ПЛАСТИНЧАТЫЙ РОТОРНЫЙ НАСОС

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к устройствам для напорного перемещения среды в результате сообщения ей внешней энергии, а именно к пластинчатым роторным насосам. Предложенный роторный насос обеспечивает возможность перемещения жидкостей различной вязкости, газожидкостных смесей и сыпучих материалов и может быть использован в различных отраслях промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время пластинчатые роторные насосы широко применяются в различных отраслях промышленности для перекачивания сред различной вязкости.
Из патента РФ на изобретение №2005213 известен пластинчатый насос для перекачивания лакокрасочных жидкостей, содержащий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и эксцентрично установленный в корпусе ротор с диаметральной прорезью, в которой с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием центробежной силы размещена рабочая пластина. Недостатком указанного насоса является его низкая надежность вследствие большого рабочего хода пластины и вытекающей из этого высокой вероятности ее заклинивания в диаметральной прорези ротора.
Из источника в сети Internet (http://en.wikipedia.org/wiki/Rotarv_vane_pump) известен пластинчатый насос, содержащий цилиндрический корпус, который имеет всасывающий и нагнетательный патрубки, и эксцентрично установленный в корпусе ротор с диаметральной прорезью, в которой с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещены две рабочие пластины, связанные между собой пружиной. При этом ротор прижат к внутренней поверхности корпуса для изоляции друг от друга полостей высокого и низкого давления. Указанная конструкция позволяет снизить вероятность заклинивания рабочих пластин и несколько увеличить производительность по сравнению с насосом по патенту РФ №2005213. Однако указанный насос имеет невысокую надежность вследствие использования пружины для регулировки хода рабочих пластин, поскольку рабочий ход пружины со временем изменяется, в частности из-за усталостных изменений материала. Указанное изменение пружины приводит к ухудшению рабочих характеристик насоса.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является пластинчатый насос, описанный в патенте РФ на полезную модель №43041. Указанный пластинчатый насос включает корпус, который имеет цилиндрическую полость, впускное отверстие и выпускное отверстие, которые сообщаются с указанной цилиндрической полостью; ротор, который имеет радиальные пазы и который установлен в указанной цилиндрической полости корпуса с возможностью вращения относительно оси, не совпадающей с осью цилиндрической полости корпуса; рабочие пластины, которые размещены в пазах ротора с возможностью скользящего перемещения, и по меньшей мере один плавающий элемент, который расположен с возможностью перемещения по меньшей мере в одной цилиндрической полости указанного ротора и на который опираются рабочие пластины.
Указанный насос имеет недостаток, который заключается в высокой вероятности заклинивания рабочих пластин вследствие износа, в частности неравномерного изменения формы цилиндрической поверхности плавающего элемента, выполненного в виде цилиндрической втулки. Указанный факт существенно снижает срок эксплуатации насоса. Кроме того, выполнение ротора неразъемным и заодно с приводным валом повышает сложность и стоимость производства такого насоса.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей настоящей полезной модели является создание пластинчатого роторного насоса, имеющего увеличенный срок эксплуатации и лишенного указанных выше недостатков.
Задача настоящей полезной модели решена путем создания пластинчатого роторного насоса, содержащего корпус, который имеет цилиндрическую полость, впускное отверстие и выпускное отверстие, которые сообщаются с указанной цилиндрической полостью; ротор, который имеет радиальные пазы и который установлен в указанной цилиндрической полости корпуса с возможностью вращения относительно оси, не совпадающей с осью цилиндрической полости корпуса; рабочие пластины, которые размещены в пазах ротора с возможностью скользящего перемещения, и по меньшей мере один плавающий элемент, который расположен с возможностью перемещения по меньшей мере в одной цилиндрической полости указанного ротора и на который опираются рабочие пластины. Указанный пластинчатый насос отличается тем, что указанный ротор выполнен разъемным и имеет по меньшей мере две части, между которыми расположена указанная полость, а указанный по меньшей мере один плавающий элемент выполнен в виде кольца.
Выполнение указанного плавающего элемента в виде кольца в полости ротора позволяет существенно уменьшить вероятность заклинивания рабочих пластин вследствие уменьшения износа, в частности уменьшения неравномерного изменения формы цилиндрической поверхности плавающего элемента, и увеличить срок эксплуатации насоса.
Согласно еще одному варианту реализации предложен насос, который отличается тем, что его корпус выполнен из металла или полимера.
Согласно еще одному варианту реализации предложен насос, который отличается тем, что рабочие пластины выполнены из металла или полимера.
Выполнение корпуса насоса или рабочих пластин из различных материалов позволяет обеспечить возможность использования насоса в различных отраслях промышленности, то есть повысить его универсальность. Выполнение корпуса насоса, например, из полимера позволяет использовать его в пищевой промышленности и применять для его изготовления современные методы производства, обеспечивающие существенное снижение производственных затрат.
Согласно еще одному варианту реализации предложен насос, который отличается тем, что в корпусе неподвижно расположен полый цилиндрический вкладыш, который имеет отверстия, соответствующие впускному и выпускному отверстию корпуса, и который имеет переменную толщину. Согласно еще одному варианту реализации предложен насос, который отличается тем, что указанный цилиндрический вкладыш выполнен из металла или полимера.
