[1]Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пластинчато-роторным устройствам, предназначенным для использования при комплектации вакуумного агрегата, создающего и поддерживающего вакуумметрическое давление в оборудовании, в частности при машинном доении коров.
[2]Известен роторно-лопастной вакуумный насос, содержащий корпус насоса, ротор, выпускной фильтр, верхний ротор, снабженный клапаном узла проверки, верхним слив- фильтром, снабженным отделителем масла, верхним сепаратором масла (Патент CN №204646664 Опубл. 16.09.2015).
[3]Однако известный насос предназначен для нефтяной промышленности и не предназначен для его использования в сельскохозяйственной технике.
[4]Известен вакуумный пластинчато-роторный насос, содержащий цилиндрический корпус с рабочей полостью, торцевую крышку, прокладку, входной штуцер, ротор, размещенный на валу эксцентрично корпусу по меньшей мере с тремя пластинами, расположенными в радиальных пазах ротора с возможностью радиального и осевого перемещения. Пластины выполнены из материала с низким короблением. Периферийная часть пластин выполнена закругленной. На входном штуцере расположен отвод, установленный между входным штуцером и корпусом через две уплотнительные прокладки, имеющий возможность поворота относительно оси штуцера на 360°. На оси ротора и перпендикулярно этой оси выполнены центральный и боковые каналы, обеспечивающие равномерную смазку ротора и пластин маслом от масляной системы двигателя (Патент RU №2358158. Опубл. 10.06.2009).
[5]Однако известный вакуумно-пластинчато-роторный насос предназначен для автомобильных двигателей и не предназначен для использования в сельском хозяйстве для поддержания вакуумметрического давления при машинном доении коров.
[6]Известен раздвижной лопастной роторно-вакуумный насос с корпусом 1, который имеет цилиндрическую внутреннюю камеру, и эксцентрично установленный в упомянутой внутренней камере ротор 2, у которого скользящие направляющие лопатки 4 расположены в подвижной лопасти и выталкиваются наружу в радиальном направлении, в котором насос ротора 2 имеет полость 11, впускной трубопровод 12, ротационные вставки 5, предусмотренные на одном конце машины, подшипники, распределительные каналы 15, расположенные вокруг полости 11 в роторе 2, насос, вводящий смазочный материал (Патент DE №3335188 (А1) 04.04. 1985).
[7]Однако известный раздвижной лопастной роторно-вакуумный насос не предназначен для использования в сельскохозяйственном оборудовании.
[8]Известно роторно-пластинчатое устройство, содержащее корпус, торцевые крышки, ротор с радиальными пазами и рабочими пластинами в них. Корпус снабжен внутренней вставкой, рабочая внутренняя поверхность которой выполнена овальной формы таким образом, что в поперечном сечении рабочей внутренней поверхности, проходящем через центр масс корпуса, параллельном его торцевым крышкам, в центре корпуса размещен сборный, из двух половин ротор, имеющий сквозные пазы для рабочих пластин и глухие пазы внутри ротора для противовесов. Противовесы соединены с рабочими пластинами посредством гибких сочленений, охватывающих втулки, установленные на гладких стержнях, пронизывающих пазы в стенках ротора. На выступающих за габариты ротора частях гладких стержней установлены втулки с возможностью их обкатывания по внутренним поверхностям вставок овальной формы, установленных в торцевых крышках. Внутри каждого противовеса размещены подпружиненные пластины с возможностью смещения их вдоль оси пазов противовесов, при этом масса рабочих пластин изначально превалирует над массой своих противовесов. Продольное сечение внутренней поверхности корпуса, внешней поверхности ротора и внешней поверхности каждой из рабочих пластин выполнено прямоугольной формы. Одна из торцевых крышек выполнена составленной из двух частей - неподвижной несущей части с пневмоцилиндрами и герметизирующей межлопастные объемы части с возможностью ее смещения вдоль оси ротора. В торцевых крышках и роторе на одинаковом удалении от главной оси устройства выполнены продувочные отверстия (Патент RU №2287062. Опубл. 10.11.2006).
[9]Однако несмотря на то, что известное изобретение относится к машиностроению, оно не предназначено для использования в аппаратах машинного доения коров.
