Водокольцевой насос
Водокольцевой насос — разновидность пластинчатых газовых насосов в котором рабочий объем изменяется за счёт погружения пластин ротора в жидкость. Жидкость прижимается к стенкам рабочего цилиндра за счет центробежных сил, получая импульс вращения от ротора.
Как правило, используются в качестве вакуумного насоса низкого вакуума 90—95% (80—40 мм рт.ст.). При двухступенчатых моделях возможно довести до 10 мм рт.ст. При замене жидкости (с более высокой точкой кипения) и охлаждении откачиваемого воздуха возможно довести еще до более высокого вакуума. Рабочей жидкостью чаще всего выступает вода, иногда другие жидкости. Критерий выбора жидкости — давление насыщенных паров. Вода хорошо испаряется, мешая достижению высокого вакуума, поэтому иногда используют машинное масло или другие жидкости.
Патент США 1091529 на жидкостно-кольцевой вакуумный насос был предоставлен Льюису Нэшу в 1914 году.
Достоинства
- низкая чувствительность к загрязнениям
- большой моторесурс благодаря отсутствию трущихся уплотнителей
- простота конструкции
Недостатки:
- потери рабочей жидкости с отходящими газами и необходимость её улавливания и утилизации или рециркуляции
- необходимость пополнять объём жидкости в насосе
- необходимость охлаждения рабочей жидкости с целью снижения давления её паров
Принцип работы вакуумных водокольцевых насосов
Отличительной особенностью жидкостно-кольцевых (водокольцевых) вакуумных насосовявляется то, что сжатие газа в них осуществляется жидкостным кольцом, которое приводится в движение лопаточным рабочим колесом, эксцентрично расположенным в корпусе.
Перед пуском насос до оси заполняется жидкостью. При вращении рабочего колеса жидкость лопатками отбрасывается к корпусу, и между ступицей рабочего колеса и жидкостным кольцом образуется серпообразное пространство, разделённое лопаткам рабочего колеса на рабочие ячейки, объём которых изменяется в зависимости от угла поворота рабочего колеса. На угле поворота рабочего колеса, при котором объём рабочих ячеек увеличивается, они соединяются со всасывающим окном и через него заполняются откачиваемым газом. Когда объём рабочей ячейки станет максимальным она отсоединяется от окна всасывания. При дальнейшем повороте рабочего колеса объём рабочей ячейки уменьшается, и в ней происходит сжатие газа. На определённом угле поворота рабочая ячейка соединяется с нагнетательным окном, и газ благодаря уменьшению объёма рабочей ячейки выталкивается через нагнетательное окно в нагнетательный патрубок.
Привод водокольцевого насоса осуществляется непостредственно от электродвигателя. Вал электродвигателя соединяется с валом насоса через упругую муфту. Так как газ сжимается жидкостью, в вакуумном водокольцевом насосе осуществляется хороший теплообмен между сжимаемым газом и жидкостью, и большая чать тепла сжатия отводится от газа. Чтобы поддерживать температуру жидкостного кольца стабильной, постоянно вводятся новые порции холодной жидкости. Излишнее количество жидкости отводится из жидкостного кольца через нагнетательное окно и нагнетательный трубопровод в отделитель жидкости.
Протекание процесса сжатия с интенсивным теплообменом даёт возможность откачивать легко разлагающиеся, полимеризующиеся, воспламеняющиеся и взрывоопасные газу и смеси. Наличие жидкостного кольца и отсутствие органов газораспределения позволяет насосам откачивать газы, содержащие пары, капельную жидкость, твёрдые инородные включения типа пыли и даже абразивные частицы. Соответствующий подбор рабочей жидкости позволяет откачивать с помощью жидкостно-кольцевых вакуумных насосов агрессивные газы.
