МАЛОГАБАРИТНАЯ МОЕЧНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к оборудованию для мойки струей высокого давления загрязненных поверхностей и может быть использована для гидроочистки и мойки транспортных средств, сельскохозяйственных машин, различного оборудования (станков, инструментов и т.п.) и помещений.
Известна гидродинамическая установка высокого давления УНГ с электрическим приводом, выпускаемая ЗАО «Байкал-Сервис» группы компаний «КРОНА» (копия рекламного листка прилагается к материалам заявки), предназначенная для очистки паровых и водогрейных котлов, трубопроводов канализационных сетей, различного технологического оборудования автотранспорта и т.п. Установка базируется на транспортной тележке и включает в себя горизонтальный 3-х цилиндровый плунжерный насос со сменными плунжерными парами, электродвигатель, запорную аппаратуру, гидропистолет, струеоб-разующие насадки, гибкие шланги высокого давления, электрооборудование управления запуском и остановкой электродвигателем. Установка обслуживается тремя операторами.
К недостаткам известной установки относится ее большой вес, габариты и сложность технологического обслуживания, что увеличивает ее стоимостные затраты и делает ее применение на небольших предприятиях, например автотранспортных, ремонтных, а также на предприятиях, обслуживающих сельскохозяйственную технику и животноводческие комплексы, не рентабельным.
В качестве прототипа выбрана передвижная очистно-моющая машина ОМ-22613, выпускаемая ОАО «ВНИИПТ химнефтеаппаратуры» (копия рекламного листка прилагается), содержащая размещенный на подвижной платформе гидравлический трехплунжерный насос с электроприводом, электрооборудование управления запуском и остановкой электродвигателя, всасывающую и нагнетательную магистрали, гибкий шланг высокого давления, устройство формирования струи. Трехплунжерный насос выполнен горизонтальным с кривошипно-шатунным приводом плунжеров. Машина обслуживается одним оператором.
Указанная моечная машина, по сравнению с предыдущим аналогом, обладает меньшими габаритами, тем не менее наличие в машине насоса с горизонтально расположенным кривошипно-шатунным приводом плунжеров не обеспечивает в достаточной степени оптимальности ее габаритов и веса. Кривошипно-шатунный привод ограничивает обороты входного вала и, соответственно, скорость подачи плунжеров насоса высокого давления, что требует установки понижающей передачи от электродвигателя к приводному
валу насоса. С этой целью в указанной машине установлена ременная передача с массивными шкивами. При этом снижение скорости плунжеров требует при увеличении подачи насоса увеличение площадей плунжеров, что приводит к увеличению действующих нагрузок и, как следствие, к увеличению размеров деталей насоса. К следующему недостатку относится то, что при износе уплотнений плунжеров насоса их замена осуществляется путем разборки всего насоса, что является процессом довольно длительным и трудоемким. Кроме того, в машине не предусмотрен режим работы, обеспечивающий попутный подогрев моющей жидкости за счет охлаждения механизмов машины, что позволило бы расширить функциональные возможности моющей машины и повысить качество ее работ.
Таким образом, к недостаткам прототипа относится:
- габариты известной машины не достаточно оптимальны для малогабаритной моечной машины;
- достаточно трудоемкий процесс замены уплотнений плунжеров насоса;
- при эксплуатации машины не предусмотрен попутный подогрев моющей жидкости.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании моечной машины, сочетающей малые габариты с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.
Достигаемый при этом технический результат заключается в уменьшении габаритов машины; в возможности оперативной замены элементов рабочего уплотнения плунжера; в повышении долговечности насоса за счет уменьшения радиальных составляющих сил, действующих на плунжерные секции; в возможности работы машины в режиме теплой воды без специального подогрева.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемой малогабаритной моечной машине, содержащей размещенный на подвижной платформе гидравлический трехплунжерный насос с электроприводом, всасывающую и нагнетательную магистрали, устройство формирования струи, согласно полезной модели, использован насос с эксцентриковым приводом плунжеров, каждая плунжерная секция насоса выполнена с быстросъемной плунжерной головкой для обеспечения оперативной замены элементов уплотнения рабочей камеры данной плунжерной секции, а взаимодействие эксцентрика привода с плунжером осуществлено через обойму, установленную с помощью тел качения на эксцентрике, причем продольная ось плунжера смещена от оси вращения вала насоса на величину, равную половине эксцентриситета, в направлении, противоположном направлению вращения вала, при этом на картере насоса для его охлаждения выполнена водяная рубашка,
последовательно подключенная во всасывающую магистраль, а насос на платформе установлен вертикально.
При этом корпус каждой плунжерной секции выполнен с канавкой под установку стопорного элемента, обеспечивающего фиксацию указанного корпуса при демонтаже съемной головки во время замены элементов уплотнения рабочей камеры данной плунжерной секции.
