Удосконалення конструкції вакуумного насоса для доїльних агрегатів

Abstract

Приведено аналіз існуючих та нових технічних рішень, які сприяють підвищенню ефективності і надійності роботи вакуумних насосів доїльних агрегатів. Огляд і порівняльна оцінка існуючого доїльного обладнання та установок, свідчить про доцільність використання в їх складі ротаційних пластинчатих вакуумних насосів, як силового елемента. Порівняно з іншими, вони мають досить високий коефіцієнт корисної дії (0,8–0,9), низьку енергоємність (0,06–0,08 кВт год/м3), простоту конструкції і обслуговування, можливість безпосереднього з’єднання з електродвигуном. У корпусі насоса, впускний і випускний патрубки насоса до робочої камери, розміщені (в площині поперечного перерізу) близько до радіального напряму. При цьому, впускне та випускне вікна мають протяжність (в напрямі обертання ротора), а вздовж осі корпуса, вона близька до діаметра відповідних патрубків, а протяжність зони стискання повітря помітно збільшена і становить майже 180о. Недоліком такого рішення є зменшення продуктивності та підвищення енергозатрат. Проведені графічне моделювання, аналіз і узагальнення відомих технічних рішень і результатів досліджень робочого процесу вакуумних насосів ротаційного типу, стосовно обґрунтування їх конструкційно-технологічних параметрів, дозволяють відмітити, що для досягнення поставленої мети доцільно внести такі зміни в конструкцію вакуумної установки: • збільшити об’єм камери впускного та випускного вікна на внутрішній поверхні корпуса вакуумного насосу. Таке рішення дає можливість швидше заповнити повітрям об’єм, що створюється між двома пластинами ротора та забезпечити більш повний вихлоп. Дані умови сприяють підвищенню продуктивності насоса при тих же значеннях діаметра ротора і частоти його обертання; • впускний і випускний патрубки розмістити в місцях, де сили, що діють на лопатку, забезпечують максимальне притискання її до корпуса ротора (за ходом обертання ротора в площині її поперечного перерізу), та збільшити протяжність впускного і випускного вікон до такої величини, щоб кут між лопатками забезпечував захват вікон; • мінімізувати протяжність зони транспортування повітря та його стискування.

Приведен анализ существующих и новых технических решений, способствующих повышению эффективности и надежности работы вакуумных насосов доильных агрегатов. Обзор и сравнительная оценка существующего доильного оборудования и установок, свидетельствуют о целесообразности использования в их составе ротационных пластинчатых вакуумных насосов, как силового элемента. По сравнению с другими, они имеют достаточно высокий коэффициент полезного действия (0,8-0,9), низкую энергоемкость (0,06-0,08 кВт ч/м3), простоту конструкции и обслуживания, возможность непосредственного соединения с электродвигателем. В корпусе насоса, впускной и выпускной патрубки насоса в рабочую камеру размещены (в плоскости поперечного сечения) близко к радиальному направлению. При этом, впускное и выпускное окна имеют протяженность (по направлению вращения ротора), а вдоль оси корпуса, она близка к диаметру соответствующих патрубков, а протяженность зоны сжатия воздуха заметно увеличена и составляет почти 180 °. Недостатком такого решения является уменьшение производительности и повышение энергозатрат. Проведенные графическое моделирование, анализ и обобщение известных технических решений и результатов исследований рабочего процесса вакуумных насосов ротационного типа, относительно обоснования их конструкционно-технологических параметров, позволяют отметить, что для достижения поставленной цели, целесообразно внести такие изменения в конструкцию вакуумной установки: • увеличить объем камеры впускного и выпускного окна на внутренней поверхности корпуса вакуумного насоса. Такое решение дает возможность быстрее заполнить воздухом объем, который создается между двумя пластинами ротора и обеспечить более полный выхлоп. Данные условия способствуют повышению производительности насоса при тех же значениях диаметра ротора и частоты его вращения; • впускной и выпускной патрубки разместить в местах, где силы, действующие на лопатку, обеспечивают максимальное прижимание ее к корпусу ротора (по ходу вращения ротора в плоскости ее поперечного сечения) и увеличить протяженность впускного и выпускного окон до такой величины, чтобы угол между лопатками обеспечивал захват окон; • минимизировать протяженность зоны транспортировки воздуха и его сжатия.

The analysis of the existing and new technical decisions which promote increase of efficiency and reliability of work of vacuum pumps of milking units is resulted. Review and comparative evaluation of existing milking equipment and installations, indicates the feasibility of using in their composition rotary vane vacuum pumps as a power element. Compared to others, they have a fairly high efficiency (0.8-0.9), low energy consumption (0.06-0.08 kWh/m3), simplicity of construction and maintenance, the possibility of direct connection to the motor. In the pump housing, the inlet and outlet pipes of the pump to the working chamber are located (in the cross-sectional plane) close to the radial direction. In this case, the inlet and outlet windows have a length (in the direction of rotation of the rotor), and along the axis of the housing, it is close to the diameter of the respective nozzles, and the length of the air compression zone is significantly increased and is almost 180o. The disadvantage of this solution is to reduce productivity and increase energy consumption. The conducted graphic modeling, analysis and generalization of known technical solutions and results of researches of working process of vacuum pumps of rotary type, concerning substantiation of their design and technological parameters, allow to note that for achievement of the set purpose it is expedient to make such changes in a vacuum installation design: • increase the volume of the intake and exhaust chamber on the inner surface of the vacuum pump housing. This solution allows the volume created between the two rotor plates to be filled with air faster and to provide a fuller exhaust. These conditions help to increase the performance of the pump at the same values of the diameter of the rotor and its speed; • place the inlet and outlet pipes in places where the forces acting on the blade provide maximum pressure to the rotor body (as the rotor rotates in the plane of its cross section), and increase the length of the inlet and outlet windows to such an extent that the angle between blades provided capture of windows; • minimize the length of the air transportation and compression zone.