Рідинно-кільцеві (водокільцеві) компресори і вакуумні насоси

У циліндричному корпусі 1 ексцентрично розташоване робоче колесо 2 з лопатками, які при обертанні колеса відкидають воду до стінок корпусу, утворюючи кільце, що обертається рідини 4. серповидно простір між водяним кільцем і маточиною робочого колеса, яке лопатками ділиться на окремі робочі осередки, є робочим об'ємом машини .

Вгорі внутрішня поверхня водяного кільця стосується маточини колеса і перешкоджає перетіканню повітря з нагнітальної сторони на всмоктувальну.

Протягом першого півоберту колеса в напрямку стрілки внутрішня поверхня рідинного кільця поступово віддаляється від маточини, при цьому утворюється вільний обсяг між лопатками колеса, який заповнюється повітрям з всмоктуючого патрубка машини через всмоктуючий вікно 3 в торцевій кришці корпусу машини.

Протягом другого півоберту колеса внутрішня поверхня рідинного кільця наближається до маточини, при цьому повітря, що знаходиться між лопатками, спершу стискається, а потім витісняється через нагнітальні вікно 5 в нагнітальний патрубок машини.

Таким чином, в рідинно-кільцевих насосах і компресорах переміщення повітря з усмоктувального патрубка в нагнітальний відбувається безперервно в і рівномірно.

Найбільш поширеною робочої рідиною в рідинно-кільцевих насосах і компресорах є вода. Насоси та компресори із застосуванням води називаються водокільцевими.
Насоси та компресори з іншими робочими рідинами (масла, луги, кислоти.) Називаються рідинно-кільцевими. Наприклад, в установках для перекачування хлору в якості робочої жідкісті використовують концентровану сірчану кислоту.

Робоча рідина зазвичай надходить через торцеві зазори або через всмоктуючий вікно. Відводиться рідина через нагнітальний вікно. Для того, щоб відокремити відсмоктується або нагнітається газ від робочої рідини, на виході нагнітального патрубка встановлюють сепаратор рідини (в водокільцевих насосах - водовіддільник). Сепаратор являє з себе бак, куди зливається суміш рідини і відкачуваного газу через фланець 1. Рідина зливається на дно посудини і видаляється через дренажний патрубок 3 в середній частині сепаратора. Іноді з метою економії частина рідини з сепаратора через фільтр і охолоджувач знову повертається в насос. Тут важливо контролювати температуру повертається рідини, так як в умовах вакууму в насосі навіть незначно нагріта рідина може закипати і утворювати бульбашки пари, приводячи до кавітації і руйнування лопаток ротора.Откачіваемий газ йде по трубопроводу 2, якщо це просто повітря - надходить прямо в цех, а якщо шкідливі гази - в систему фільтрації. Наприклад, водокільцеві насоси широко застосовуються для відкачування продуктів згорання пінополістиролу (по-простому - пінопласту) при литті по моделях, що газифікуються. Природно, не можна допустити потрапляння цих продуктів в атмосферу цеху. До речі, з цією метою патрубок 3 виходить всередину судини і загнутий вниз, щоб зріз патрубка був нижче рівня води і шкідливі гази не виходили разом з водою. Цифрою 4 позначений покажчик рівня води, цифрою 5 - дренажний патрубок, так як з часом в воді можуть накопичуватися суспензії, наприклад, піску.

Продуктивність і швидкість відкачки

В ідеалі швидкість відкачування рідинно-кільцевих вакуумних насосів постійна і не залежить від мінливого тиску в откачиваемой ємності. Тут можна подивитися розрахунок часу відкачки для такого випадку. Однак реально швидкість відкачування не є постійною і падає тим швидше, чим більше перепад тиску в насосі. Для водокільцевих насосів після досягнення абсолютного тиску 300-400 мБар швидкість відкачування різко падає і стає рівною нулю приблизно при тиску 33 мбар, коли вода в насосі закипає і починає інтенсивно випаровуватися. При цьому енергія двигуна витрачається на відкачування робочої рідини з насоса. При кілька великих тисках відкачка ще відбувається, але супроводжується інтенсивним утворенням пухирців пара, що викликають кавітацію і руйнування лопаток ротора. Робота в таких режимах небажана, тому часто в системі передбачають спеціальний антікавітаціонной клапан. Це ілюструє графік залежності продуктивності від тиску водокільцевого насоса ВВН1-12. На графіку червоним показана ідеальна характеристика, синім - реальна.

Водокільцеві і рідинно-кільцеві компресори і вакуумні насоси конструктивно прості, надійні в експлуатації. відрізняються низьким рівнем шуму при роботі. Наявність рідинного кільця дозволяє відкачувати гази, що містять пари, крапельну рідина, тверді сторонні включення (пил) і навіть абразивні частинки. При відповідному підборі робочої рідини виключається забруднення відкачуваного обсягу і перекачуються газів парами масел.
Завдяки наявності рідинного кільця процес стиснення газу відбувається з інтенсивним теплообміном і близький до ізотермічного, що дозволяє відкачувати і перекачувати легко розкладаються, полимеризующиеся, вибухонебезпечні гази і суміші

До недоліків рідинно-кільцевих і водокільцевих компресорів і вакуумних насосів слід віднести наступні: неминуче змішування продуктів відкачування з робочою рідиною, відносно низький ККД через витрати потужності на обертання рідинного кільця, високе граничне залишковий тиск (3..9 кПа), збільшені габаритні розміри в порівнянні з насосами і компресорами інших типів (наприклад, Двохроторннім або пластинчато-роторними).

Водокільцеві і рідинно-кільцеві машини знайшли застосування в наступних галузях:

для розвантаження і перевантаження сипучих матеріалів:

в пневморазгрузчіках цементу всмоктуючого і всмоктувально-нагнітальної дії,
в пневмосистемах для розвантаження і транспортування золи, мінеральних добрив, зерна.

в сільському господарстві і харчовій промисловості,

так як не вносять забруднення парами масел. Вони використовуються, зокрема, для комплектації установок машинного доїння корів, для вакумной сушки, в технологічних лініях цукрових, дріжджових виробництв, хлібозаводів і борошномельних підприємств, для виробництва безалкогольних напоїв.

для аерації води в басейнах для плавання і в басейнах для риборозведення;
для централізованої прибирання приміщень;
для створення вакууму при литті по моделях, що газифікуються - ЛГМ;
для притиску різних плівок при ламінуванні ДСП
для вакуумного формування
для вакуумної сушки деревини, целюлози, паперу.