ВАКУУМНЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к конструкциям вакуумных пластинчато-роторных насосов, и может быть использовано в изделиях, использующих двигатели внутреннего сгорания и требующих при своем функционировании заполнения рабочих полостей водой из открытого водоема при уровне воды ниже уровня заполняемой емкости, например, в насосных установках пожарных автоцистерн для водозаполнения всасывающих рукавов и пожарного насоса.
Известен пластинчатый вакуумный насос, применяемый фирмой Sides (Франция) для заливки пожарных насосов (Вакуумные системы современных пожарных машин. Серия 9 //Машины и оборудование для коммунального хозяйства», Вып.2. М, 1981 г., с.14-15). Насос состоит из корпуса с крышками, в котором установлен ротор с пластинами, и содержит всасывающий и выпускной патрубки. Насос приводится во вращение от вала центробежного насоса через фрикционную передачу.
Известен вакуумный насос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, торцевые крышки, концентрично размещенную в корпусе гильзу с всасывающим и выпускным окнами, совмещенными с соответствующими патрубками корпуса, эксцентрично размещенный в гильзе ротор с подвижно установленными пластинами (авторское свидетельство №1800114). Гильза насоса выполнена из высокопрочного чугуна, а пластины из текстолита. Привод осуществляется от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. 'Указанная конструкция вакуумного насоса выбрана заявителем в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является то, что пластины из текстолита не обладают достаточной прочностью, а, кроме того, имеют высокую гигроскопичность, что приводит к изменению размеров (разбуханию) пластин при возможном попадании воды в насос, что, в свою очередь, может привести к заклиниванию насоса.
Применение автономного электродвигателя постоянного тока в обычном исполнении значительно увеличивает габаритные размеры насоса и массу.
Технической задачей предполагаемого изобретения является повышение надежности вакуумного насоса в условиях возможного попадания в него воды при работе, а также создание вакуумного насоса с электроприводом при обеспечении минимальных габаритных размеров и массы.
Для достижения поставленной задачи в вакуумном насосе с электроприводом, содержащем корпус с всасывающим и выхлопным патрубками, торцевые крышки, концентрично размещенную в корпусе гильзу с всасывающим и выпускным окнами, совмещенными с соответствующими патрубками корпуса, эксцентрично размещенный в гильзе ротор с подвижно установленными пластинами, вал которого уплотнен манжетами, согласно изобретению, пластины выполнены из стеклотекстолита.
Кроме того, гильза, ротор и торцевые крышки выполнены из коррозионностойкой, термически упрочняемой стали, рабочие кромки уплотнительных манжет установлены со стороны ротора и поддерживаются от выворачивания защитивши конусами. Насос дополнительно снабжен электронным блоком управления и электрическим датчиком заполнения.
Также для достижения поставленной задачи в вакуумном насосе с электроприводом, согласно изобретению, в качестве электропривода используется автомобильный стартер. Кроме того, электропривод выполнен встроенным в виде моноблока с вакуумным насосом, причем ротор насоса и якорь двигателя имеют общую опору.
Выполнение пластин из стеклотекстолита с очень малым водопоглощением и с более высокой, по сравнению с обычным текстолитом, прочностью позволяет увеличить прочность пластин и предотвратить их разбухание и, как следствие, заклинивание в условиях возможного попадания воды в насос, а, следовательно, увеличить надежность работы насоса.
Выполнение гильзы, ротора и торцевых крышек из коррозионностойкой, термически упрочняемой стали способствует предотвращению коррозии, уменьшению износа рабочих поверхностей, а, следовательно, увеличению срока службы насоса.
Кроме того, уплотнительные манжеты установлены таким образом, что уплотнительные кромки манжет расположены со стороны ротора, что препятствует попаданию воды в подшипниковые опоры ротора при попадании воды в насос. При этом такая установка манжет практически не влияет на необходимый уровень создаваемого разрежения, а установленный со стороны подшипника защитный конус предохраняет рабочую кромку манжеты от выворачивания.
Установка электронного блока управления и электрического датчика заполнения обеспечивает автоматическое отключение вакуумного насоса по окончании заполнения изделия водой, что позволяет облегчить управление. Кроме того, электронный блок управления обеспечивает защиту электропривода от перегрузки и перегрева, а также позволяет следить за текущим состоянием процесса заполнения и информирует оператора о наличии и характере неисправности.
Малое время работы вакуумного насоса при заполнении рабочего объема изделия (при водозалолнении пожарного насоса время одного цикла не превышает 1 мин.) позволяет использовать для его привода форсированный электродвигатель, например, автомобильный стартер. Использование в качестве электродвигателя автомобильного стартера позволяет значительно уменьшить габариты вакуумного насоса, а также его массу при достаточной мощности.
Конструктивное исполнение насоса в виде моноблока с электроприводом, в котором ротор и якорь двигателя имеют общую опору, позволяет выполнить наиболее компактное изделие.
