ВАКУУМНЫЙ ШИБЕРНЫЙ НАСОС ДЛЯ ОТСАСЫВАНИЯ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая полезная модель относится к вариантам вакуумного шиберного (пластинчатого) насоса для отсасывания легковоспламеняющихся газов.
Вакуумные шиберные насосы имеют расположенную в корпусе рабочую камеру. Внутри корпуса эксцентрично расположен ротор. С ротором, обычно в шиберных пазах, соединены два или более шибера. За счет центробежной силы шиберы во время вращения ротора прижимаются к внутренней стенке рабочей камеры. Для создания вакуума всасывающее отверстие вакуумного шиберного насоса соединено с подлежащим вакуумированию пространством. Вследствие эксцентриситета ротора и изменяющегося размера выполненных между шиберами камер, через канал выталкивателя подается среда. Для смазки и обеспечения хорошей герметичности шиберов на внутренней стенке рабочей камеры всегда присутствует определенное количество масла для формирования масляной пленки в рабочей камере. Так как выталкиваемая среда смешана тем самым с маслом, канал выталкивателя обычно проходит от рабочей камеры в камеру для масла.
Помимо всего прочего, вакуумные шиберные насосы также используются для отсасывания воспламеняющихся газов, например, на автозаправочных станциях. При этом отсасываются высвобождающиеся при заправке бензиновые пары. Принципиальное изображение уровня техники для рециркуляции газа на автозаправочных станциях изображено на фиг.7. Через заправочные колонки происходит отпуск топлива. Высвобождающийся при этом газ или же высвобождающиеся бензиновые пары отсасываются. С каждой заправочной колонкой соотнесен газовый регулировочный клапан 74. При приведении в действие одной из заправочных колонок газовый регулировочный клапан открывается таким образом, что отсасывается пропорциональный подлежащему отпуску топливу объем газа. Трубопровод 72 соединен с насосной системой 76. Насосная система 76 имеет вакуумный шиберный насос 78. Перед вакуумным шиберным насосом 78 в направлении подачи включены отделитель 80, а также мембранный регулятор 82. По трубопроводу 84 отсосанные газы подводятся к вкопанным резервуарам 86, которые соединены друг с другом трубопроводами 88. Один из вкопанных резервуаров 86 соединен с вентиляцией 90. С помощью мембранного регулятора 82 возможно устанавливать определенный и постоянный вакуум, обычно в диапазоне между 700 и 800 мбар. За счет наличия мембранного регулятора 82 всасываемый объем газа в зависимости от давления ограничен. При открытии одной или нескольких заправочных колонок и связанным с ним пропорциональным открытием клапанов 74, давление во всасывающем трубопроводе 72 первоначально повышается. Ввиду наличия мембранного регулятора 82, посредством которого давление во всасывающем трубопроводе 72 поддерживается постоянным, это ведет к дальнейшему открытию мембранного регулятора. Это приводит к тому, что всегда отсасывается необходимое количество газа. С другой стороны, за счет наличия мембранного регулятора 82 обеспечивается то, что дополнительный воздух по существу не всасывается. Это имеет то преимущество, что отсосанное и перекаченное вакуумным насосом 78 количество газа соответствует по существу отобранному из резервуаров 86 объему топлива. Это имеет то существенное преимущество, что посредством вентиляции 90 газообмен с атмосферой не происходит или происходит лишь незначительно. Тем самым, не требуется затратная газоразделяющая очистка выходящего через вентиляцию 90 газа. Благодаря наличию отделителя 80 обеспечивается то, что образующийся конденсат не попадает в вакуумный насос 78. После закрытия заправочных колонок и связанного с этим закрытия клапанов 74 и мембранного регулятора 82, вакуумный насос 78 в отделителе 80 создает разрежение, так что осажденный внутри конденсат испаряется и также подается в резервуары 86.
Задачей, поставленной при разработке модели, является создание вакуумного шиберного насоса, прежде всего, для использования при рециркуляции газа на заправочных станциях, безопасность которого улучшена относительно перекачки воспламеняющихся газов.
Решение задачи по полезной модели достигается посредством признаков пунктов 1, 12, 19, 26 и/или 33 формулы полезной модели.