[10]Известен вакуумный пластинчато-роторный насос, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми крышками, с впускным и выходным патрубками, размещенный на валу эксцентрично корпусу ротор, включающий расположенные в радиальных пазах рабочие пластины, причем зазоры между соединениями насоса уплотнены рабочей жидкостью, в котором рабочей жидкостью является вода, водой уплотнены зазоры между соединениями внутри насоса, а для подачи воды в насос и ее непрерывной циркуляции во время рабочего цикла в роторе выполнены торцевые кольцевые проточки, в одной из торцевых крышек корпуса расположены две взаимно перпендикулярные связанные между собой полости, причем первая полость перпендикулярна оси вращения ротора, связана перепускным каналом с одной из кольцевых проточек ротора и в ней установлен регулировочный винт, а во второй полости размещен конец ниппеля для подачи воды от источника (Патент RU №2195582. Опубл. 27.12.2002).
[11]Однако известный раздвижной лопастной роторно-вакуумный насос не предназначен для использования в сельскохозяйственном оборудовании.
[12]Известен пластинчато-роторный вакуумный насос, содержащий корпус с торцовыми крышками и окнами подвода и отвода рабочей среды, эксцентрично расположенный в корпусе ротор с пазами и размещенными в них пластинами, каждая из которых выполнена составной и состоит из двух равных по длине частей. Окна подвода и отвода рабочей среды имеют в середине перемычки, делящие их на две серповидные половинки, при этом перемычки располагаются по направлению вращения ротора (Патент RU №81776. Опубл. 27.03.2009).
[13]Однако известный пластинчато-роторный вакуумный насос предназначен лишь для использования в металлургической промышленности и не предназначен для использования в сельскохозяйственном машиностроении для аппаратом машинного доения коров.
[14]Известен вакуумный пластинчато-роторный насос, содержащий цилиндрический корпус с рабочей полостью, торцевую крышку, прокладку, входной штуцер, опорные подшипники, ротор, размещенный на валу эксцентрично корпусу по меньшей мере с тремя пластинами, расположенными в радиальных пазах ротора с возможностью радиального и осевого перемещения, причем в полости вала имеются центральный и боковой каналы, обеспечивающие циркуляцию смазки, в котором опорные подшипники между валом и крышкой и между валом и корпусом выполнены в виде подшипников качения, причем они установлены на пути циркуляции масла, а один из них между валом и крышкой выполнен большего размера (Патент RU №73923. Опубл. 10.06.2008).
[15]Однако известный насос не предназначен для его использования в аппаратах для машинного доения коров.
[16]Известен ротационно-вакуумный насос лопастного типа, содержащий приводной двигатель (1, 17), взаимодействующий с вакуумным лопастным насосом и камеру (2). Электродвигатель привода (1), в частности, с воздушным охлаждением или асинхронный двигатель с водяным охлаждением. При этом асинхронный двигатель с корпусом, который с цилиндром (18) образует пространство, в котором охлаждающая жидкость циркулирует (Патент AU №2013387156. Опубл. 11.12. 2015).
[17]Однако известное изобретение не предназначено для использования в машиностроении для сельского хозяйства, в частности для аппаратов машинного доения коров.
[18]Известен роторно-лопастной насос для создания вакуума, содержащий корпус, насосную камеру, ротор насоса, который может вращаться в корпусе насоса и имеющий по меньшей мере одну лопасть в роторе насоса, при этом электрический привод имеет электродвигатель (Патент US №2016010646 (А1) 14.01.2016).
[19]Однако известный роторно-лопастной насос для создания вакуума не предназначен для поддержания вакуумметрического давления в машинах для животноводства и кормопроизводства.
[20]Известна система охлаждения ротационных вакуумных насосов доильных установок, насос снабжен водяной рубашкой между его гильзой статора и корпусом и расширительной емкостью, которая снабжена термоизоляцией, расположена выше насоса, сообщена с водяной рубашкой посредством двух оборудованных кранами трубопроводов и имеет дополнительный трубопровод для подачи воды в молокопровод доильной установки (Патент RU №2206982. Опубл. 27.06.2003).
[21]Однако известная система охлаждения не предназначена для поддержания вакуумметрического давления.
[22]Известна рабочая лопатка пластинчато-роторного компрессора из износостойкого полимерного композиционного материала, выполненная в виде пластины с закругленной торцевой поверхностью скольжения из износостойкого полимерного композиционного материала определенного содержания (Патент RU №2430271. Опубл. 27.09.2011).
[23]Однако известная лопатка имеет достаточно большую степень износа в наивысшей точке закругления.
