ВАКУУМНЫЙ НАСОС И ПАТРОН ДЛЯ ВАКУУМНОГО НАСОСА
VACUUM PUMP AND CARTRIDGE FOR VACUUM PUMP

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области вакуумных насосов. В частности, оно касается специального устройства для установки фильтрующих элементов в корпусе такого насоса.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время известны вакуумные насосы, в частности, вращающиеся вакуумные насосы со смазываемыми лопатками, фильтрация масла в которых основана на принципе коалесценции. Воздушный поток, содержащий масло, проходит от входа корпуса, в котором установлен фильтрующий элемент, к выходу, через который он выходит, но уже без масляного тумана. Как правило, фильтрующие элементы выполнены в виде цилиндрических патронов, обычно оснащенных входной насадкой, закрепленной на уровне входа корпуса, и герметичным дном, при этом воздушный поток проходит через цилиндрические стенки, после чего направляется к выпускной крышке, которая в принципе находится со стороны, противоположной входной насадке относительно оси цилиндра. Патрон выполнен с возможностью его удержания на месте в корпусе при помощи упругих элементов или с возможностью крепления на входной стенке камеры при помощи входной насадки.
Чтобы увеличить фильтрующую способность и одновременно срок службы фильтрующих элементов, были предложены решения, согласно которым внутри корпуса параллельно устанавливают несколько патронов, например, решение, раскрытое в документе ЕР 1034830, где эти патроны установлены рядом друг с другом на внутренней стенке корпуса. Это особое расположение, когда насадка патронов больше не соединена напрямую с входом корпуса, предполагает изменение направления воздушного потока снаружи внутрь цилиндрических стенок патронов, даже если поток продолжает проходить вдоль оси цилиндра, и замена патронов в этом случае является относительно трудоемкой.
Следовательно, существует потребность в решении, не имеющем этих известных ограничений.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является реализации, в частности, более простого и более практичного монтажа и демонтажа фильтрующих элементов в корпусе насоса.
Согласно изобретению, эти задачи решаются при помощи вакуумного насоса, содержащего корпус, в котором выполнены первое входное отверстие и второе выходное отверстие для обеспечения прохождения воздушного потока и внутри которого разъемно установлен фильтрующий элемент. Устройство отличается тем, что по меньшей мере одно отверстие корпуса, выбранное среди первого входного отверстия и второго выходного отверстия, выполнено на выпускной крышке, съемной относительно упомянутого корпуса, но неподвижно соединенной с фильтрующим элементом, и тем, что соединение между корпусом и выпускной крышкой не является герметичным.
Согласно изобретению, эти задачи решаются также при помощи патрона, содержащего фильтрующий элемент, адаптированный для такого вакуумного насоса, и выполненного отдельно в качестве модульного элемента: действительно, во время срока службы насоса может происходить частая замена фильтрующего элемента. Такой измененный патрон содержит фильтрующий элемент, оснащенный входной насадкой и запорной насадкой, расположенными с двух сторон от промежуточной фильтрующей части, и отличается тем, что выпускная крышка встроена в запорную насадку фильтрующего элемента.
Преимуществом предложенного решения является то, что оно обеспечивает одновременную установку фильтрующего элемента и выпускной крышки в насосе, что позволяет добиться экономии не только с точки зрения затрат труда, но также с точки зрения стоимости и эффективности, поскольку внутри насоса нет необходимости в каком-либо специальном приспособлении для надлежащего крепления запорной насадки фильтрующего элемента и его удержания в осевом направлении. Согласно наиболее предпочтительному варианту выполнения, выпускная крышка и запорная насадка выполнены в виде единого блока для облегчения их изготовления.
Согласно предпочтительным вариантам выполнения, выпускная крышка соединена с запорной насадкой при помощи переходника, который выполняет роль соединительной детали. Независимо от того, выполнен этот переходник моноблочно или нет с выпускной крышкой и с запорной насадкой, он предпочтительно обеспечивает также другие функции, такие как противошумовой фильтр, чтобы более эффективно бороться с шумом, производимым насосом, или масляный фильтр через переборку, чтобы крупные капли не могли доходить до выхода. Согласно предпочтительному варианту, форма переборки и ее расположение между запорной насадкой и выпускной крышкой позволяют совместить эти два элемента, то есть масляный фильтр и противошумовой фильтр в одной детали, что обеспечивает дополнительный выигрыш при работе. Кроме того, предпочтительно можно предусмотреть установочное устройство для установки переборки таким образом, чтобы ориентировать ее в нужную сторону.