Для обеспечения последовательного удаления воздуха из рабочих камер насоса каждая плунжерная секция оборудована вентилем, установленным во всасывающую магистраль.
Для обеспечения удобства работы устройство формирования струи выполнено в виде гидропистолета, пусковое устройство которого выполнено в виде двухступенчатого рычажного механизма, установленного с возможностью мультипликации усилия при передаче его на толкатель золотника, соединяющего напорную магистраль насоса со струеобразователем гидропистолета.
При этом в гидропистолет встроено устройство синхронизации пускового устройства электропривода и подачи рабочей жидкости.
Анализ основных отличительных признаков показал, что:
- установка насоса на подвижной платформе вертикально и выполнение привода плунжеров эксцентриковым способствует уменьшению габаритов и массы насоса, используемого в заявляемой моечной машине, с сохранением при этом высоких технических характеристик (производительности, давления на выходе), что позволяет в целом уменьшить габариты машины и облегчить оператору управление ее работой;
- выполнение каждой плунжерной секции с быстросъемной плунжерной головкой способствует оперативной замене элементов рабочего уплотнения плунжера, улучшая тем самым эксплуатационные характеристики моечной машины;
- осуществление взаимодействия эксцентрика привода с плунжером через обойму, установленную с помощью тел качения на эксцентрике, способствует уменьшению силы трения, действующей на плунжер со стороны эксцентрика. Для удержания подшипника на эксцентрике, его наружная обойма фиксируется на эксцентрике стопорными элементами;
- смещение продольной оси плунжера от оси вращения вала насоса на величину, равную половине эксцентриситета, в направлении, противоположном направлению вращения вала, обеспечивает уменьшение радиальных составляющих сил, действующих на плунжерные секции и, как следствие, повышает долговечность насоса;
- выполнение на картере насоса водяной рубашки, последовательно подключенной во всасывающую магистраль, обеспечивает охлаждение картера насоса при работе моющей машины и одновременно увеличивает жесткость картера и уменьшает шумность работы насоса. Кроме того, нагреваемая при охлаждении насоса вода обеспечивает возможность работы машины в режиме теплой воды (до 40° С) без специального подогрева, расширяя тем самым функциональные возможности машины.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображено:
- на фиг.1 - малогабаритная моечная машина, общий вид, аксонометрия;
- на фиг.2 - гидравлический трехплунжерный насос малогабаритной моечной машины, вид спереди;
- на фиг.3 - гидравлический трехплунжерный насос малогабаритной моечной машины, вид сбоку, вид Е на фиг.2;
- на фиг.4 - гидравлическая схема малогабаритной моечной машины;
- на фиг.5 - гидравлический пистолет малогабаритной моечной машины.
Моечная машина включает в себя размещенный на подвижной платформе 1 (фиг.1) гидравлический трехплунжерный насос 2 с приводом от электродвигателя 3, электрооборудование 4 управления запуском и остановкой электродвигателем 3, предохранительный клапан 5, устройство формирования струи, выполненное в виде гидропистолета 6, рукав 7 высокого давления, всасывающую и нагнетающую магистрали, соответственно 8 и 9. Насос 2 установлен на торцевой фланец 10 электродвигателя 3 соосно через кронштейн 11.
Насос 2 состоит из следующих основных узлов: корпуса, выполненного в виде картера 12 (фиг.2, 3), приводного от электродвигателя 3 вала 13 с установленными на него тремя эксцентриками, в виде эксцентриковых втулок 14 (соответственно 14', 14'', 14'''), образующими эксцентриковый привод плунжеров 15, установленных в направляющие 16 с образованием трех плунжерных секций - I, II, III. В каждой плунжерной секции направляющая 16 выполнена в виде корпуса 17, соосно которому, с центрированием относительно оси плунжера 15, установлена съемная плунжерная головка 18 с всасывающим клапаном 19 и нагнетательным клапаном 20 (фиг.3). Плунжерная головка 18 закреплена на корпусе 17 посредством шпилек 21. Для уменьшения остаточного объема рабочей камеры «А» плунжерной секции всасывающий клапан 19 установлен соосно плунжеру 15, а нагнетающий клапан 20 - перпендикулярно оси плунжера. Под рабочей камерой «А» плунжерной секции подразумевается пространство в корпусе плунжерной головки 18, заключенное
между плунжером 15 и всасывающим и нагнетательным клапанами, соответствено 19, 20.
Приводной вал 13 установлен в картере 12 на два радиальных подшипника 22. От осевого перемещения вал 13 с установленными на него эксцентриковыми втулками 14 и подшипниками 22 удерживается крышками 23.
