Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы (ЖКВН) — вакуумные насосы вращательного типа объемного действия, в которых эксцентрично установленный ротор с жестко закрепленными лопатками, вращаясь, отбрасывает жидкость к стенкам статора, где она принимает форму кольца, концентричного статору, и вместе с лопатками ротора образует полости с изменяющимися объемами (рис. 3.4).

ЖКВН различают по числу рабочих циклов, типу рабочей жидкости, типу подвода и отвода газа. Рабочая жидкость заливается в насос до оси роторного колеса. При работе насоса между внутренней поверхностью жидкости и внешней поверхностью ротора образуется серпообразная полость, которая делится лопатками на отдельные рабочие ячейки, при увеличении объема которых в них поступает откачиваемый газ (А1 ^ А2) из всасывающего окна, а при уменьшении (прохождение точки А2 и А2 ^ А1) сжимается и выбрасывается из насоса по достижении элементарным объемом нагнетательного окна.

В качестве рабочих жидкостей в ЖКВН используют воду (водокольцевые насосы), кислоты, щелочи, органические жидкости. Охлаждение (так как при сжатии газ разогревается и нагревает насос) осуществляется подводом охлажденной рабочей жидкости и отводом разогретой. Циркуляция рабочей жидкости для охлаждения осуществляется самим насосом через всасывающее и нагнетательное отверстия. Разница температур входящей и выходящей воды от 2 до 5 °С.

Внешний вид ЖКВН показан на рис. 3.5.

Достоинства: простая конструкция, низкий уровень шума при работе, надежность в эксплуатации, возможность откачки парогазовых и капельно-газовых смесей, а также пылегазовых (с взвешенными частицами, в том числе абразивными), легко разлагающихся, воспламеняющихся и взрывоопасных смесей, агрессивных газов (например, хлора — если в качестве рабочей жидкости применяется 97-98 % Н₂8О₄), не загрязняют откачиваемый объем парами масла.

Недостатки: высокие затраты мощности на вращение жидкостного кольца (т.е. низкий КПД), высокое предельное остаточное давление (2,6—9,3—103 Па для одноступенчатых и 13,3—66,5 Па для двухступенчатых). Малая окружная скорость на периферии рабочего колеса, что ведет к увеличению габаритов.

Основные области применения: пищевая, химическая, целлюлозно-бумажная, текстильная, горнодобывающая промышленность, машиностроение и металлургия, фармацевтика и энергетика, а также коммунальное и сельское хозяйство — в основном в качестве безмасляных насосов предварительного разрежения, откачка черновых трубопроводов централизованных вакуумных систем.

Обозначение: ВВНС-0,3; ВВН-2; 3ВВН1-3; 2ВВЕ1-12, где ВВН (ЖВН) — водокольцевой вакуумный насос (цифра после букв: 1 — давление всасывания 0,04 МПа, 2 — давление всасывания 0,02 МПа, без цифры — 0,03 МПа); цифра после тире — производительность, м³/мин, при заданном давлении всасывания; буквы (иногда нет) — материал деталей (ТМ — титан, Н — нержавеющая сталь). Помимо обозначений типа ВВН можно столкнуться со старыми обозначениями типа РМК-2 (3, 4) — чем больше цифра, тем выше производительность насоса. На базе ВВН выпускаются водокольцевые агрегаты АВВ-3(50), где АВВ — агрегат вакуумный водокольцевой, цифра — удвоенная производительность, м³/мин, при заданном давлении всасывания. Агрегаты состоят из водокольцевого насоса и эжектора, который устанавливается вертикально на всасывающий патрубок водокольцевого насоса.

Водокольцевые вакуумные насосы фирмы Busch серии Dolphin LU, Dolphin LA/LB, Dolphin LX/LC/LH.

Характеристики: быстрота действия 0,3-45,0 м³/мин (насосы), 1,5-22,0 м³/мин (агрегаты); предельное остаточное давление 667 Па (насосы), 33-133 Па (агрегаты); мощность привода 1,1-110 кВт; масса 25-2750 кг.

Основные производители в России и СНГ: ОАО «Вакуум-маш» (г. Казань), Бессоновский компрессорный завод (Пензенская область).

Основные производители за рубежом: Busch, Германия.

Производительность насоса зависит от давления паров на входе. Графически это выглядит, как на рис. 3.6, т.е. со снижением давления всасывания производительность насосов падает.