Шиберный насос

Полезная модель относится к роторным насосам объемного действия и может быть использована для перемещения жидкостей различной вязкости, в различных отраслях промышленности.
Известен шиберный насос, содержащий статор, в расточке которого размещен ротор с пазами под шиберы, выполненные ступенчатыми в продольном направлении. В торцах ротора имеются расточки, в которых размещены два диска с пазами под шиберы. Каналы в дисках служат для сообщения пазов с одной из рабочих камер. В статоре имеются окна для подвода и отвода рабочей среды. (А.с. СССР №573612, МПК F04C 1/00. Шиберный насос/В.П. Моргаев и др. - №2016172 /06; заявл. 18.04.74; опубл. 25.09.77). Недостатком данного насоса является отсутствие предохранительного клапана, который защищает насос от повышенного давления.
Известно насосное устройство, содержащее корпус с входным и выходным отверстием, ротор, установленный на валу и содержащий множество лопаток, которые имеют возможность возвратно-поступательного движения в пазах ротора. Лопасти могут следовать эксцентрической траектории. Насосное устройство снабжено перепускным клапаном, содержащим корпус клапан, первый поршень, второй поршень и посадочную площадку, расположенную между ними. Первый поршень имеет длину большую, чем его диаметр, а второй поршень имеет длину меньшую, чем его диаметр. Второй поршень включает в себя пружинный направляющий элемент, который расположен под пружиной. Пружина соединена с крышкой предохранительного клапана (Патент США №5921274, МПК F04B 49/035; F04C 14/26; F04C 2/344; F16K 17/04. Internal relief and bypass valve for pumps and piping systems/Schuller Ronald A., Lutes Paul J.- №US 19960661044; заявл. 10.06.1996; опубл. 13.07.1999). Недостатком этого технического решения является то, что используется клапан прямого действия, который предполагает наличие усиленной пружины и, как следствие, большие размеры клапана.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является энергосберегающий роторный насос с перепускным клапаном, который содержит корпус с всасывающим и напорным патрубками. Эксцентрично корпусу расположен ротор, имеющий радиальные пазы, в которых находятся и могут свободно перемещаться в радиальном направлении рабочие пластины (шиберы). Между корпусом и ротором образуется серповидная полость. Насос снабжен перепускным клапаном, который содержит корпус, пружину, седло пружины. Пружина находится в глухом отверстии между седлом пружины и передним концом корпуса клапан. В одном из исполнений передний конец корпуса клапана имеет сквозное отверстие, перпендикулярное глухому отверстию (Патент CN 202756238(U), МПК F04C 2/344. Energy-saving type vane pump with overflow valve/Tang Kaihua. - №CN 20122407726 U; заявл. 16.08.2012; опубл. 27.02.2013). Недостатками данной конструкции является то, что клапан воспринимает усилие давления с площади, равной площади отверстия, соединяющего всасывающую и нагнетательную полости. Для эффективной работы клапана в этом случае требуется установка пружины с большими габаритами.
Задачей заявляемого технического решения является уменьшение габаритных размеров насоса за счет использования в его конструкции разгруженного предохранительно-перепускного клапана.
Поставленная задача достигается тем, что шиберный насос содержит корпус снабженный всасывающим и напорным патрубками и крышкой. Внутри корпуса эксцентрично установлен вал с закрепленным на нем ротором, снабженным радиальными пазами, в которых подвижно размещены шиберы, разделяющие между собой всасывающую и нагнетательную полости насоса. Насос имеет предохранительно-перепускной клапан, содержащий корпус и золотник, прижатый к перегородке корпуса пружиной. В торцевой части золотника выполнено отверстие, соосное клапану.
На фиг. 1 изображен общий вид насоса; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг 3 - предохранительно-препуской клапан.
Насос содержит корпус 1 с всасывающим 2 и напорным 3 патрубками, а также крышку корпуса 4. Внутри корпуса 1 эксцентрично ему установлен ротор 5, который жестко насажен на вал 6, опирающийся на подшипники 7, установленные в крышку 4 и корпус 1. За счет того, что вал 6 с ротором 5 расположены эксцентрично корпусу 1, образуется серповидная рабочая полость. Ротор 5 имеет радиальные пазы, в которых подвижно размещены шиберы 8. В перегородке 9 корпуса 1 расположено отверстие 10, соединяющее всасывающую и нагнетательную полости. В верхней части корпуса 1 установлен предохранительно-перепуской клапан, состоящий из корпуса 11, золотника 12, прижатого к перегородке 9 корпуса 1 пружиной 13. В торцевой части золотника 12 выполнено соосное отверстие 14.
Насос работает следующим образом. Вращение от привода предается на вал 6 и ротор 5. При вращении ротора 5 происходит изменение объемов камер, ограниченных внутренней поверхностью корпуса 1, цилиндрической поверхностью ротора 5, двумя соседними шиберами 8, крышкой 4 и задней стенкой корпуса 1. При вращении ротора 5 шиберы 8 за счет центробежной силы и силы давления жидкости, проходящей через желобки шиберов, прижаты к корпусу 1. Таким образом, при вращении ротора 5 в полости всасывания происходит увеличение объема камеры (за счет серповидности рабочей полости) и жидкость закачивается в нее. В полости нагнетания жидкости происходит уменьшение объема камеры и жидкость вытесняется в напорный патрубок 3.
При превышении давления перекачиваемой жидкости в работу вступает предохранительно-перепускной клапан (фиг. 3). Жидкость из полости нагнетания давит на торцевую часть золотника 12, который сжимает пружину 13 и отходит от перегородки 9 корпуса 1. В результате этого образуется кольцевая щель между торцевой частью золотника 12 и перегородкой 9, через которую жидкость перетекает из полости нагнетания в полость всасывания, снижая, тем самым, давление в полости нагнетания. В связи с тем, что в торцевой части золотника 12 выполнено отверстие 14, то жидкость, заполняя внутриклапанное пространство, компенсирует действие на торцевую часть золотника 12, действуя на кольцо площадью
1
где d - диаметр 15 золотника 12;
2
d - диаметр отверстия 14.
В итоге прикладываемое на торцевую часть золотника давление воздействует только на кольцо площадью
3
где d - диаметр отверстия 10;
1
d - диаметр 15 золотника 12.
Уменьшение площади, на которую воздействует давление жидкости, приводит к уменьшению силы воздействия жидкости на золотник 12. Вследствие этого уменьшается сила, необходимая для сопротивления этому воздействию со стороны пружины 13 клапана. В результате чего возможно использовать пружину меньшего размера, что позволяет уменьшить размеры предохранительно-перепускного клапана, разместив его в корпусе насоса таким образом, чтобы ни одна из его частей не выступала за габариты корпуса. Это позволяет уменьшить габариты насоса.