Согласно еще одному варианту реализации предложен насос, который отличается тем, что ротор имеет центральное отверстие, в котором выполнен шпоночный паз. Такое выполнение ротора позволяет упростить производство насоса, поскольку обеспечена возможность изготавливать ведущий вал отдельно от ротора насоса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предпочтительный вариант реализации предлагаемой полезной модели далее будет описан более подробно со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг.1 - показывает главный вид предлагаемого насоса с пространственным разделением деталей;
Фиг.2 - показывает вид в разрезе насоса с плавающими элементами согласно настоящей полезной модели.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Описанный ниже пластинчатый насос 1 согласно предпочтительному варианту реализации может использоваться в пищевой промышленности, вследствие чего некоторые детали, вступающие в контакт с рабочим телом, выполнены из полимерного материала, допущенного к использованию в пищевой промышленности (пищевого полимера). В настоящем описании под рабочим телом подразумевается перемещаемая насосом текучая среда. Рабочее тело может быть в сжимаемом газообразном состоянии (сжимаемая текучая среда), например в виде пара, в несжимаемом жидком состоянии или в состоянии, при котором одновременно существуют фазы сжимаемой газообразной среды и несжимаемой жидкости.
Предлагаемый насос 1 включает корпус 2, который имеет цилиндрическую полость 3 с центральной осью 3 a. В корпусе 1 выполнено впускное отверстие 4 для впуска рабочего тела и выпускное отверстие 5 для выпуска рабочего тела, которые сообщаются с полостью 3. Доступ к полости 3 для целей ремонта насоса может быть обеспечен с торцов корпуса 2. В полости 3 с плотным прилеганием к внутренней стенке корпуса 2 размещен полый вкладыш 6 переменной толщины, выполненный из пищевого полимера. Указанный вкладыш 6 имеет отверстия, соответствующие впускному отверстию 4 и выпускному отверстию 5 корпуса 2. Вкладыш 6 размещен в полости 3 неподвижно и закреплен от поворотного перемещения шпонкой 7. Предлагаемый насос также включает металлический ротор 8 (рабочее колесо), который имеет радиальные пазы 9 и который установлен в полости 3 корпуса с возможностью вращения относительно своей центральной оси 8a, причем ось 8a расположена со смещением относительно оси 3 а полости 3 и параллельно этой оси 3 a. Согласно проиллюстрированному варианту реализации ротор 8 включает центральную часть 10 и две боковые части 11, которые соединены между собой с использованием крепежных средств. В каждой боковой части ротора 8 со стороны, которая при сборке обращена внутрь ротора, выполнена центральная цилиндрическая выточка, а в центральной части центральные цилиндрические выточки выполнены с обеих сторон. Таким образом, при сборке ротора между боковыми частями и центральной частью образуются две полости. Выточки выполняются таким образом, чтобы при сборке были образованы две полости, равноудаленные от боковых сторон ротора. В указанных полостях с возможностью свободного перемещения расположены плавающие элементы 12, которые выполнены в виде металлических колец. В пазах ротора 8 с возможностью радиального перемещения расположены рабочие пластины 16, которые согласно предпочтительному варианту реализации выполнены из пищевого полимера. Указанные пластины 16 опираются на плавающие элементы 12 своими торцевыми поверхностями и под действием указанных плавающих элементов 12 перемещаются в пазах ротора 8. После надлежащей сборки ротора 8 все пластины 16 своими торцевыми поверхностями вступают в контакт с плавающими элементами 12. В роторе 8 выполнено отверстие 18, имеющее шпоночный паз для установки вала привода, приводящего в движение ротор 8. Корпус 2 герметично закрыт с торцов крышками с использованием герметизирующих колец и крепежных элементов. В указанных крышках также выполнены отверстия 18a для установки вала привода.
Предлагаемый насос работает следующим образом. Вал привода приводит во вращение ротор 8. При вращении ротора 8 рабочие пластины 16 равномерно опираются на плавающие элементы 12 и под их воздействием радиально перемещаются в пазах 9 ротора 8, поочередно попадая в рабочий канал насоса. В результате такого перемещения между двумя соседними пластинами 16 и поверхностью вкладыша 6 образуется рабочий объем, в котором размещена транспортируемая среда и который перемещается от зоны всасывания вблизи впускного отверстия 4 в зону нагнетания вблизи выпускного отверстия 5. Пластины 16 и вкладыш 6 выполнены из полимерного материала, что позволяет достичь высокой степени герметичности рабочего объема, при этом его перемещение происходит без защемления и вытеснения рабочего тела. Кроме того, благодаря использованию полимерных материалов, снижена вероятность заклинивания при замыкании пластинами 16 объема, а также обеспечено хорошее разряжение на входе в насос, что позволяет использовать его в режиме самовсасывания. При работе насоса пластины смазываются рабочим телом.
Применяемый принцип подачи рабочей среды прост и позволяет перекачивать рабочие тела различной вязкости. Выполнение плавающих элементов 12 в виде колец с малой площадью цилиндрической поверхности позволяет повысить поверхностную твердость плавающих элементов 12, что в свою очередь приводит к снижению вероятности заклинивания вследствие уменьшения степени неравномерного износа цилиндрической поверхности плавающего элемента 12. Кроме того, принудительное выталкивание лопаток плавающим элементом 12, выполненным в виде кольца, позволяет приложить к лопатке насоса существенное усилие, способное преодолеть силу трения особо вязких рабочих тел, как битум, мазут, патока, нефть. В предлагаемом насосе в основном износу подвержены рабочие пластины 16, поверхность эксцентрического вкладыша 6, об который трутся выдвигающиеся пластины 16, а также пазы 9 ротора 8. Выполнение ротора 8 и корпуса 2 разъемным позволяет обеспечить возможность легко заменить изнашиваемые детали при ремонте. Таким образом, предлагаемый насос имеет высокую надежность и обладает широким диапазоном применения.