Жидкостно – кольцевые вакуумные насосы (ЖКВН)

Рис. 6.11. Принципиальная схема жидкостно-кольцевого вакуум-насоса

Ротор, снабженный радиальными лопатками, расположенный относительно корпуса с некоторым эксцентриситетом е, вращается в цилиндрическом корпусе, частично заполненном жидкостью. Корпус с боков закрыт крышками (боковинами). Между рабочим колесом и корпусом, а также между колесом и боковинами имеются гарантированные зазоры. Поэтому в машине нет никаких трущихся деталей, кроме подшипников. Лопатки рабочего колеса при вращении захватывают жидкость и отбрасывают ее к периферии (стенкам корпуса), за счет чего внутри корпуса образуется вращающееся жидкостное кольцо. Между втулкой (валом) рабочего колеса и кольцом жидкости из-за наличия эксцентриситета возникает серпообразное пространство, являющееся рабочей полостью ЖКВН. Это пространство разделяется рабочими лопатками на отдельные ячейки переменного объема. При увеличении объема ячейки происходит процесс всасывания, а при уменьшении – процесс нагнетания. Всасывающие и нагнетательные окна в приведенной схеме ЖКВН расположены в торцевых крышках (схема с осевым подводом и отводом сжимаемого газа). Эта схема наиболее распространена в отечественных конструкциях. Существуют также схемы с радиальным подводом и отводом сжимаемого газа. Принципиальной разницы между этими схемами, однако, нет. Между гидравлическим поршнем (поверхностью кольца жидкости) и откачиваемым объемом газа в цикле сжатия возникает достаточно тесный контакт, который сопровождается взаимно связанными процессами межфазного тепло- и массообмена. Поскольку масса жидкости в ячейке, как правило, существенно превышает массу газа, а тепло, выделяющееся в процессе сжатия, интенсивно передается от газа к жидкости, температуры газа и жидкости за одиночный цикл выравниваются и приближаются к температуре жидкости. Конечная температура жидкости при этом несколько отличается от начальной. Тем не менее, несмотря на возможность пренебрежения величиной изменения температуры в течение одного цикла сжатия в ячейке, выделяющееся тепло накапливается во вращающемся жидкостном кольце, поэтому рабочую жидкость приходится постоянно заменять, хотя бы частично, или включить в схему контур охлаждения циркулирующий жидкости.

К.п.д. ЖКВН существенно превышает к.п.д. ПЭНа. В то же время вакуум, развиваемый в ЖКВН, находится на уровне 35-70 мм.рт.ст., что недостаточно для условий работы ВК.