 |
Определение основных размеров насоса
|
|
|
|
ЗОЛОТНИКОВЫЕ (ПЛУНЖЕРНЫЕ) ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ
КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Плунжерные вакуумные насосы (принятое для заводской маркировки обозначение НВЗ – насос вакуумный золотниковый) применяют для откачивания воздуха, неагрессивных газов, паров и парогазовых смесей, предварительно очищенных от механических загрязнений. Предельное остаточное давление, создаваемое насосами, 1,0... 0,1 Па; быстрота действия в диапазоне от атмосферного давления до 150 Па в пределах 20... 500 дм3/с.
Плунжерные насосы, выпускаемые в одно- или двухступенчатом исполнении, используют, как правило, в качестве форвакуумных для высоковакуумных насосов различного типа или насосов предварительного разрежения, предназначенных для понижения давления в откачиваемом объеме от атмосферного до значения, при котором начинает работу другой вакуумный насос или система насосов.
В корпусе 1 (см. рисунок 1) одноступенчатого золотникового насоса находится поршень (плунжер, обойма) 2, который приводится в движение с помощью эксцентрика 3, расположенного на валу 4. При вращении эксцентрика вокруг центра корпуса плунжер обкатывает внутреннюю поверхность цилиндра, вследствие чего положение серповидной полости, образуемой поверхностью плунжера и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, непрерывно изменяется в зависимости от угла поворота эксцентрика. Прямоугольный в сечении участок поршня перемещается в цилиндрических направляющих – золотнике 5, вращающихся вокруг оси.
1 – корпус; 2 – поршень (плунжер); 3 – эксцентрик; 4 – вал; 5 – золотник; 6 – нагнетательный клапан
Рисунок 1 – Конструктивная схема плунжерного насоса
|
|
|
Обойма, охватывающая эксцентрик, представляет собой сплошной цилиндр, от которого кверху идет дополнительная плоская часть в виде пологого и открытого сверху параллелепипеда, снабженного отверстиями в одной из широких боковых сторон (см. рисунок 2).
Рисунок 2 – Диаграмма работы
При вращении эксцентрика поршень, все время прижатый к стенкам камеры, совершает колебательные движения, складывающиеся из качания из стороны в сторону и скольжения в золотнике 5 сверху вниз и обратно; обойма скользит при этом вдоль стенки камеры, но место ее соприкосновения непрерывно перемещается, так что обойма одновременно и скользит и как бы катится по стенке камеры. Благодаря такому движению поршень производит двойную работу - всасывание газа через отверстие и выбрасывание его через патрубок с клапаном 6. По четырем характерным положениям поршня (рисунок 3, I, II, III, IV ), которые он последовательно занимает при непрерывном вращении эксцентрика, можно проследить за работой насоса.
Верхнее положение поршня I примем за начальное (см. рисунок 3). В этом положении впускной патрубок с откачной камерой не сообщается, так как отверстия 4перекрыты золотником (вкладышем). В положении II поршень опустился несколько вниз, благодаря чему некоторое количество газа уже поступило из вакуумной системы в полость плоской части поршня и далее через отверстие 4в откачную камеру. В самом нижнем положении поршня IIIгаз, поступающий из вакуумной системы, заполняет объем, освободившийся в части камеры справа от поршня. В положении IVблагодаря продвижению поршня произошло дальнейшее увеличение объема справа от поршня, и, следовательно, в насос вошло еще большее количество газа из вакуумной системы. В течение следующего оборота замкнутый объем, занимаемый откачиваемым газом или парогазовой смесью, уменьшается, происходит сжатие до давления, при котором открывается нагнетательный клапан 6 и осуществляется нагнетание газа через маслоотделитель в атмосферу. Таким образом, полный цикл работы плунжерного вакуумного насоса совершается за два оборота вала (см. рисунок 4).
|
|
|
| 
|
| Рисунок 3 – Принцип работы золотникового насоса | Рисунок 4 – Диаграмма работы плунжерного насоса |
В корпус насоса заливают вакуумное масло, которое, наряду с уменьшением трения между движущимися деталями, заполняет радиальные и торцовые зазоры, мертвый объем, способствуя повышению герметичности рабочих полостей, а также охлаждению сжимаемого газа. Наличие масла в рабочей полости определяет предельное остаточное давление, достигаемое насосом, вследствие выделения из его состава легких фракций.
