САМОСМАЗЫВАЮЩИЙСЯ ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС

Изобретение относится к самосмазывающимся шестеренным насосам с внешним зацеплением которые могут быть использованы для перекачивания и дозирования нефти, бензина, дизельного топлива, различных масел, коррозионно-активных жидкостей и жидкостей для производства химических волокон.
Известен самосмазывающийся шестеренный насос (патент США № 3105464, 103-126) (рис.1) у которого детали 5 и 10 корпуса и шестерни 1 и 7 изготовлены из прессованной пластмассы "Deriin". Ведущая шестерня 1 получает вращение от приводного двигателя через вал 4, вращающийся в подшипнике скольжения 2. Вал уплотняется в корпусе насоса манжетой 3. Перекачиваемый продукт подводится в рабочую камеру по каналам 11 и 13. Между зубьями шестерен имеются отверстия 12 и 14, обеспечивающие подачу продукта под давлением к опорным поверхностям металлических подшипников скольжения. Эти насосы обладают недостаточной долговечностью и надежностью ввиду того, что, в случае наличия в перекачиваемом продукте агрессивных компонентов, насос быстро выходит из строя в связи с катастрофическим коррозионно-механическим износом как вала, так и подшипника скольжения.
Известен самосмазывающийся шестеренный насос типа ПНШ (Технические условия ТУ 92-02.22.048-89) (рис.2-4,7), содержащий корпус, с каналами для перекачивания продукта 1, выполненный из серого чугуна (ГОСТ 1412-79), верхней крышки шестеренного механизма 2, корпуса шестеренного механизма 3 с шестернями 4 и 5, вала 6, вращающего ведущую шестерню 4 через промежуточную муфту 7. Паразитная шестерня 5 вращается на оси 8. Корпус шестеренного механизма расположен на нижней опорной пластине 9. Перекачиваемый продукт подводится и отводится соответственно через отверстия в корпусе 10, 11 и отверстия в верхней крышке шестеренного механизма 12, 13. Самосмазываемость пары трения вал-корпус обеспечивается подачей перекачиваемого продукта в зазор через канал 14 в корпусе 1 и зазор 15 в верхней крышке шестеренного механизма
2. Вал 6 уплотняется от вытекания продукта из зоны трения "вал-корпус" двумя манжетными кольцами 16, выполненными из фторопласта-4 и поджатыми специальной гайкой 17. Эти шайбы также выполняют роль торцевого подшипника, препятствующего выходу вала 6 из зацепления с муфтой 7. На валу находится шестерня привода насоса 18. Корпус насоса 1, верхняя крышка шестеренного механизма 2, корпус шестеренного механизма 3 и нижняя опорная пластина 9 сжаты 6-ю болтами 19.
Надежность и долговечность настоящего насоса резко зависит от агрессивности перекачиваемого продукта. Например, при перекачивании продукта для изготовления искусственного волокна, ввиду наличия в нем агрессивных веществ наблюдается выход из строя насоса по причинам:
- забивания каналов корпуса продуктами полимеризации;
- "навоздушивания" перекачиваемого продукта из-за реакции агрессивных веществ с материалом корпуса - серым чугуном;
- катастрофического коррозионно-механического (с элементами водородного) износа пары трения вал-опорная часть корпуса насоса, так как самосмазываемость обеспечивается продуктом, компонентами которого являются агрессивные по отношению к чугуну вещества;
- уплотнение из фторопласта-4 сравнительно быстро выходят из строя, так как для обеспечения герметичности насоса необходимо большое усилие поджатия шайб. В то же время этот материал обладает хладотекучестью. Все это приводит к разгерметизации насоса и потере продукта.
Перед авторами стояла задача повышения срока шестеренных насосов путем изменения его конструкции.
Эта задача решена путем использования в конструкции насоса композиционного самосмазывающегося материала типа "Маслянит" (далее «материал «Маслянит») (Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976. 152 с.) и обеспечения самосмазываемости насоса за счет самосмазываемости, присущей этому композиционному материалу.
Сущность предлагаемой конструкции шестеренного насоса с целью
повышения срока его службы поясняется рис.2-8 и состоит в совокупности приемов, заключающихся:
- замены чугунного корпуса шестеренного насоса 1 на корпус из материала "Маслянит" 20 с изменениями в расположении каналов для подвода и отвода продукта к шестеренному механизму. Замена материала корпуса инертным по отношению к перекачиваемым продуктам полимерным композитом ликвидирует явления, резко снижающие срок службы насоса такие как, забивание каналов продуктами полимеризации, "навоздушивания" продукта из-за реакции агрессивных компонентов продукта с серым чугуном;
- ликвидации канала 14 в корпусе насоса с помощью которой осуществляется самосмазываемость пары трения вал-опорная часть корпуса. Самосмазываемость насоса в данной конструкции обеспечивается самосмазываемостью материала "Маслянит". Непоступление продукта в зону трения вал-опорная часть корпуса ликвидирует катастрофический коррозионно-механический износ пар трения в этой зоне. На рис.6-6 показан вид нижней части корпуса насоса из материала «Маслянит», контактирующей с верхней крышкой шестеренного механизма, в которой отсутствует канал 14;
- введения в конструкцию корпуса насоса взамен ликвидированного канала 14, канала 22 для подвода продукта к шестеренному механизму;
- замены фторопластовых шайб 16 на шайбы из антифрикционного самосмазывающегося материала типа "Маслянит". Уплотнение из фторо-пласта-4 сравнительно быстро выходят из строя, так как для обеспечения герметичности насоса необходимо большое усилие поджатия шайб. В то же время этот материал обладает хладотекучестью. Все это приводило к разгерметизации насоса и потере продукта. Установка шайб из материала типа "Маслянит" позволяет снизить усилие для поджатия шайб и их работоспособность в качестве торцевого подшипника значительно выше, чем у шайб из фторопласта-4.
-введения в конструкцию металлической пластины 21 для сжатия корпуса насоса из материала типа "Маслянит" 20, верхней крышки
шестеренному механизма 2, корпуса шестеренного механизма 3 и нижней опорной пластины насоса 9.
Для более понятного описания сущности изобретения на рис.7 показан разрез крышки прототипа, а на рис.8 разрез крышки насоса новой конструкции с теми же обозначениями, как и на рис. 1-6.
Как видно из описания, предлагаемая конструкция самосмазывающегося шестеренного насоса обладает изобретательским уровнем. Результаты эксплуатации насоса на ОАО «Каменскволокно» (г. Каменск) позволяют судить о высокой эффективности предлагаемой конструкции. Срок эксплуатации насосов увеличивается в 3-4 раза. При этом работоспособность насоса снижается не из-за присущих прототипу причин выхода его из строя таких как: - забивания каналов корпуса насоса продуктами полимеризации, "навоздушивания" продукта из-за реакции агрессивных веществ перекачиваемого продукта с материалом корпуса - серым чугуном, катастрофического коррозионно-механического (с элементами водородного) износа пары трения вал-опорная часть корпуса насоса, понижения дозирующих функций насоса из-за постепенного износа зубьев шестерен насоса.
Проведенный патентно-информационный поиск показал, что объектов, обладающих совокупностью основных отличительных признаков предлагаемой конструкции не обнаружено.
На основании изложенного считаем, что предлагаемый способ может быть защищен патентом Российской Федерации.