На эксцентриковые втулки 14 установлены посредством тел 24 качения обоймы 25. В примере конкретного выполнения качестве тел качения использованы игольчатые подшипники. Обоймы 25 зафиксированы на эксцентриковых втулках 14 стопорными кольцами 26. Для исключения проворачивания стопорных колец 26 относительно втулок 14 при вращении установлены шайбы 27, обеспечивающие надежное крепление обоймы 25.
Все три плунжера 15 насоса 2 установлены в ряд последовательно, каждый симметрично, напротив своей эксцентриковой втулки 14. Оси эксцентриковых втулок 14', 14'', 14 развернуты на валу 13 относительно друг друга на угол φ=120°, что обеспечивает насосу равномерность подачи рабочей жидкости в напорную магистраль за оборот вала 13. Эксцентриковые втулки 14 фиксируются относительно вала 13 от проворачивания шпонками 28.
Возвратно-поступательное перемещение плунжера 15 обеспечивается вращением эксцентриковой втулки 14. Поступательное перемещение плунжер совершает в такте нагнетания, при этом плунжер движется вверх. Возвратное перемещение - в такте всасывания, когда плунжер движется вниз. Плунжер 15 постоянно поджат к наружной обойме 25 подшипника 24 пружиной 29, которая обеспечивает возврат плунжера 15 в такте всасывания и компенсирует инерционные нагрузки плунжера и силы трения уплотнения рабочей камеры «А» плунжерной секции. Упомянутое уплотнение рабочей камеры «А» выполнено манжетой 30, обеспечивающей уплотнение плунжера 15, и маслосъемным резиновым кольцом 31, обеспечивающим защиту картера 12 насоса 2 от попадания в него воды. Манжета 30 и кольцо 31 установлены во втулке 32, размещенной между плунжерной головкой 18 и корпусом 17 направляющей 16. Во втулке 32 между верхним уплотнением (манжетой 30) и нижним уплотнением (кольцом 31) выполнена кольцевая канавка «а», соединенная отверстием «в» со штуцером 33 (фиг.3), установленным на корпусе 17 направляющей 16. Каждый из трех штуцеров 33 соединен посредством рукава 34 (фиг.4) с гидробаком 35 небольшой емкости. Гидробак 35 заполнен маслом для смазки уплотнения плунжера 15 (кольца 31). При потере герметичности верхнего уплотнения (манжеты 30) вода поступает в гидробак 35, а затем вытесняется через сапун гидробака (сапун на фиг. не показан), что является индикацией предельного износа манжеты 30 и свидетельствует о
необходимости ее замены. Выполнение корпуса 17 направляющей 16 с быстросъемной плунжерной головкой 18 упрощает процесс указанной замены.
На картере 12 установлен сапун 36 (фиг.3) для сообщения внутреннего объема картера с атмосферой.
В направляющей 16 корпуса 17 плунжера установлены две опорные антифрикционные втулки 37 и 38, компенсирующие радиальные составляющие сил, действующих на плунжер 15 при вращении вала 13 с эксцентриковыми втулками 14. Продольная ось плунжера 15 смещена относительно оси вращения вала 13 на величину h=1/2·е (фиг.3), где е - величина эксцентриситета. Величина h выбрана с целью получения оптимального соотношения наименьших радиальных составляющих сил на опорные втулки 37 и 38. В каждой плунжерной секции в корпусе 17 направляющей 16 выполнены канавки «с» (фиг.2) под установку стопорных элементов 39, например цилиндрических стержней, используемых для стопорения указанных корпусов при демонтаже плунжерной головки 18 во время замены элементов рабочего уплотнения - манжеты 30.
На картере 12 выполнена водяная рубашка 40, выполненная в виде опоясывающей картер полости «Б», последовательно подключенной во всасывающую магистраль 8 насоса, предназначенная для его охлаждения моющей жидкостью при работе машины.
Во всасывающем канале 41 каждой плунжерной секции, обеспечивающем подвод рабочей жидкости из всасывающей магистрали непосредственно к каждой плунжерной секции, установлен вентиль 42, обеспечивающий последовательное удаление воздуха из рабочих камер насоса.
Защита насоса 2 от содержащихся в приточной воде примесей и загрязнений осуществляется фильтром 43 (фиг.1).
Для контроля за работой насоса служит манометр 44.
На подвижной платформе 1 выполнены дуги 45 ограждения.
Гидропистолет 6 с комплектом съемных форсунок позволяет регулировать давление и форму моющей струи.
Гидропистолет 6 (фиг.5) содержит рукоятку 46, двухступенчатый рычаг 47 управления (первая ступень - 48, вторая ступень - 49) включения моечной машины, гидравлический клапан 50 управления гидрозапуском, электрический выключатель 51 управления запуском электродвигателя 3, гидравлическую штангу 52.
