ВОДОКІЛЬЦЕВІ КОМПРЕСОРИ ТА ВАКУУМ-НАСОСИ

У багатьох галузях народного господарства досить широко використовують водокільцеві компресорні машини. Будова такої машини схематично показана на рис. 20.

Рис. 20. Водокільцева компресорна машина

Ця машина має корпус 1 із циліндричною розточкою, у якій на валу 2 ексцентрично розташоване робоче колесо 3 з лопатками, що трохи загнуті вперед. Перед пуском корпус заповнюють водою приблизно до осі вала. При обертанні лопатки робочого колеса захоплюють воду, яка під дією відцентрових сил відкидається до стінок корпусу, що призводить до формування усередині машини водяного кільця (водяного тору) 4. Завдяки ексцентричному розташуванню робочого колеса, в місці, де воно найближче до стінки циліндра, водяне кільце контактує зі ступицею колеса; у діаметрально протилежному місці кільце максимально віддалене від ступиці колеса і зануреними в рідину залишаються лише кінці лопаток. Тобто вільний простір між внутрішньою поверхнею водяного кільця і поверхнею ступиці робочого колеса набуває серпоподібного вигляду. Цей простір ділиться лопатками колеса на окремі камери. При обертанні робочого колеса об’єм камер змінюється. На дузі, де цей об’єм зростає, робочі камери з’єднують з всмоктувальним патрубком 5 через вікна спеціальної форми 6, що зроблені в торцевих кришках корпусу 7. У цей час відбувається всмоктування газу в робочі камери. Воно закінчується в момент, коли камера відокремлюється від всмоктувальних вікон. При подальшому обертанні робочого колеса об’єм камери починає зменшуватися, що викликає спочатку стискання газу в ній, а потім і виштовхування його в нагнітальний патрубок 9 у час, коли робоча камера з’єднана з нагнітальними вікнами 8. Нагнітальні вікна мають спеціальну форму, від якої суттєво залежать показники роботи машини. Вони розташовані в торцевих кришках корпусу. У цих кришках розміщують також опорні підшипники та сальникові ущільнення вала.

Наведений опис показує, що робота водокільцевих компресорних машин протікає аналогічно роботі ротаційних пластинчастих компресорів. У той же час ці машини володіють деякими важливими властивостями. Їх конструкція проста, зношуються лише вал, підшипники та ущільнення вала. Тому ці машини дуже надійні та довговічні в роботі навіть при важких умовах експлуатації. Зокрема вони придатні для відсмоктування сильно забруднених механічними домішками газів, та газів, що містять краплеподібну рідину завдяки відсутності металевого контакту між ротором та поверхнею циліндра. Ці машини не потребують змащування циліндра і виробляють стиснуте повітря, вільне від мастила. Вони приводяться в дію загальнопромисловими електродвигунами з номінальною частотою обертання від 750 до 1500 об/хв. При їх роботі не виникає значного шуму.

Одна з головних особливостей водокільцевих машин полягає в майже ізотермічному стисканні газу. Це досягається за рахунок того, що у внутрішній простір машини безперервно подається кількість рідини, дещо більша, ніж необхідна для створення водяного кільця. Надлишок води, яка безпосередньо контактує з гарячим стискуваним газом і має найвищу температуру, скидається через нагнітальні вікна в нагнітальний трубопровід. Температура води при роботі машини підвищується за рахунок тепла газу, що нагрівається при стисканні, тепла, що створюється при вихровому русі води між лопатками, а також за рахунок тепла від тертя в ущільненнях. Охолоджувальна вода надходить у корпус через порожнину гідравлічних затворів сальників або (у великих машинах) у простір, де лопатки робочого колеса мінімально занурені у водяне кільце в кінці всмоктування газу до циліндра.

Указана особливість змушує використовувати в установках із водокільцевими машинами водовідділювачі, через які пропускають повітряно-водяну суміш, що виходить із нагнітального патрубка.

У невеликих вакуум-насосах водовідділювач установлюють безпосередньо на нагнітальний патрубок.

Головний недолік водокільцевих компресорних машин полягає в низькій економічності, що обумовлено значною втратою потужності на підтримку водяного кільця – ізотермічний індикаторний ККД цих машин становить 30...40% і лише у великих машинах він сягає 48...52%. Другий недолік – це значна витрата води.

Найчастіше водокільцеві машини використовують в якості вакуум-насосів, зокрема в системах заливки відцентрових насосів. Ці машини випускають на подачу від 1,5 до 320 м³/хв. Максимальний вакуум, що може бути досягнутий у водокільцевому вакуум-насосі, визначається тиском насиченої пари води при її робочій температурі. Найбільш економічні ці машини при абсолютному тиску на всмоктуванні в межах 210…160 мм ртутного стовпчика, тобто при вакуумі 550…600 мм рт. ст., що становить 72…80% від нормального атмосферного тиску 760 мм рт. ст.

Водокільцеві компресори мають номінальний абсолютний тиск нагнітання в межах 0,15….0,2 МПа (у одноступінчастому виконанні).

Поиск по сайту: