ВАКУУМНЫЕ ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

Конструкции насосов и агрегатов; рекомендации по их конструированию и эксплуатации

Двухроторные вакуумные насосы предназначены для откачи­вания воздуха и газов, не вступающих в реакцию с материалами, из которых изготовлены детали вакуумных насосов, и с применяе­мыми в них маслами.

На рис. 73 показана конструкция одноступенчатых серийно выпускаемых вакуумных насосов 2ДВН-500 и 2ДВН-1500. Услов­ное обозначение расшифровывается [51 так: 2 — порядковый номер модернизации; Д — двухроторный; В — вакуумный; Н — насос; цифры после букв — номинальная быстрота действия в дм3/с при номинальной скорости. Если насос укомплектован электродвигателем, частота вращения вала которого отличается от номинальной, то в конце обозначения насоса указывается шифр, соответствующий числу полюсов электродвигателя.

j15min

Рис. 73. Вакуумный насос типа 2ДВН

Рис. 74. Установка синхронизирующей шестерни на валу в вакуумных иасосах типа 2ДВН

Увеличение быстроты действия на­соса 2ДВН-1500 достигается увели­чением длины L ротора от 280 мм в насосе 2ДВН-500 до 700 мм в насосе 2ДВН-1500. Насосы 2ДВН-500 и 2ДВН-1500 работают с плунжерными форвакуумными насосами типа НВЗ.

В корпусе 10 вращаются два двух­лопастных ротора 3 и 11. Синхрониза­цию вращения роторов обеспечивают косозубые синхронизирующие шестерни 2 и 6. Шестерни изготовлены из цемен­туемой стали. Зубчатый венец закален и отшлифован. С помощью этих шестерен также выставляются профильные зазоры 8рр mln = = 0,35 мм. Для облегчения сборки синхронизирующих шесте­рен передача момента с ротора 11 на шестерню 6 и с шестерни 2 На ротор 3 осуществляется через пружины 4 (рис. 74). При этом для сохранения положения шестерен относительно вала во время работы необходимо обеспечить достаточные силы трения между пружинами, валом и шестернями. Этого добиваются соответствую­щим затягиванием болтов. Сначала затягивают болт 5 на роторе, затем равномерно болты 3 на шестерне 1 и кольце 2, после чего опять проверяют затяжку болта 5 на роторе. Во время затяжки болтов 3 необходимо обеспечить прилегание пружин 4 одной к другой, для чего их необходимо смещать при сборке вдоль оси к шестерне 1. Применение пружины 4 позволяет обойтись без шпоночных пазов или шлицевых соединений между валом и синх­ронизирующими шестернями.

Роторы вращаются в роликоподшипниках качения 4 (см. рис. 73), образующих плавающую опору, не препятствующую тепловому удлинению роторов, и в сдвоенных радиально-упорных шарикоподшипниках 14, образующих жесткую опору, способ­ную воспринимать двустороннюю осевую нагрузку. Минимальный торцовый зазор 8Т. И( mln = 0,15 мм между роторами 3 и 11 и Торцовой крышкой 12 и минимальный зазор Б, равный 8Т. n„min = = 0,4 мм для насоса 2ДВН-500 и 8Т. пл miu = 0,9 мм для насоса 2ДВН-1500 между роторами 3 я 11 и торцовой крышкой 9, Выставляют во время сборки. Осевой зазор подшипников 14 Регулируют подбором и установкой колец 21 из стальной ленты. Смазывание подшипников и шестерен ■— жидкостное циркуля­ционное. Масло разбрызгивается дисками 1 и 20. Масляные по­лости в крышках 7 я 15 соединены наклонным трубопроводом А И трубопроводом большого диаметра, присоединяемым к крышкам 7 я 15 через отверстия В я С. Масло заливают в масляные по-

Рис. 75. Откачные и энергетические характеристики вакуумных насосов: а — 2ДВН-500; б — 2ДВН-1500

Лости через отверстие D. Масло в наклонный трубопровод А забрасывается диском 1 и стекает в масляную полость в крышке 15. Из масляной полости в крышке 15 масло возвращается в масля­ную полость в крышке 7 по трубопроводу большого диаметра. Во время этой циркуляции масло охлаждается. Для предотвращения попадания смазочного материала в полость сжатия используют втулки 8, 13, 22 и 23 с резьбой.

Уплотнение вала ведущего ротора 11 осуществляется двумя резиновыми манжетами 18 и 19, пространство между которыми заполняется маслом через отверстие Е и маслоуказатель, ввинчи­ваемый в данное отверстие в рабочем состоянии. Во вращение вал ведущего ротора И приводится от фланцевого электродвига­теля через втулочно-пальцевую муфту 17. Крепится двигатель на фонаре 16.

Охлаждение насоса 2ДВН-500 — воздушное, насоса 2ДВН-1500 — воздушно-водяное. Водяной холодильник 5, смон­тированный в крышке 7, охлаждает масло. Кроме того, водой ох­лаждается корпус на стороне приводного вала. Для увеличения теплопередающей поверхности корпус 11 оребрен.

Откачные и энергетические характеристики вакуумных на­сосов 2ДВН-500 и 2ДВН-1500 представлены на рис. 75, а техни­ческая характеристика приведена в табл. 3.2.

Одна из возможных конструкций двухступенчатого двухро- торного вакуумного насоса показана на рис. 76.

Обе ступени смонтированы в одном корпусе 16. Первая ступень сверху, вторая — снизу. Роторы 21, 22, 23, и 24 обеих сту­пеней приводятся во вращение от электродвигателя через клино - ременную передачу, со шкива 3 которой момент передается на приводной консольный вал 5. На валу 5 смонтировано зубчатое колесо 1, с которого момент передается за зубчатое колесо 8, Смонтированное на валу ведущего ротора 23 первой ступени, и на зубчатое колесо 18, смонтированное на валу ведущего ротора 21 Второй ступени. Зубчатое колесо 18 одновременно является синх­ронизирующим зубчатым колесом, которое входит в зацепление с синхронизирующим колесом 20, смонтированным на валу ведо­мого ротора второй ступени. Синхронизирующее колесо 7 смон­тировано на ступице колеса 8 и входит в зацепление с синхрони­зирующим колесом, смонтированным на валу ведомого ротора 23 Первой ступени. Размеры первой и второй ступеней одинаковы. Большую быстроту действия первой ступени получают при боль­шей частоте вращения роторов.

Уплотнение приводного вала — гидравлическое; пространство между двумя резиновыми манжетами 2 и 4 заполняется маслом через масленку 6. Смазывание подшипников и зубчатых колес — жидкостное. Масло разбрызгивается дисками 19 и 14. Уровень масла контролируется по маслоуказателю 13. Попаданию масла в полости сжатия первой и второй ступеней препятствуют маслоот- бойные устройства 9, 12, 15 и 17. Во входном патрубке 10 уста­новлен сетчатый фильтр 11. Нагнетательное окно первой ступени и всасывающее окно В второй ступени совмещены. Нагнетатель­ный патрубок Б расположен снизу.

На базе двухроторных вакуумных насосов выпускают ва­куумные агрегаты АВР-50 и АВР-150. Условное обозначение агре­гата: АВР — агрегат вакуумный ротационный, цифра — быстрота действия в дм3/с при рабочем давлении.

Агрегаты, предна­значенные для работы в стационарных усло­виях, откачивают газ, неагрессивный к ма­териалам конструкции агрегатов, пары и паро­газовые смеси, пред­варительно очищенные от капельной жидкости и механических загряз­нений.

Агрегаты состоят из последовательно рабо­тающих двухроторного вакуумного насоса 3 марки ДВН-50 (рис. 77) (штриховой линией обо­значен агрегат) в агре­гате АВР-50 и марки ДВН-150 в агрегате АВР-150, который от­качивает газ из ваку­умной камеры 7, и фор - вакуумного насоса 13 Марки 2НВР-5ДМ в аг­регате АВР-50 и марки АВЗ-20Д в агрегате АВР-150. Насосы уста­новлены на общей ра­ме 12.

Для обеспечения возможности пуска двухроторного вакуум­ного насоса при давлениях, превышающих рекомендуемое давле­ние пуска (1,33 Па для агрегата АВР-50 и 0,66 Па для агрегата АВР-150), в двухроторном вакуумном насосе предусмотрена пере­пускная линия (рис. 78), в которой установлен клапан 1. При пуске клапан 1 перепускной линии открыт и газ из нагнетатель­ной полости А через канал Б, клапан 1 и канал В подается во вса­сывающую полость Г двухроторного вакуумного насоса. Пере­пускное устройство позволяет включать двухроторный вакуум­ный насос 3 (см. рис. 77) при атмосферном давлении во входном патрубке 8 агрегата одновременно с форвакуумным насосом 13. Перепускное устройство также предохраняет агрегат от поломки при внезапном повышении давления во входном патрубке агре­гата, например при разгерметизации вакуумной камеры 7. Между двухроторным вакуумным насосом 3 и форвакуумным

Насосом 13 установлены манометр 10 для замера межступенчатого давления и сильфон 11, позволяющий компенсировать несоосность выходного патрубка двухроторного вакуумного насоса и входного патрубка форвакуумного насоса, тепловые деформации и предот­вратить передачу вибрации с одного вакуумного насоса на другой. Сильфоны 4 и 14, установленные на входной и выходной ли­ниях агрегата, исключают передачу вибрации на вакуумную камеру 7 и выпускную линию, включающую маслоотстойник 16, Запорный вентиль 15 для слива масла и конденсата и запорный вентиль 2 на выпускном трубопроводе 1. Манометром 5 замеряется давление на входе в агрегат. При закрытом запорном вентиле 6 через вентиль 9 в корпус насоса подают воздух для предотвраще­ния попадания паров углеводородов из насоса во всасывающий патрубок 8 и вакуумную камеру 7.

Техническая характери­стика агрегатов типа АВР приведена в табл. 3.3, а из­менение быстроты действия агрегатов в зависимости от входного давления показано на рис. 79.

Работа двухроторных ва­куумных насосов сопровож­дается сильным шумом. В табл. 3.4 приведены уров­ни звуковой мощности в дБА при работе двухроторных вакуумных насосов на холо­стом ходу, полученные по данным С. Г. Смирнова и А. С. Терехина.

Характер шума в двух­роторных вакуумных насо­сах зависит от природы воз­никновения. Шум, который возникает при всасывании и нагнетании вследствие неравномерности заполнения рабочих ячеек и возникно­вения пульсаций газа, явля­ется аэродинамическим шу­мом. Шум, который возни­кает при работе синхронизи­рующих шестерен, подшип­ников качения и вследствие вибрации корпуса, является механическим шумом. Иссле­дования показывают, что механический шум на 10 ... 40 дБ ниже аэродинамичес­кого шума, т. е. для умень­шения шума при работе двух­роторных вакуумных насосов в первую очередь необходимо сни­жать шум, возникающий при всасывании и нагнетании.

В настоящее время шум снижают путем установки глушителей и применения звукоизолирующих кожухов. Кроме того, шум мо­жет быть уменьшен в результате конструктивных решений, к которым, в частности, относятся:

Применение трехлопастных винтовых роторов (см. рис. 59); угол закрутки лопастей выбирают таким, чтобы вершины на одном торце ротора располагались напротив впадин на противоположном торце ротора;

Выполнение в вакуумных насосах с трехлопастными роторами всасывающих и нагнетательных окон со скосами или с расточкой на цилиндрической поверхности корпуса;

Выполнение канала 2 (рис. 80) в корпусе 3 между нагнетатель­ным патрубком 1 и рабочей ячейкой 4, которая не соединяется ни со всасывающим, ни с нагнетательным окнами [24].

В установках с двухроторными вакуумными насосами приме­няют реактивные и абсорбционные глушители шума. В реактивных глушителях шума звук от стенок и перегородок отражается об­ратно к источнику звука; в абсорбционных глушителях для по­глощения звука использован звукопоглощающий материал. По данным А. С. Терехина и С. Г. Смирнова целесообразно приме­нение реактивных глушителей, которые имеют малые размеры, малое аэродинамическое сопротивление, проще в изготовлении и эксплуатации и допускают настройку как на высокие, так и на низкие частоты.

Наиболее распространенным в последнее время методом яв­ляется применение звукоизолирующих кожухов. При этом двух - роторные вакуумные насосы вместе с электродвигателем распо­лагают внутри кожухов. Из кожухов выводят только всасывающие и нагнетательные трубопроводы и электровводы. Кожухи вы­полняют, как правило, из металла или пластмассы и внутри об­лицовывают звукопоглощающим материалом, в качестве которого можно использовать ультратонкое стекловолокно, ультратонкое базальтовое волокно, минераловатные плиты и другие материалы. Звукопоглощающий материал закрывается стеклотканью и пер­форированными металлическими листами.

При эксплуатации необходимо регулярно контролировать уровень масла в масляных полостях вакуумных насосов по мас - лоуказателям 24 (см. рис. 73) или 13 (см. рис. 76). В двухротор­ных вакуумных насосах используют масло ВМ-1, ВМ-4 или ВМ-6.

При эксплуатации следует периодически менять вакуумное масло. Первый раз рекомендуется менять масло через 100 ... 150 ч эксплуатации двухроторного вакуумного насоса. При от­качивании чистых газов периодичность смены масла 2000 ч работы.

В двухроторных вакуумных насосах при изнашивании под­шипников происходит смещение оси вращения роторов вниз, что приводит к уменьшению радиального зазора 6рк; при изнашива­нии синхронизирующих шестерен — поворот роторов, что при­водит к уменьшению профильного зазора брр. Во избежание со­прикосновения роторов или роторов и корпуса следует своевре­менно менять шестерни и подшипники или регулировать их. Для этого зубчатый венец на одной из синхронизирующих шестерен целесообразно выполнить разрезным.