Положительные качества плунжерных вакуумных насосов состоят в высокой надежности, простоте обслуживания и практически мало меняющейся быстроте действия в широком диапазоне давлений всасывания.
Еще одно из преимуществ золотниковых насосов это уменьшение ответственных по герметичности мест внутри насоса ещена одно по сравнению с пластинчато-статорными насосами: всасывающая сторона отделяется от выбрасывающей не пластиной, скользящей по барабану, как в пластинчато-статорном насосе, а жестко скрепленной с обоймой плоской частью поршня, скользящей только по вкладышу. Вследствие меньшего трения между подвижными частями золотниковые насосы требуют значительно меньшего охлаждения, чтоустраняет необходимость погружения корпуса насоса в бак с маслом.
К недостаткам плунжерных насосов следует отнести значительную неуравновешенность движущихся масс, тихоходность, низкие массогабаритные характеристики, невозможность непосредственного соединения с двигателем.
КОНСТРУКЦИИ ПЛУНЖЕРНЫХ ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ И ОСОБЕННОСТИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Плунжерные вакуумные насосы изготовляют одноступенчатыми параллельного действия, когда в одном корпусе объединены две рабочие камеры, и двухступенчатыми.
На валу 1 (см. рисунок 5) плунжерного вакуумного насоса НВЗ-500 в двух разъединенных полостях расположены под углом 1800 один относительно другого два эксцентрика 2 с плунжерами 3. Цилиндр 4 насоса разделен на две рабочие полости. При вращении вала каждый из плунжеров обкатывает внутреннюю поверхность цилиндра, сжимая находящийся впереди себя газ и выталкивая его через нагнетательные тарельчатые клапаны. Откачиваемый газ поступает в рабочую полость через окно, расположенное в прямоугольной части плунжера. Прямоугольная часть плунжера скользит в цилиндрической направляющей, свободно проворачивающейся в гнезде корпуса. При повороте эксцентрика на некоторый угол от верхней мертвой точки окно в прямоугольной части плунжера выходит из направляющей вниз, вследствие чего сторона всасывания соединяется с входным патрубком насоса. При вращении вала газ поступает в непрерывно увеличивающуюся рабочую полость до тех пор, пока окно снова не перекроется. Одновременно с этим на стороне нагнетания происходит сжатие и выталкивание газа через нагнетательные клапаны. Из нагнетательной полости насоса газ и масло поступают в маслоотделитель, из которого газ выбрасывается в атмосферу, а масло поступает в цилиндр. Вал насоса опирается на подшипники, расположенные в крышках корпуса. Насос приводится в работу электродвигателем через клиноременную передачу.
|
|
|
1 – вал; 2 – эксцентрик; 3 – поршень; 4 – корпус; 5 - дозатор
Рисунок 5 – Золотниковый насос НВЗ-500 с водяным охлаждением
Для предотвращения попадания паров в рабочую полость через дозаторное устройство 5 (см. рисунок 5) напускают воздух – балластный газ. Корпус насоса имеет водяное охлаждение.
На рисунке 6 представлен насос с воздушным охлаждением.
1 – вал; 2 – эксцентрик; 3 – поршень; 4 – корпус; 5 – нагнетательный клапан
Рисунок 6 – Золотниковый насос НВЗ-20 с воздушным охлаждением
Компоновочный чертеж агрегата на базе плунжерного насоса НВЗ-500 представлен на рисунке 7. Насос 3 с вакуумным клапаном 4 установлен на плите 1, укрепленной на фундаменте. Там же размещены электродвигатель 2 и масляный бак 5. Для обеспечения соответствующего натяжения клиновых ремней передачи момента на маховик насоса предусмотрено специальное устройство для смещения электродвигателя на плите.
|
|
|
1 – плитал; 2 – двигательк; 3 – насос; 4 – выпускной патрубок с клапанным устройством; 5 – масляной бак
Рисунок 7 – Компоновочный чертеж агрегата на базе золотникового насоса
НВЗ-500
|
|
|