Согласно другим предпочтительным вариантам выполнения, в крышку может быть встроена ручка, чтобы еще больше облегчить операции монтажа и демонтажа. Кроме того, соединительная деталь между выпускной крышкой и крепежной насадкой может также иметь направляющие поверхности для облегчения введения и извлечения фильтрующего элемента в насосе.
Из нижеследующего описания будет понятно, что отличительные признаки предпочтительных вариантов выполнения можно рассматривать отдельно или в комбинации.
Краткое описание чертежей
Другие предпочтительные отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания частного варианта выполнения изобретения, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает схематичный вид вакуумного насоса, содержащего фильтрующий патрон, согласно известному техническому решению.
Фиг. 2 - схематичный вид вакуумного насоса, содержащего новый фильтрующий элемент в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 - вид в изометрии патрона, используемого в качестве фильтрующего элемента согласно первому предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 4А, 4В, 4С и 4D - различные виды патрона, показанного на фиг. 3, а именно: вид сверху (фиг. 4А), вид в разрезе по оси А-А фиг. 4А (фиг. 4В), вид сзади выпускной крышки (фиг. 4С) и, наконец, вид в разрезе на уровне переходника по оси С-С фиг. 4В (фиг. 4D).
Фиг. 5 - схематичный увеличенный вид входного конца патрона, используемого в качестве фильтрующего элемента согласно второму предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.
Подробное описание
На фиг. 1 показан фильтрующий элемент 3, выполненный в виде патрона, установленного в корпусе 2 вакуумного насоса 1 согласно известному решению. Фильтрующий элемент 3 содержит входную насадку 31, установленную на уровне первого входного отверстия 21 корпуса 2 насоса, и запорную насадку 32, между которыми установлена фильтрующая часть 33, через которую проходит воздушный поток, показанный стрелкой F, который затем направляется в сторону выходного отверстия 22 корпуса 2. Выходное отверстие 22 корпуса 2 расположено в данном случае в середине съемной запорной крышки, отверстие которой обеспечивает введение и извлечение фильтрующего элемента 3 внутри корпуса 2 вакуумного насоса 1. С учетом наличия второго выходного отверстия 22 и воздушного потока F, проходящего через эту запорную крышку, этот элемент обычно называют выпускной крышкой (или выпускным фланцем) 4.
Как правило, на уровне входного отверстия 21 корпуса 2 и входной насадки 31 фильтрующих патронов предусмотрены прокладки типа О-образного кольца и направляющие поверхности, чтобы облегчить их установку на уровне этого конца и обеспечивать герметичность для нормальной работы вакуумного насоса 1.
Для обеспечения удержания фильтрующего патрона в положении в корпусе 21 на заднюю сторону запорной насадки 32 патрона опирается регулируемый упругий крепежный элемент 10, который, кроме того, удерживается боковыми заплечиками 11, выполненными на внутренней стороне корпуса 2. Следовательно, замена патрона требует, с одной стороны, снятия сначала выпускной крышки 4 с корпуса 2, затем регулируемого упругого крепежного элемента 10, чтобы высвободить фильтрующий патрон, что является трудоемкой операцией.
На фиг. 2 представлен схематичный вид измененного патрона 30, установленного в корпусе 2 вакуумного насоса 1. Этот измененный патрон 30 содержит в данном случае не только фильтрующий элемент 3, но также встроенную выпускную крышку 4, что позволяет устранить эти недостатки.