В соответствии с предлагаемым решением с вакуумным шиберным насосом соединены непосредственно или интегрированы в него соответствующие предохранительные устройства для того, чтобы избежать воспламенения газа. Таким образом, затратные дополнительные устройства могут отсутствовать по меньшей мере частично, прежде всего полностью.
Вакуумный шиберный насос для отсасывания легковоспламеняющихся газов имеет в корпусе рабочую камеру. В ней эксцентрично расположен ротор, который соединен с несколькими перемещающимися шиберами. С рабочей камерой соединен всасывающий канал. Так как ротор расположен в рабочей камере эксцентрично, размеры образованных посредством шиберов и внутренней стенки рабочей камеры камер изменяются, так что происходит сжатие и транспортировка засосанного посредством всасывающего канала газа в направлении также соединенного с рабочей камерой выталкивающего канала.
В первом варианте полезной модели для снижения опасности воспламенения газа во всасывающем канале и/или выталкивающем канале предусмотрено предохранительное устройство от пробоя пламени. При этом соответствующее предохранительное устройство от пробоя пламени расположено предпочтительно непосредственно перед отверстием соответствующего канала. Предпочтительно два предохранительных устройства от пробоя пламени имеют предпочтительно в каждом случае по меньшей мере одно теплоотводящее устройство, простирающееся по существу по всему сечению канала. Таким образом гарантируется, что из транспортируемого газа отбирается тепло. Это ведет к уменьшению риска воспламенения. Соответствующие теплоотводящие устройства простираются предпочтительно по всему сечению соответствующего отверстия канала. При этом теплоотводящие устройства выполнены, предпочтительно, в виде металлических спиралей или концентрических кольцевых элементов. Металлические спирали образуют мелкие сквозные пазы, при этом сечение сквозных пазов зависит от типа транспортируемых газов.
Предпочтительно, на каждое предохранительное устройство от пробоя пламени предусмотрены два теплоотводящих устройства, которые расположены, предпочтительно, противоположно друг другу и, прежде всего, перпендикулярно направлению потока. Предпочтительно, между обоими теплоотводящими устройствами расположен решетчатый элемент. Размеры этого решетчатого элемента и его просветы установлены в зависимости от группы газа и имеют следующие функции: в случае взрыва или пожара газы за счет решетки охлаждаются и пламя гаснет.
Особо предпочтительно то, что поперечное сечение канала в области теплоотводящих устройств увеличено, так как за счет наличия теплоотводящих устройств площадь поперечного сечения, через которое протекает газ, снова уменьшается. Предпочтительно, площадь поперечного сечения, через которое протекает газ в области теплоотводящих устройств, соответствует по существу площади поперечного сечения канала перед расширением канала.
В следующем варианте предлагаемой полезной модели вакуумный шиберный насос для уменьшения опасности воспламенения газов имеет соединенный с устройством управления датчик температуры. Датчик температуры, расположенный предпочтительно в корпусе рядом с выталкивающим каналом и прежде всего рядом с рабочей камерой, передает измеренную температуру на устройство управления. При превышении предельного значения устройство управления формирует предупредительный сигнал. При этом речь может идти, например, об акустическом предупредительном сигнале. При превышении второго предельного значения, которое определяет более высокую, чем первое предельное значение температуру, блок управления отключает насос. Таким образом, обеспечивается, что во всем шиберном насосе отсутствуют температуры, которые могли бы привести к самовоспламенению газа. За счет предпочтительного расположения датчика температуры рядом с выталкивающим каналом и рядом с рабочей камерой, датчик температуры согласно предлагаемому решению расположен в самой критической области вакуумного шиберного насоса, то есть в той области, в которой возникает наивысшая температура.
В следующем варианте предлагаемой полезной модели, который также служит для уменьшения опасности воспламенения откачанного газа, расположенный в выталкивающем канале датчик давления соединен с устройством управления. С помощью датчика давления измеряется присутствующее в выталкивающем канале давление. Измеренное давление передается на устройство управления. При превышении первого предельного значения снова вырабатывается, например, акустический предупредительный сигнал. При превышении второго допустимого значения происходит отключение насоса. При этом предельные значения могут быть определены как значения абсолютного давления. Вместо этого или дополнительно также возможен контроль изменения значения давления или времени. Так, при необходимости может быть определено следующее предельное значение, которое при превышении первого градиента давления вырабатывает предупредительный сигнал и при превышении второго градиента давления приводит к отключению насоса.