Рычаг 47 управления выполнен двухступенчатым с целью уменьшения нагрузки на руку оператора при длительной работе.
Гидравлический клапан 50 выполнен разгруженного типа и в исходном состоянии закрыт усилием пружины 53, необходимым для компенсации сил трения в уплотнениях 54, 55 и в обеих ступенях 48, 49 рычага управления.
Вторая ступень 49 рычага управления связана с гидроклапаном 50 через промежуточную втулку 56, компенсирующую радиальные составляющие сил, действующих при воздействии рычага на входной шток 57 клапана 50, обеспечивая тем самым более качественное уплотнение в клапане. Выходной шток 58 клапана 50 через промежуточный шток 59 и промежуточную диафрагму 60 связан с кнопкой 61 выключателя 51. Промежуточная диафрагма 60 защищает полость «Г» выключателя 51 от попадания пыли и влаги со стороны выходного штока 58 клапана 50.
Гидравлическая штанга 52 выполнена составной, ее длина и конфигурация могут быть изменены в соответствии с требованиями к мойке (очистке) различных объектов или их составных частей.
На конце штанги 52 установлена форсунка 62, входящая в состав комплекта съемных форсунок. Конструкция устанавливаемой форсунки выбирается в зависимости от требования к мойке (очистке) различных поверхностей.
Предохранительный клапан 5 установлен между всасывающей магистралью 8 и нагнетающей магистралью 9. Клапан 5 обеспечивает перелив рабочей жидкости из нагнетающей магистрали 9 во всасывающую при выключении электродвигателя 3 и запирании нагнетающей магистрали 9 гидравлическим клапаном 50 гидропистолета 6, а также в случае экстремального увеличения давления в нагнетающей магистрали или засорении форсунки.
Забор моющей жидкости (воды) осуществляется через гибкий шланг 63 (фиг.1).
Работа.
Моечная машина работает следующим образом.
При нажатии оператором на рычаг 47 управления гидропистолета 6 обеспечивается открытие гидравлического клапана 50 подачи моющей жидкости к гидравлической форсунке 62 и включение цепей управления запуском электродвигателя 3. После запуска электродвигателя при вращении приводного вала 13 насоса 2, эксцентриковые втулки 14 последовательно осуществляют возвратно-поступательное перемещение плунжеров 15 плунжерных секций. Посредством всасывающих и нагнетающих клапанов, соответственно
19 и 20, плунжерные секции I, II, III обеспечивают забор рабочей жидкости всасывающей магистралью и ее подачу к гидропистолету 6 нагнетающей магистралью 9.
Вода во всасывающую магистраль 8 насоса подается из водопроводной линии (или моющая жидкость подается из резервуара) через гибкий шланг 63, фильтр 43 и водяную рубашку 40. Фильтр 43 способствует очистке воды и защите плунжерных секций от попадания в зону уплотнений 30 и 31 абразивных частиц, вызывающих интенсивный износ указанных уплотнений и плунжеров 15. Водяная рубашка 40 выполняет роль теплообменника и служит для отвода тепла, выделяющегося при работе насоса, и одновременно способствует увеличению жесткости картера 12, уменьшению шума при работе насоса и попутному нагреву забортной воды до всасывания, что обеспечивает более качественную очистку обрабатываемой поверхности.
Посредством вентилей 42, установленных во всасывающих каналах 41 каждой плунжерной секции, осуществляется последовательная прокачка водой рабочих камер «А» плунжерных секций при необходимости удаления воздушных пробок и надежной работы насоса без дополнительной разборки всасывающей магистрали насоса для удаления воздуха.
При прекращении усилия на рычаг 47 гидропистолета 6 оператором гидравлический клапан 50 запирает нагнетающую магистраль 9 и одновременно отключается электродвигатель 3. При этом предохранительный клапан 5 обеспечивает перелив рабочей жидкости из нагнетательной магистрали во всасывающую.
При необходимости замены уплотнений (манжеты 30) рабочей камеры одной из плунжерных секций демонтируют плунжерную головку 18 данной секции. Для этого в канавку «с» соседней плунжерной головки устанавливают стопорный элемент 39, например цилиндрический стержень, посредством которого осуществляют жесткую связь корпуса 17 демонтируемой плунжерной секции с соседней не демонтированной секцией, исключая тем самым воздействие на него (на корпус демонтируемой секции) выталкивающего усилия пружины 29.
Таким образом, использование в заявляемой полезной модели вертикально установленного трехплунжерного насоса с эксцентриковым приводом плунжеров, выполнение на картере насоса водяной рубашки, последовательно подключенной во всасывающую магистраль, и выполнение плунжерных секций с быстросъемной плунжерной головкой с обеспечением оперативной замены в случае износа уплотнений рабочей камеры, позволяет создать малогабаритную моечную машину с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.