Патрон 30 включает в себя фильтрующий элемент 3, корпус которого имеет ось симметрии А-А, совмещенную с осью первого входного отверстия 21 и второго выходного отверстия 22, то есть проходящую через их соответствующие центры (то есть первый центр 210 первого входного отверстия 21 и второй центр второго выходного отверстия 220). Фильтрующий элемент 3 в этом примере тоже содержит входную насадку 31 и герметичную запорную насадку 32, чтобы направлять воздушный поток F в сторону боковых стенок промежуточной фильтрующей части 33. Однако в данном случае запорная насадка 32 удерживается на месте внутри корпуса 2 не при помощи специального крепления, а непосредственно за счет крепления выпускной крышки 4 на самом корпусе 2. Действительно, как видно на фиг. 2, соединительная деталь, которую в данном случае можно назвать «переходником» 5, соединяет запорную насадку 32 с выпускной крышкой 4 таким образом, чтобы крепление последней на корпусе 2 одновременно обуславливало позиционирование фильтрующего элемента 3. Таким образом, опосредованное крепление через выпускную крышку 4 позволяет сэкономить одну операцию во время установки на место и замены патрона в корпусе 2.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, представленному на фиг. 2 для патрона 30, корпус фильтрующего элемента 3 предпочтительно является цилиндрическим, чтобы обеспечивать изотропный поток текучей среды. Кроме того, совмещение оси симметрии А-А цилиндра с осью входного и выходного отверстий корпуса (обозначенных соответственно 21 и 22) позволяет также расположить направляющие поверхности 50 вдоль переходника 5 в частичном продолжении цилиндра, чтобы облегчить операции введения и извлечения патрона 30 в корпусе 2. Такие направляющие поверхности 50 легко изготовить, например, посредством литья, и они еще больше участвуют в упрощении операций монтажа и демонтажа. Вместе с тем, для таких направляющих поверхностей 50 вдоль оси А-А можно предусмотреть и другие симметричные геометрические формы, например, типа параллелепипеда для корпуса фильтрующего элемента 3, и частичное продолжение этих геометрических форм может образовать небольшие рейки или ножки, ориентированные вдоль оси А-А на его периферии.
На фиг. 2 видно, что в пространстве между запорной насадкой 32 и выпускной крышкой 4 расположена переборка 6. Эта переборка 6 не позволяет крупным каплям масла, образующимся за счет коалесценции на выходе фильтрующего элемента 3 в направлении воздушного потока, показанного большой стрелкой и проходящего сзади запорной насадки 32, достигать выпускной крышки 4. В данном случае переборка 6 соединена с внутренней стенкой выпускной крышки 4, но ее можно также расположить на уровне самого переходника 5, поскольку идея состоит в том, чтобы встроить эту переборку 6 в измененный патрон 30 таким образом, чтобы он выполнял дополнительную функцию без использования для этого другой специальной детали.
Вместе с тем, необходимо отметить, что, благодаря вышеупомянутой конструкции патрона 30, соединение между корпусом 2 и выпускной крышкой 4 не обязательно должно быть герметичным. С другой стороны, герметичное закрывание корпуса 2 не мешает нормальной работе измененного патрона 30, и можно также использовать уплотнительные прокладки или аналогичные устройства.
На фиг. 2 можно также отметить присутствие шумопоглощающего устройства 7 в этом же пространстве между запорной насадкой 32 и выпускной крышкой 4. Согласно этому предпочтительному варианту выполнения, шумопоглотитель 7 показан в виде пунктирной стрелки, так как он предпочтительно выполнен на уровне самой переборки 6. Если позволяет литейная установка, шумопоглотитель 7 можно выполнить моноблочно вместе с переборкой 6, которая в этом случае параллельно выполняет роль «глушителя» на выходе корпуса 2 вакуумного насоса 1 в дополнение к возможным устройствам ослабления шума, обычно устанавливаемым на входе, например, таким как шумоизолирующий клапан 9, показанный на описанной ниже фиг. 4С.
На фиг. 3 показан патрон 30 в предпочтительном варианте выполнения изобретения, согласно которому корпус фильтрующего элемента 3 является цилиндрическим и соединен с выпускной крышкой 4 квадратной формы, на периферии углов которой выполнены четыре отверстия для установки крепежных винтов. Выходное отверстие 22 является круглым для обеспечения легкого соединения, например, с выходной трубой. Таким образом, патрон 30 остается симметричным относительно оси фильтрующего элемента 3, состоящего из входной насадки 31, запорной насадки 32 и промежуточной фильтрующей части 33. Квадратную форму, а также размеры выпускной крышки предпочтительно выбирают, чтобы они соответствовали обычной форме существующих фланцев и чтобы облегчить прижатие к опорной поверхности насоса 1 во время монтажа, а также чтобы облегчить выполнение установочных элементов на ее периферии. Вместе с тем, понятно, что можно также предусмотреть крепежные ушки в виде язычков, образующих выступ в радиальном направлении наружу и равномерно распределенных вокруг дуг окружности одинаковой длины, или другие соответствующие, предпочтительно симметричные геометрические формы.
