротор смещен относительно оси вверх, а внутрь корпуса заливается жидкость (вода), но не полностью.
Принцип работы водокольцевого вакуумного насоса выглядит следующим образом:
- Вал ротора соединен с электрическим двигателем, который и приводит его в движение.
- Вращаясь лопасти ротора под действием центробежной силы разгоняют воду по окружности корпуса, образуя посредине герметичную полость в виде серпа. Эта полость является рабочей камерой насоса.
- Благодаря смещению ротора между лопастями образуются промежутки, которые уменьшаются в объеме в процессе вращения. Откачиваемый воздух попадает в эти промежутки и при уменьшении их объема сжимается.
- В крайней точке рабочей камеры сжатый воздух накапливается и продолжает сжиматься до определенного давления, затем выходит через выходное отверстие.
В процессе сжатия откачиваемая среда очищается от всех загрязнений и паров с помощью воды, окружающей ее.
Существуют двухступенчатые конструкции насоса, в которых сжатие воздуха происходит последовательно в двух камерах. С помощью такого оборудования получается немного глубже вакуум.
Одноступенчатый водокольцевой насос ВВН способен создавать вакуум в диапазоне 80-40 мм.рт.ст., двухступенчатые модели – до 10 мм.рт.ст.
Исходя из такого принципа действия можно сделать выводы о преимуществах и недостатках оборудования.
Преимущества водокольцевого вакуумного насоса:
- надежность;
- большой рабочий ресурс благодаря отсутствию трения и износа;
- экономичность;
- легкость эксплуатации;
- возможность откачивать загрязненные среды и пары (исключением являются агрессивные и ядовитые вещества).
После откачивания пыльных и абразивных смесей воду в насосе необходимо полностью поменять во избежание поломок. Для экономии водного ресурса предусмотрена специальная система фильтрации, после чего очищенная жидкость может использоваться повторно.
Недостатком водокольцевого насоса является необходимость в контроле уровня воды и низкий показатель вакуума в результате.
Источник
4.1. Принцип работы водокольцевых компрессоров
Водокольцевые компрессоры спроектированы по очень простой схеме (см. рис. 3): цилиндр круглого сечения, в котором вращается эксцентрично установленное рабочее колесо с лопатками, пространство между колесом и цилиндром частично заполнено водой или другой жидкостью с небольшой вязкостью. При достаточной скорости вращения рабочее колесо захватывает жидкость, которая образует кольцо, следуя внутреннему профилю цилиндра. В месте, где рабочее колесо ближе всего к стенке цилиндра, жидкостное кольцо примыкает к ступице рабочего колеса; в диаметрально противоположном месте кольцо максимально удалено от ступицы колеса, и погруженными в жидкость остаются лишь концы лопаток. Серповидное пространство между колесом и жидкостным кольцом разделено лопатками на несколько ячеек, которые с поворотом ротора то увеличиваются, то уменьшаются. При увеличении объема ячеек в них всасывается газ, при уменьшении объема газ в них сжимается и далее нагнетается. Газ входит в цилиндр и выходит из него через окна в торцовых крышках, закрывающих цилиндр с обеих сторон. В месте максимального выхода лопаток из водяного кольца, в конце всасывания газа в цилиндр, подается необходимое количество охлаждающей воды взамен нагретой воды, унесенной вместе с газом через нагнетательное окно. Температура воды повышается за счет тепла газа, нагревающегося при сжатии, тепла, образующегося при вихревом движении воды между лопатками, а также за счет тепла трения уплотнений. В водоотделителе (рис. 37), установленном на нагнетательном трубопроводе, вода отделяется от газа и идет в сток или после охлаждения поступает опять в компрессор.
Рис. 37. Схема компоновки водокольцевого вакуум-насоса и водоотделителя:
1 – вакуум-насос; 2 – смотровое стекло; 3 – вакуумметр;
4 – обратный клапан; 5 – запорный вентиль; 6 – подвод охлаждающей воды; 7 – нагнетательный трубопровод для воздуха и нагретой воды; 8 – запорный вентиль;
9 – водоотделитель; 10 – выход воздуха; 11 – указатель уровня воды
Замкнутый цикл охлаждающей воды применяется, например, в том случае, когда в отделившейся воде находится абсорбированный газ, или при работе небольших вакуум-насосов, расходующих небольшое количество воды, которая охлаждается за счет отвода тепла в окружающее пространство.