Патентные исследования не выявили устройств, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанное устройство соответствует критерию "новизна".
Использование совокупности отличительных признаков также не известно, что говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".
Кроме того, предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение, в частности, в насосных установках пожарных автоцистерн для водозалолнения всасывающих рукавов и пожарного насоса, т.е. характеризуется критерием "промышленная применимость".
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вакуумный насос, на фиг.2 - поперечный разрез по вакуумному насосу, на фиг.3 - установка уплотнительной манжеты, на фиг.4 - электронный блок управления, на фиг.5 - датчик заполнения.
Вакуумный насос с электроприводом (фиг.1, 2) содержит корпус 3 с всасывающим 7 и выхлопным 8 патрубками, торцевые крышки 1 и 4, концентрично размещенную в корпусе гильзу 11с всасывающим и выпускным окнами, совмещенными с соответствующими патрубками корпуса, эксцентрично размещенный в гильзе ротор 10 с подвижно установленными пластинами 9. Вал ротора уплотнен манжетами 14 (фиг.3), рабочие кромки которых установлены со стороны ротора 10 и поддерживаются от выворачивания защитными конусами 13.
Пластины 9 выполнены из стеклотекстолита.
Гильза 11, ротор 10 и торцевые крышки 1 и 4 выполнены из коррозионностойкой, термически упрочняемой стали с твердостью рабочих поверхностей не менее НКСэ40, например, стали марок 20Х13, 40Х13, 95Х18 с объемной закалкой, или из коррозионностойкой стали типа 12Х13 с обеспечением поверхностной твердости рабочих поверхностей за счет цементации.
Кроме того, электропривод выполнен встроенным в виде моноблока с вакуумным насосом. При этом одной из опор якоря 6 электродвигателя является опора ротора 10 насоса.
Насос дополнительно снабжен электронным блоком управления и электрическим датчиком заполнения.
Электронный блок управления (фиг.4) выполняет функции управления работой электропривода, защиты электропривода и индикации текущего состояния процесса водозаполнения.
Тумблер 15 «Питание» служит для подачи питания к цепям управления вакуумным насосом.
Тумблер 16 «Режим» служит для изменения режима работы системы - автоматического или ручного.
Кнопка «Пуск» служит для включения двигателя вакуумного насоса.
Кнопка «Стоп» служит для выключения двигателя вакуумного насоса и для снятия блокировки после загорания индикатора «Не норма».
Кабели 17 и 18 служат для соединения блока управления, соответственно, с двигателем вакуумного насоса и с датчиком заполнения.
Световые индикаторы 19 предназначены для визуального контроля за состоянием процесса водозаполнения.
Электрический датчик заполнения (фиг.5) предназначен для подачи сигнала в блок управления о завершении процесса водозаполнения. Датчик представляет собой электрод 21, установленный через изолятор 20 в верхней точке внутренней полости заполняемого изделия.
Вакуумный насос работает следующим образом.
Привод насоса осуществляется от электродвигателя 5.
Пуск вакуумного насоса обеспечивается нажатием кнопки «Пуск» на блоке управления. При вращении ротора 10 пластины 9 под действием центробежных сил прижимаются к цилиндрической поверхности гильзы 11, образуя замкнутые рабочие полости. При прохождении через область всасывающего окна каждая полость захватывает порцию воздуха и перемещает ее к выхлопному окну. Движение воздуха из всасывающего
окна в рабочую полость происходит за счет увеличения объема полости при повороте ротора до тех пор, пока следующая пластина не отсечет полость от всасывающего окна. При дальнейшем повороте происходит сжатие воздуха и выбрасывание его через выхлопное окно.
Смазка трущихся поверхностей осуществляется маслом, которое подается в полость насоса из бачка 12 за счет разрежения, создаваемого насосом. Расход масла определяется жиклером 2.
По окончании заполнения рабочей полости изделия водой изменяется электрическое сопротивление между электродом 21 датчика заполнения и корпусом 22 изделия. Изменение сопротивления фиксируется блоком управления, в котором формируется сигнал на отключение электродвигателя вакуумного насоса.
Вакуумный насос отличается от аналогов высокой скоростью вакуумирования. В частности, система обеспечивает забор воды с высоты всасывания 7,5 м (через три стандартных всасывающих рукава сечением 125 мм длиной по 4 м) за 30-35 сек. Как показали испытания, система обеспечивает нормальный водозабор даже при наличии отклонений герметичности всасывающей магистрали от норм пожарной безопасности.
Наличие автономного электропривода значительно упрощает работу по проверке герметичности всасывающей магистрали пожарного автомобиля за счет исключения необходимости запуска приводного двигателя автомобиля.
За счет высокой производительности вакуумный насос обеспечивает создание требуемого вакуума в полости пожарного насоса всего за 5-7 секунд.
Автоматика управления процессом водозабора удобна и проста, а наличие целой системы защитных устройств обеспечивает сохранение работоспособности вакуумного насоса при различных нештатных ситуациях.ζζ