Согласно этому предпочтительному варианту выполнения, выпускная крышка 4 выполнена моноблочно с запорной насадкой 32 таким образом, что переходник 5 образует в данном случае всего лишь воображаемую деталь, так как невозможно определить, где эта промежуточная соединительная деталь начинается сзади запорной насадки 32 и где она заканчивается на уровне крышки. Вместе с тем, в этом промежуточном пространстве можно различить направляющие поверхности 50 в продолжении цилиндра.
Материалом, применяемым для выполнения литьем конца этого патрона 30, может быть, например, полиамид или полипропилен, или любой соответствующий материал, который может выдерживать проходящий воздушный поток при температуре около 80°С. Кроме того, предпочтительно выбирают проводящий материал, например, такой как полипропилен с наполнителем из нитей нержавеющей стали, чтобы максимально понижать уровень статического электричества.
Кроме того, на фиг. 3 можно отметить присутствие решетки над переборкой 6 в пространстве, остающемся между запорной насадкой 31 и выпускной крышкой 4. Эта решетка представляет собой предпочтительный вариант выполнения шумопоглотителя 7, показанного ранее на фиг. 2: действительно, она позволяет, с одной стороны, направлять выпускной поток и, с другой стороны, благодаря последовательному прохождению воздушного потока в небольших, а затем в больших секциях, ослаблять уровень его шума. Кроме того, вместо того, чтобы пропускать воздух через большое отверстие, разделение последнего на определенное количество небольших отверстий или щелей увеличивает частоту создаваемого звука, дальность распространения которого оказывается ограниченной, что позволяет добиться искомой цели снижения шумовых воздействий. Наконец, эта решетка позволяет создавать ламинарный поток, устраняющий завихрения, обычно появляющиеся во время нагнетания, что приводит к соответствующему понижению уровня шума.
Кроме того, этот предпочтительный вариант выполнения, представленный на фиг. 3 для шумопоглотителя 7, имеет два технических преимущества: первое состоит в реализации функции ослабления шума на выходе без установки какой-либо специальной детали, требующей дополнительного свободного объема, а второе, в случае, когда решетка выполнена модульной относительно переходника 5 и переборки 6, позволяет упростить процесс ее изготовления, а также сделать ее замену независимой от замены деталей, в которые ее вставляют. Вместе с тем, понятно, что независимо от того, выполнен шумопоглотитель модульным или нет относительно других деталей и, в частности, переборки 6, можно выбрать другие формы, отличные от формы решетки, показанной на фиг. 3, чтобы понижать уровень шума, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Далее со ссылками на фиг. 4А, 4В, 4С и 4D следует подробное описание измененного патрона, показанного в перспективе на предыдущей фиг. 3. Для упрощения решетка шумопоглотителя 7 на этих фигурах не показана.
На фиг. 4А показаны все элементы, представленные на фиг. 3, кроме шумопоглотителя 7, и на этой фигуре наглядно показаны только направляющие поверхности 50 на периферии переходника 5. Хотя на этой фигуре переборка 6 полностью не показана, на фиг.4В можно отметить предусмотренную установочную систему, образованную отдельными парами отверстий для завинчивания выпускной крышки 4 на корпусе 2, то есть в данном случае два первых резьбовых отверстия 41 и два вторых резьбовых отверстия 42 с разными межосевыми расстояниями; в данном случае межосевое расстояние между первой парой первых резьбовых отверстий 41 немного меньше, чем межосевое расстояние между второй парой резьбовых отверстий 42. Такая установочная система позволяет правильно расположить переборку 6 внутри корпуса 2, чтобы правильно ориентировать крышу, в данном случае образованную боковыми носиками 61, показанными на фиг. 4D и выполненными с ней заодно, и позволяющую задерживать капли масла, образующиеся за счет силы тяжести на выходе выпускного фильтра. Можно также предусмотреть другие установочные системы, например, при помощи байонетного крепления или с другим числом винтов, и другие геометрические формы для выпускной крышки 4; однако преимуществом этого предложенного варианта с раздельными парами отверстий и винтов является исключительно легкое применение.
