Вакуум-насосная станция

 

Использование: в сталеплавильных и конвертерных цехах для вакуумирования стали и в ряде других возможных производств, использующих вакуумное разрежение. Сущность изобретения: вакуум=насосная станция, содержащая три автономных водо- и вакуумсохраняющих емкостей и гидронасос, установленный ниже емкостей на размер столба барометрического давления жидкости, используемой в работе станции. С помощью газовых и водонагнетательных трубомагистралей, отсечных клапанов к ним, проборов контроля вакуума и одного гидронасоса, жидкость, находящаяся только в одной емкости, перекачивается по водотрубопроводу в одну из свободных емкостей и нарабатывает в освобождающейся емкости вакуум нулевого состояния, предназначенный для потребителя. Вакуум такого состояния достигается тем, что каждая из емкостей изготовлена с радиально закругленными внутренними поверхностями, которые покрыты формообразующей оболочкой, а размер площади полукамеры, изготовленной из упругоэластичной, металлизированной и газоводонепроницаемой ткани, закрепленной по своему торцу в боковых стенках, по разделу на полукамеры и с возможностью перемещения водонепроницаемой оболочки в любую из половин камеры. Вакуум-насосная станция может работать в автоматическом режиме, по заданию значимости вакуума на вакуум-измерительном приборе и известной в практике автоматизации программ переключения отсечных клапанов от электросигнала вакуум-измерительных приборов. 1 ил.

Предложение относится к промышленным вакуум-насосным станциям, может быть применено в сталеплавильных и конвертерных цехах для вакуумирования стали и в ряде других возможных производств, использующих вакуумное разрежение.

В отечественной практике лучшими вакуум-насосами являются многопластинчатые роторные насосы РВН-30 и РВН-60. Однако при давлении 15 мм ртутного столба производительность таких насосов приближается к нулю; углубить рабочий вакуум удается только в режиме последовательной работы ряда роторных вакуумных насосов.

Новый скачок в развитии вакуумирования дали пароэжекторные насосы, которые тем не менее не могут создать больших разрежений. Для получения необходимой глубины вакуума ступени пароэжекторных насосов соединяют последовательно, размещая между ними устройства, конденсирующие отработанный пар. Самым важным недостатком пароэжекторных насосов является большое время первичной откачки, громоздкость и энергонасыщенность установки. Однако в настоящее время вакуумирование стали базируется на мощных пароэжекторных вакуум-насосах. Между тем сохранились, в небольших количествах, и механические вакуум-насосы.

Наиболее близким аналогом является вакуум-насосная станция, содержащая две рабочие камеры, разделенные оболочкой на гидравлическую и газовую полости, из которых гидравлическая полость является приводной, а газовая рабочей, оболочка закреплена по своему торцу на боковых стенках камер с возможностью перемещения оболочки в любую из полукамер, при этом гидравлические полости камер связаны между собой посредством гидронасоса, обеспеченного автоматической системой управления, а газовые и гидравлические магистрали - отсечными клапанами с электроприводом [1] Недостатком известного устройства является невозможность получения глубокого вакуума.

Это обусловлено тем, что гидравлическая и газовая полости в известном устройстве выполнены по форме прямоугольными, а эластичные перегородки произвольной формы. Полное выталкивание оболочками газовой полости просто невозможно осуществить полностью, т.к. по прямым углам газовой полости останутся газовые пузыри, неспособные пробиться к выходу. И как бы их не сжимали эластичной перегородкой им некуда деться. Кроме того, в объеме газовой полости расположены толкатели, которые по своей форме не могут быть перекрыты эластичной перегородкой полностью и некоторый объем газовой среды останется в полостях толкателя, а затем распространится по всей полости камеры.

Не может быть получен глубокий вакуум по причине того, что все жидкости предрасположены к интенсивному испарению в вакуумном режиме. Испаряясь, пары жидкости будут давить на перегородку со стороны гидравлической полости и глубокого вакуума практически в известной установке нет возможности получить без некоторых изменений и дополнений к составу оборудования в известном устройстве.

