НАСОС ШЕСТЕРЕННЫЙ ДОЗИРУЮЩИЙ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к шестеренным дозирующим насосам с внешним зацеплением шестерен (далее «дозирующим насосам»), и может быть использовано для перекачивания и дозирования химически активных жидкостей и растворов в технологических процессах химических производств, а также в прядильных машинах, формирующих химические волокна мокрым и сухо-мокрым способом.
Одной из главных причин ухудшения производительности и дозирующих характеристик дозирующих насосов, перекачивающих химически активные растворы, является быстрая изнашиваемость материалов их трибосопряжений, что приводит к увеличению зазоров между трущимися деталями. Зазоры увеличиваются и между неподвижными металлическими деталями из-за электрохимической коррозии, возникающей при движении агрессивной химически активной жидкости относительно этих деталей. Увеличение зазоров приводит к объемным потерям от утечки (перетоков) в радиальных и торцевых зазорах, при этом утечки в зоне торцевых зазоров составляют около 75…80% суммарных утечек в дозирующем насосе. Производительность и его дозирующая характеристика меняется и дозирующий насос удаляется с машины.
Поэтому одной из задач повышения ресурса дозирующего насоса в течение длительного времени является изготовление его деталей из материалов не корродирующих в агрессивных химических средах и максимально допустимое удаление из его конструкции меняющихся в процессе эксплуатации зазоров, являющих пространством для перетоков жидкости или раствора.
Известен дозирующий шестеренный насос (патент RU №2307260, кл. F04C 2/08, опубл. 27.09.2007), содержащий корпус из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналами для подвода и отвода перекачиваемого продукта и соединенный с ним шестеренный механизм. Для снижения процессов электрохимической коррозии, приводящих к увеличению зазоров в трибосопряжениях шестеренного механизма - «металлический вал-металлическая верхняя пластина», металлический вал вал-нижняя пластина», «металлическая ось-металлическая ведомая шестерня» на ведущий вал и ось ведомой шестерни нанесено антифрикционное покрытие. Это позволяло понизить скорость увеличения зазоров и, соответственно повысить ресурс дозирующего насоса. Однако технология нанесения и прецизионная обработка трехслойного покрытия представляет собой сложный и длительный процесс, что значительно снижает эффективность использования порытая и удорожает себестоимость насоса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является дозирующий шестеренный насос (патент RU №2423620, кл. F04C 2/08, опубл. 10.07.2011), содержащий корпус с входным и выходным отверстием, приводной вал, верхнюю пластину шестеренного механизма, статор шестеренного механизма, нижнюю пластину шестеренного механизма, ведущую и ведомую шестерни, изготовленные из самосмазывающегося композиционного материала с полиимидной матрицей, ось ведомой шестерни, прижимную пластину, стяжные болты с гайками и верхнюю и нижнюю втулки вала, изготовленные из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей. В этом насосе снижена интенсивность электрохимической коррозии в трибосопряжениях и, соответственно, повышен ресурс дозирующего насоса.
Однако в конструкции дозирующих насосов как в аналоге, так и в прототипе имеется следующие недостатки:
- технологические зазоры в зоне «ось ведомой шестерни-верхняя пластина», как по торцу оси, так и по ее радиусу;
- сквозное отверстие в верхней пластине.
Изменение зазоров в результате электрохимической эрозии приводит к изменению общего объема перетоков в зоне торцевых зазоров, а наличие сквозного отверстия приводит в случае повышения внутреннего давления, достигающего в некоторых случаях до 100 и более атмосфер, подтеканию жидкости или раствора в зоне сочленения отверстия с торцевой поверхностью корпуса.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение указанных недостатков.
Техническим результатом является повышение ресурса и надежности работы дозирующего насоса.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что насос шестеренный дозирующий содержит корпус с входным и выходным отверстием, приводной вал, верхнюю пластину шестеренного механизма, статор шестеренного механизма, нижнюю пластину шестеренного механизма, ведущую и ведомую шестерни, изготовленные из самосмазывающегося композиционного материала с полиимидной матрицей, ось ведомой шестерни, прижимную пластину, стяжные болты с гайками и верхнюю и нижнюю втулки вала, изготовленные из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, при этом одна часть оси ведомой шестерни запрессована в сквозное отверстие нижней пластины, а другая, расположенная в статоре, не превышает его высоту. Между торцом оси ведомой шестерни и поверхностью верхней пластины может быть образован зазор 0,01-0,015 мкм. Поверхность указанного торца оси ведомой шестерни может быть выполнена с шероховатостью Ra 0,003 мкм.
На чертеже представлен поперечный разрез предлагаемого насоса.
Дозирующий насос содержит корпус 1 с входным и выходным отверстием, приводной вал 2, верхнюю пластину 3 шестеренного механизма, статор 4 шестеренного механизма, нижнюю пластину 5 шестеренного механизма, ведущую и ведомую шестерни 6 и 7 соответственно, изготовленные из самосмазывающегося композиционного материала с полиимидной матрицей, ось 8 ведомой шестерни 7, прижимную пластину 9, стяжные болты 10 с гайками 11 и верхнюю и нижнюю втулки 12 вала, изготовленные из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей. Одна часть оси 8 ведомой шестерни 7 запрессована в сквозное отверстие нижней пластины 5, а другая, расположенная в статоре 4, не превышает его высоту. Корпус 1 имеет канал входного отверстия 13, канал выходного отверстия 14.
Отличительными признаками от аналога и прототипа шестеренного насоса являются его следующие особенности:
1. Изменена конструкция верхней пластины. В ней отсутствует отверстие в зоне контакта с осью ведомой шестерни.
2. В связи с удалением отверстия в верхней пластины, изменен размер длины оси ведомой шестерни, который в настоящей конструкции меньше высоты статора и между торцом оси ведомой шестерни и поверхностью верхней пластины образован технологический зазор 0,01 - 0,015 мкм.
3. Шероховатость торцевой плоскости оси доводится до класса шероховатости поверхности пластины Ra 0,003 мкм. Целью доводки до указанной шероховатости является максимально достижимое снижение интенсивности электрохимической коррозии торцевой поверхности и, соответственно, поддержания величины технологического зазора в указанных пределах в процессе всего периода эксплуатации дозирующего насоса с заданной производительностью (подачей).
Дозирующий насос работает следующим образом.
Вращение приводного вала 2 передается ведущей шестерне 6 и перекачиваемая жидкость или раствор подается по каналу 13 в корпусе 1 в область всасывания шестеренного механизма. Из области всасывания жидкость или раствор попадает в область нагнетания шестеренного механизма дозирующего насоса в объемах, образованных впадинами зубьев ведущей шестерни 6 и ведомой шестерни 7 и статора 4. Из области нагнетания шестеренного механизма насоса жидкость или раствор удаляется из дозирующего насоса по каналу 14.
Результаты испытаний дозирующего насоса на прядильных машинах ОАО "Каменскволокно" позволяют судить об эффективности описанной конструкции. Срок эксплуатации шестеренного дозирующего насоса в сравнении со сроком эксплуатации известной конструкции увеличился в 1,1-1,2 раза. Прекратились потери раствора из-за его просачивания через сопряжение «верхняя пластина шестеренного механизма - корпус» при повышении внутреннего давления, происходящего по причине постепенного забивания в процессе эксплуатации пор фильтрующего материала фильтр-пальцев и отверстий фильер прядильных элементов машин. При этом отпала необходимость изготовления и прецизионной обработки отверстия для оси в верхней пластине, что упростило и повысило технологичность изготовления и сборки дозирующего насоса.