На фиг. 4С в сагиттальной плоскости разреза В-В показан шумоизолирующий клапан 9 на уровне входной насадки 31 фильтрующего элемента 3, который вместе с шумопоглотителем 7 на выходе (на этой фигуре не показан) позволяет улучшить звукоизолирующие характеристики при работе насоса относительно наружного пространства. Другая возможность понижения шума на уровне входной насадки 31 фильтрующего элемента 3 показана на фиг. 5. В этом варианте выполнения изобретения шумоизолирующий клапан 9, показанный на фиг. 4С, можно заменить уменьшением проходного сечения для воздушного потока. Как показано на фиг.5, воздух (показан стрелками) проникает внутрь фильтрующего элемента 3 через круглое кольцо 37 и через ряд отверстий 38 таким образом, что воздушный поток, проходящий через круглое кольцо 37, быстро расширяется благодаря расширению 39. Затем этот воздушный поток соединяется с воздухом, проходящим через отверстия 38, в тангенциальном направлении, прижимая его к конической поверхности, показанной только на фиг. 5. Эта конструкция позволяет добиваться такого же ослабления шума, как и при использовании подвижного клапана 9, и одновременно позволяет легко изготовить узел в виде единой детали. За счет этого повышается надежность, так как в фильтрующем элементе 3 присутствуют только статические детали.
Возвращаясь к варианту выполнения, показанному на фиг. 4С, можно тоже отметить присутствие направляющей поверхности 50 в продолжении нижней части цилиндра, а также вертикальную плоскость сечения С-С в промежуточном пространстве между крепежной насадкой 32 и выпускной крышкой 4, которая позволяет наглядно показать профиль ручки 8, встроенной в переходник 5 и показанной на фиг. 4D. Эта ручка 8 встроена в заднюю часть выпускной крышки 4 и, следовательно, скрыта этой задней частью, как показано на фиг. 4В, где представлен вид снаружи, что обеспечивает эстетическое преимущество, а также уменьшение габарита и, следовательно, компактность. Такая конфигурация позволяет также облегчить возможное соединение на выходе.
Встроенная ручка 8 имеет особую форму, в данном случае в виде "U", не перекрывающую продолжение отверстия (то есть в варианте выполнения второго выходного отверстия 22 упомянутой выпускной крышки 4), чтобы не мешать прохождению текучей среды в обычном рабочем режиме вакуумного насоса 1. К тому же такая U-образная форма обеспечивает исключительно легкое и интуитивное удержание для пользователя аналогично выдвижному ящику: для этого ему достаточно ввести пальцы в выходное отверстие 22 и потянуть за тем на себя выпускную крышку 4.
Согласно описанному предпочтительному варианту выполнения, встроенная ручка 8 тоже выполнена моноблочно, то есть заодно с запорной насадкой 32 и выпускной крышкой 4. Она является неотъемлемой частью воображаемой соединительной детали между этими двумя элементами, в связи с чем можно считать, что встроенная ручка 8 выполнена также моноблочно с переходником 5, что позволяет упростить процесс изготовления.
Хотя в предшествующем описании представленный предпочтительный вариант выполнения относится к моноблочной конструкции для патрона 30, предложенного в рамках настоящего изобретения, понятно, что, не выходя за рамки изобретения, можно предусмотреть другие варианты для соединения различных составных деталей этого патрона 30, относящихся к различным выполняемым ими техническим функциям. В частности, все детали патрона 30 можно выполнить отдельно и предусмотреть соответствующие средства крепления для их сборки. Патрон 30, состоящий из таких «отдельных деталей» и эти «отдельные детали» для патрона 30 входят в объем настоящего изобретения так же, как и выполненный моноблочно патрон 30. Кроме того, для выпускной крышки и фильтрующего элемента можно предусмотреть другие, предпочтительно симметричные геометрические формы. Кроме того, определение входного и выходного отверстия корпуса было взято условно относительно обычного направления воздушного потока, но можно также предусмотреть насосные средства, которые предполагают обратный воздушный поток, направляющий воздух снаружи внутрь фильтрующего патрона.
Список обозначений
1 Вакуумный насос
2 Корпус
21 Входное отверстие
210 Центр входного отверстия
22 Выходное отверстие
220 Центр выходного отверстия
3 Фильтрующий элемент
30 Патрон
31 Входная насадка
32 Запорная насадка
33 Промежуточная фильтрующая часть
37 Круглое кольцо
38 Отверстие(ия)
39 Расширение
4 Выпускная крышка
41 Первые резьбовые отверстия
42 Вторые резьбовые отверстия
5 Переходник (соединительная деталь)
50 Направляющие поверхности
6 Переборка
61 Удерживающий носик
7 (Задний) шумопоглотитель
8 Ручка
9 (Передний) шумоизолирующий клапан
10 Упругий крепежный элемент
11 Удерживающие язычки
А-А Ось патрона
В-В Первая плоскость сечения
С-С Вторая плоскость сечения
F Воздушный поток.