Технической задачей изобретения является получение глубокого вакуума и наработка необходимых объемов вакуумного разрежения.

Эта задача достигается тем, что камеры выполнены с радиально закругленными внутрикамерными поверхностями, половина площади которых покрыта формообразующей, в размер площадей полукамеры, оболочкой, выполненной из газо-водонепроницаемого и огнеупорного материала, которая по своей центральной оси, центральной оси камеры, соединена с направляющим штоком контргруза, а к гидравлической полости каждой камеры подсоединена буферная емкость, ниже которой установлен гидронасос в размерах высоты гидробарометрического столба применяемой рабочей жидкости.

Технической задачей данного предложения является углубление вакуумного разрежения до нулевых значений и наработка необходимых объемов вакуумного разрежения.

Эта задача достигается тем, что вакуум-насосная станция, включающая рабочую камеру вакуум-насоса, куда поступает газо-пылевая смесь, поршневую систему, с помощью которой происходит сжатие газо-пылевой смеси и выталкивание ее за пределы камеры, а затем создание в камере вакуумного разрежения, газовакуумтранспортную магистраль, отсечные клапаны, барометрическую измерительную аппаратуру и электропривод, согласно предложению насосная станция выполнена не менее, чем из двух водо-газобаллонных камер, где происходит сжатие газо-пылевой смеси и выталкивание ее за пределы камеры, а затем создание вакуумного разрежения до нулевой отметки. Все это повторяется периодически и поочередно для каждой отдельной камеры, изготовленной с радиально закругленными внутренними поверхностями, при этом половина их площади покрыта формообразующей, в размер полукамеры, оболочкой, выполненной из газо-водонепроницаемого и огнеупорного материала, закрепленного по своим торцам в боковых стенках камеры, причем с возможностью перемещения оболочки в любую из половин камеры, для этого в качестве поршневого движителя применен определенный объем рабочей жидкости, равный внутреннему объему одной из камер и дополнительно, объему находящемуся в транспортной магистрали и в буферной емкости, через которые нагнетается, а затем освобождается от жидкости определенная часть станции с помощью гидронасоса, который установлен ниже рабочих камер, на размер барометрической высоты столба жидкости, используемой в работе. При отсасывании из камеры рабочей жидкости, для достижения вакуумного разрежения, дополнительно срабатывают гравитационные силы, действующие как на жидкую среду, так и на внутрекамерную оболочку, снабженную дополнительно контргрузом (с направленным усилием) против давления испаряющейся жидкости, находящейся под газо-водонепроницаемой оболочкой.

Сущность предложения поясняется чертежом, где показана вакуум-насосная станция в продольном разрезе.

Вакуум-насосная станция содержит не менее двух водо-газобаллонных камер 1, снабженных формообразующими, в размер полукамеры, газо-водонепроницаемыми и огнеупорными оболочками 2, выполненными из металлизированного материала. В верхней части камер 1 установлены вакуум-измерительные приборы 3, а рядом с ними задействованы вакуумные магистрали 4, которые идут к потребителю вакуума. В нижней части камер 1 задействованы водо-транспортные магистрали 5, соединенные с гидронасосом 6, со стороны всасывающего и нагнетающего патрубков. Все транспортные магистрали, в необходимых количествах, снабжены отсечными клапанами 7, буферными емкостями 8 и циклонами 9. Для очистки от пыли внутрикамерных оболочек предусмотрены ложные окна, а для возвращения оболочек в исходное положение предусмотрен контргруз, с направляющим штоком 11.

Камеры 1 могут быть установлены вблизи от потребителя вакуума, например, на площадке разливки стали, а гидронасосы на нулевой отметке МНЛЗ.

Для стабильной работы вакуум-насосной станции желательно иметь не менее трех водо-газобаллонных камер 1. Вакуум-измерительные приборы 3, трубопроводы, для вакуумных и водонагнетающих магистралей, отсечные клапаны и гидронасос 6 могут быть применены стандартных исполнений, вакуум-измерительные приборы 3, вся клапанная система и режим работы гидронасоса могут быть задействованы в автоматическую систему управления.