Водокольцевой компрессор – машина с внутренним сжатием, так как газ сжимается внутри компрессора. Одновременно водокольцевой компрессор – это компрессор с установленной степенью повышения давления, поскольку давление в ячейке непосредственно перед ее совмещением с нагнетательным окном зависит от геометрии компрессора, от отношения объема ячейки перед нагнетанием к объему в конце всасывания.
Рис. 38. Нагнетательное окно и шариковые клапаны водокольцевого вакуум-насоса
Величина постоянной степени повышения давления определяется положением всасывающего и нагнетательного окон. Постоянная степень повышения давления является недостатком этих машин в случае, когда при эксплуатации требуется менять действительную степень повышения давления. Более низкая действительная степень повышения давления по сравнению с установленной в компрессоре приводит к потерям энергии и, особенно у вакуум-насосов, к большим напряжениям в машине. Как и у пластинчатых компрессоров, этот недостаток устраняется установкой самодействующих клапанов (рис. 38) перед нагнетательным окном. Уже при совсем небольшом повышении давления в ячейке по сравнению с давлением на нагнетании шариковый клапан открывается и газ через этот клапан выходит из цилиндра в нагнетательную полость, чем предупреждается излишнее повышение давления. Последнее у вакуум-насосов могло бы привести к увеличению в несколько раз нагрузки на вал и подшипники (см. рис. 17). При небольшой степени повышения давления, предусмотренной конструкцией, самодействующие нагнетательные клапаны у водокольцевых компрессоров не устанавливаются, поскольку это усложняет и удорожает машину.
В описанных компрессорах и вакуум-насосах с входом и выходом газа через торцы рабочего колеса имеются значительные гидравлические потери в окнах. Определенное уменьшение потерь достигается при установке по торцам рабочего колеса профильных крышек, в которых происходит плавный поворот газового потока с подводом и отводом газа через отверстия в полом конусе со всасывающими и нагнетательными каналами (рис. 39). В этом конусе вращается ступица рабочего колеса. Дальнейшее уменьшение аэродинамических потерь достигается применением принципа двойного действия. Цилиндр имеет не круглое, а эллиптическое сечение, и ось рабочего колеса совпадает с осью этого цилиндра. Вместо одного серповидного пространства между колесом и водяным кольцом образуются два серповидных пространства, и поэтому ячейка между двумя лопатками колеса и водяным кольцом наполняется и освобождается от газа дважды за один оборот колеса. При этом не только увеличивается сжимаемое количество газа, но улучшаются энергетические показатели работы машины, взаимно уравновешиваются «действующие на вал радиальные силы и, следовательно, значительно разгружаются подшипники. Вал и подшипники конструируются меньшего диаметра, уменьшается и диаметр уплотнения. Преимущества конструкции двойного действия проявляются главным образом у компрессоров, работающих при высоких давлениях или имеющих большую производительность.
Рис. 39. Водокольцевой вакуум-насос двойного действия:
А – нагнетательное пространство; В – всасывающее пространство; 1 – корпус цилиндра; 2– всасывающий патрубок; 3 – нагнетательный патрубок; 4 – крышка; 5 – подшипник; 6 – ротор; 7 – распределительная камера; 8 – водяной трубопровод
Производительность водокольцевого компрессора двойного действия, однако не превышает в два раза производительность компрессора простого действия. Учитывая, что время всасывания, сжатия и нагнетания газа сокращается наполовину при равной с компрессором простого действия скорости вращения, лопатки ротора компрессора двойного действия делаются более короткими.
Для уменьшения гидравлических потерь в водокольцевом компрессоре применяется конструкция с неподвижным ротором и вращающимся цилиндром. Экспериментально доказана возможность сжатия газа в таком одноступенчатом компрессоре до давления 1 Мн/кв.м.
Источник