Особо предпочтительно располагать датчик давления в направлении потока перед маслоотделительным устройством. Таким образом гарантируется, что, например, при засорении маслоотделительного устройства и вызванным тем самым повышении давления можно предотвратить воспламенение газа.
В следующем варианте предлагаемой полезной модели, который также служит для уменьшения опасности воспламенения отсосанного газа, расположенное в выталкивающем канале маслоотделительное устройство соединено с устройством отвода статического напряжения. Таким образом, возникающие статические заряды могут быть непосредственно отведены и, тем самым, можно избежать возникновения искр. Прежде всего, устройство отвода статического напряжения сконструировано в виде кожуха или решетки, который/ -ая, прежде всего, полностью окружает маслоотделительное устройство. Предпочтительно, речь идет о цилиндрическом кожухе, внутри которого расположено маслоотделительное устройство.
В предпочтительном дальнейшем варианте предусмотрен шунтирующий отделительное устройство байпас (перепуск). В байпасе расположен клапан, который выполнен таким образом, что клапан остается закрытым до заданного давления или же заданной разницы давлений между внутренней стороной корпуса и выпуском. Например, при засорении маслоотделительного устройства открывается клапан, так что подача газа обеспечивается и далее, даже если и в нефильтрованной форме.
В еще одном варианте предлагаемой полезной модели устройство подачи смазки соединено с рабочей камерой вакуумного шиберного насоса. Через устройство подачи смазки происходит подача смазочного материала к расположенным в рабочей камере шиберам для того, чтобы гарантировать герметичность между шиберами и внутренней стенкой рабочей камеры. Устройство подачи смазки имеет масляный клапан, прежде всего поплавковый клапан. Согласно предлагаемому решению для снижения опасности воспламенения отсосанного газа масляный клапан соединен с устройством отвода статического напряжения для отвода статических зарядов. Согласно предлагаемому решению предпочтительно используется антистатический масляный поплавковый клапан.
В особо предпочтительной форме осуществления полезной модели отдельные или все из вышеописанных технических решений скомбинированы между собой. Таким образом, значительно повышается безопасность, так что возможно использовать вакуумный шиберный насос согласно предлагаемому решению для отсасывания легковоспламеняющихся газов, прежде всего, для отсасывания бензиновых паров на заправочных станциях без необходимости использования дополнительных предохранительных устройств.
Далее отдельные варианты полезной модели более подробно поясняются на основе предпочтительных форм ее осуществления со ссылкой на чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематический вид в разрезе вакуумного шиберного насоса согласно уровню техники,
на фиг.2 - общий схематический вид в перспективе вакуумного шиберного насоса согласно предлагаемому решению
на фиг.3 - схематический вид в разрезе предохранительного устройства от пробоя пламени,
на фиг.4 - схематический вид сверху отдельных частей предохранительного устройства от пробоя пламени,
на фиг.5 - схематический вид в разрезе вакуумного шиберного насоса в продольном направлении через область выпускного канала,
на фиг.6 - схематическое изображение маслоотделительного устройства и,
на фиг.7 - схематическое изображение системы рециркуляции газа для заправочных станций согласно уровню техники.
Вакуумный шиберный насос имеет корпус 10. Внутри корпуса 10 в рабочей камере 12 расположен ротор 14. В изображенном примере осуществления ротор 14 имеет три шиберных паза 16, в каждом из которых расположен шибер 18. В силу вращения ротора 14 вследствие центробежной силы шиберы 18 прижимаются к внутренней стенке 20 рабочей камеры. Масло для смазки шиберов 18 подается в рабочую камеру 12 через масляное всасывающее отверстие 13. Как схематически изображено на фиг.1, масляное всасывающее отверстие 13 через масляный подводящий трубопровод 15 соединено с масляной накопительной областью 17 насоса, которая также схематично изображена на фиг.1. Подача масла в рабочую камеру 12 происходит из масляной накопительной области 17 через поплавковый клапан 19 посредством трубопровода 15.