Рабочая жидкость, например вода, может быть применена в сочетании с иными жидкостями, обладающими минимальной способностью к испарению при снижении атмосферного давления на их поверхности. Может быть применена тяжелая и малоиспаряющаяся жидкость, например Битшофит или высококонцентрированные солевые растворы.

Работа вакуум-насосной станции заключается в том, что станцию к работе готовят заранее и в обычном ручном режиме управления автоматической системой, путем наработки одной или в двух водо-газобаллонных камерах 1 глубокого вакуума, а он должен быть только таким. В это же время другая камера 1 остается заполненной рабочей жидкостью и ждать своей очереди. С началом вакуумирования стали в работу вступает только одна из камер 1, а дальше все должно идти в автоматическом режиме. Это значит, что, когда вакуумное разрежение в работающей на вакуумирование камере 1 упадает до заданной отметки, установленной заданием на приборе 3 замера вакуума, с этого прибора 3 поступит сигнал на включение новой камеры 1 в работу вакуумирования. Для этого с началом работы станции в режиме вакуумирования, станция должна быть поставлена на автоматический режим управления процессом вакуумирования. Когда в работу включалась новая камера 1, в это самое время должен включиться гидронасос 6 и отсечные клапаны 7 на переработку рабочей жидкости с резервной камеры 1 в камеру только что снятой с режима вакуумирования, по причине пониженного уровня вакуума. Допустимые значения снижения вакуума, в любой из занятых в работе камер 1, устанавливаются заданием на измерительном приборе 3 показания значения вакуума работником, ведущим режим вакуумирования стали. Если задание на автоматический режим выставлено в пределах возможностей вакуум-насосной станции, то вмешательства в автоматическую работу станции нет необходимости.

Сбой в работе автоматического управления станцией может наблюдаться только при сильно газистом металле. В этом случае необходимо сменить задание на более приемлемый вариант, а при снижении газистости металла установить задание на повышение глубины вакуума. Автоматическая система управления вакуумированием может работать устойчиво и бесперебойно, если объемы водо-газобаллонных камер рассчитаны на определенную газистость обрабатываемых металлов и определенные объемы обработки стали, а также на достаточную производительность гидронасоса 6, обеспечивающего своевременную перегруппировку рабочей жидкости с одной камеры на другую камеру.

Выгодность внедрения предложенной вакуум-насосной станции, в сравнении со всем известными вакуум-насосами, а на их основе целыми станциями вакуумирования, очевидна и выигрывает в том, что за относительно короткий промежуток времени станция может наработать любой запланированный при проектирования станции объем вакуумного разрежения, причем нулевого значения. Предложенная станция выигрывает и в простоте оборудования и обслуживании станции. Только одной единице оборудования гидронасосу требуется какой-то присмотр. Остальное оборудование может работать в автоматическом режиме без проблем и особого присмотра.

Формула изобретения

Вакуум-насосная станция, содержащая две рабочие камеры, разделенные оболочкой на гидравлическую и газовую полости, из которых гидравлическая полость является приводной, а газовая рабочей полостью, оболочка закреплена по своему торцу на боковых стенках камер с возможностью перемещения оболочки в любую из полукамер, при этом гидравлические полости камер связаны между собой посредством гидронасоса, обеспеченного автоматической системой управления, а газовые и гидравлические магистрали отсечными клапанами с электроприводом, отличающаяся тем, что камеры выполнены с радиально закругленными внутрикамерными поверхностями, половина площади которых покрыта формуобразующей, в размер площади полукамеры, оболочкой, выполненной из газоводонепроницаемого и огнеупорного материала, которая по своей центральной оси и центральной оси камеры соединена с направляющим штоком контргруза, а к гидравлической полости каждой камеры подсоединена буферная емкость, ниже которой установлен гидронасос в размерах высоты гидробарометрического столба применяемой рабочей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1