Воспламеняющийся газ, прежде всего бензиновые пары, всасывается через всасывающий канал 22 в первую область 24 рабочей камеры 12. Область 24 рабочей камеры 12 ограничена двумя соседними шиберами 18. Область 28 рабочей камеры 12, находящаяся в направлении 26 вращения перед областью 24, посредством вращения ротора 14 уменьшается, так что находящаяся в ней среда сжимается. Из области 28 среда подается из рабочей камеры 12 через выталкивающий канал 30.
В области выталкивающего канала 30 в корпусе 10 расположено отверстие 32. Отверстие 32 простирается от наружной стороны корпуса до расположенной рядом с выталкивающим каналом 30, а также рабочей камеры 12 области. В этой области возникают наивысшие температуры внутри шиберного насоса. Согласно предлагаемому решению в отверстие 32 снаружи может быть введен датчик 33 температуры (фиг.5), который затем соединен с не изображенной системой управления.
Ротор 14 приводится в движение электродвигателем 34 (фиг.2). Во всасывающем канале 22, а также в выталкивающем канале 30 или же непосредственно на соответствующих отверстиях канала предусмотрено в каждом случае предохранительное устройство 36, 38 от пробоя пламени, которые, не принимая во внимание размеры, имеют идентичную конструкцию. Перед выталкивающим каналом 30 в направлении подачи установлен корпус 40 фильтра, в котором расположено маслоотделительное устройство 42 (фиг.5 и 6).
В свою очередь, в направлении потока перед маслоотделительным устройством 42 расположен датчик 44 давления (фиг.2).
Предохранительные устройства от пробоя пламени, которые более подробно поясняются с помощью фиг.3 и 4, сначала образуют расширение поперечного сечения выпускного канала 30. Предохранительное устройство от пробоя пламени имеет два фланца 46, 48, которые в продольном направлении соединены между собой болтами 50. В области фланцев 46, 48 расположены два, в изображенном примере осуществления имеющих форму диска теплоотводящих устройства с округлым поперечным сечением. Теплоотводящие устройства 52 простираются через все сечение канала в области фланцев 46, 48. Между обоими теплоотводящими устройствами, выполненными, прежде всего, в виде металлических спиралей или концентрических металлических кругов, расположен предпочтительно также металлический решетчатый элемент 56. Размеры этого решетчатого элемента 56 и его просветы определены в зависимости от группы газа и имеют следующие функции: в случае взрыва или пожара газы за счет решетки охлаждаются и пламя гаснет.
Внутри выталкивающего канала 30 расположено маслоотделительное устройство 42. С его помощью требуемое в качестве смазочного материала внутри рабочей камеры масло отделяется для того, чтобы избежать выхода масла через выталкивающий канал 30. Маслоотделительное устройство 42 на изображенном примере осуществления выполнено в виде легко заменяющегося картриджа (фиг.6). Согласно предлагаемому решению для этого цилиндрическое маслоотделительное устройство 42 дополнительно окружено устройством 58 отвода статического напряжения, выполненным также цилиндрическим. Устройство 58 отвода статического напряжения выполнено в виде кожуха или решетки из металла.
В направлении потока 60 (фиг.5) перед маслоотделительным устройством 42 в выталкивающем канале 30 расположен датчик 44 давления. Таким образом, датчик 44 давления измеряет присутствующее перед маслоотделительным устройством в выталкивающем канале давление. Датчик 44 давления соединен с не изображенным устройством управления, которое в зависимости от различных предельных величин вырабатывает предупредительный сигнал или приводит к отключению насоса. Это может происходить вследствие абсолютных величин давления в качестве предельных величин или также величин изменения давления в качестве предельных величин.
Вакуумный шиберный насос согласно предлагаемому решению может быть использован в выполненной согласно уровню техники (фиг.7) центральной системе рециркуляции газа. Вакуумный шиберный насос согласно предлагаемому решению заменяет вакуумный насос 78 в уровне техники. Предпочтительным является, если перед вакуумным шиберным насосом 78 согласно предлагаемому решению включен мембранный регулятор 82. Отделитель 80 может отсутствовать