[24]Известен насос вакуумный УВД 10 000, содержащий корпус, боковые крышки, ротор, воздушную систему охлаждения (Электронный ресурс: http://38042.ru.all.biz/vakumnye-nasosy-uvd-10000-g713716).
[25]Однако известный вакуумный насос не предназначен для поддержания вакуумметрического давления путем дозированной подачей капель масла, сбора отработанного масла, повышения числа оборотов двигателя и линейной скорости.
[26]Известен вакуумный насос, включающий водяную рубашку, размещаемую между гильзой статора и корпусом, расширительную емкость, снабженную термоизоляцией, расположенную выше корпуса насоса, сообщенную с водяной рубашкой посредством двух оборудованных кранами трубопроводов и имеющую в корпусе насоса сливное отверстие, в котором сменная гильза статора имеет приливы с впускными и выпускными резьбовыми отверстиями и патрубками, а боковые крышки оборудованы кольцевыми буртами с уплотнениями (Патент RU №2265321. Опубл. 10.12.2005).
[27]Однако известный вакуумный насос не предназначен для использования в системах с низким вакуумом, а водяная рубашка не является энергоэффективной и энергосберегающей составляющей как сельскохозяйственного, так и коммунального оборудования.
[28]Задачей настоящего изобретения является разработка энергоэффективного и энергосберегающего насоса при использовании в системах низкого вакуума как в сельскохозяйственном, так и коммунальном оборудовании.
[29]Технический результат проявляется в повышении линейной скорости скольжения лопаток и числа оборотов ротора, герметизации зазоров между движущимися частями насоса, уменьшении потерь на трении, эффективном охлаждении рабочих поверхностей и снижении выбросов отработанного масла в атмосферу.
[30]Поставленная задача решается тем, что в насосе вакуумном пластинчато-роторном, содержащем корпус, ротор, лопатки в виде пластины, крышки, распределительную емкость, соединенную опосредованно с корпусом, патрубки, трубопроводы, уплотнения, ротор выполнен цилиндрическим, размещен в полости корпуса с эксцентриситетом по отношению к ее вертикальной оси, оснащен с торцевых сторон цапфами, кроме того, в нем выполнены продольные пазы, в которых с возможностью перемещения установлены лопатки, при этом цапфы ротора размещены в подшипниках, закрепленных в крышках и изолированных уплотнениями и крышками-заглушками, на одной из цапф закреплена крыльчатка, изолированная кожухом, кроме того, насос оснащен системой циркуляции масла, содержащей резервуар, не менее двух регулирующих клапанов, вихревого отделителя масла и трубопроводов, при этом резервуар внутри разделен перегородкой, в которой в верхней части выполнено переливное окно, а в нижней части резервуар оснащен выходным патрубком, каждый регулирующий клапан оборудован корпусом с двумя открытыми фигурными полостями, одна из которых оснащена седлом и соединена с центральным каналом, и над которым размещена диафрагма с установленной коаксиально седлу иглой, при этом на верхнем торце корпуса закреплена крышка, оснащенная патрубком, и установлен, с возможностью перемещения, регулировочный винт, оснащенный пружиной, установленной соосно игле, на нижнем торце закреплен посредством накидной гайки стакан конической формы, выполненный за одно целое с патрубком, при этом в стакане перед патрубком размещен фильтрующий элемент, кроме того, вихревой отделитель масла выполнен в виде цилиндрической емкости, соединенной посредством конического днища и патрубка с резервуаром, оснащенной входным патрубком, расположенным в верхней части тангенциально цилиндрической емкости, выходным патрубком, расположенным в крышке, закрепленной с противоположного коническому днищу конца, при этом входной патрубок соединен трубопроводом с нагнетающим патрубком корпуса.
[31]Целесообразно для повышения снижения потерь энергии на трение и уменьшения износа подшипники выполнить в виде подшипников качения.
[32]В варианте выполнения насоса для отведения излишнего тепла путем отвода воздуха от корпуса целесообразно кожух оснастить отверстиями.
[33]В варианте выполнения насоса, для визуализации количества масла в регулирующих клапанах стакан выполнить из прозрачного материала, а фильтрующий элемент из пористого материала.
[34]Настоящее изобретение поясняют подробным описанием и схемами, на которых:
[35]Фиг. 1 показывает общий вид насоса вакуумного пластинчато-роторного с разрезами, согласно изобретению;
[36]Фиг. 2 - разрез корпуса насоса по оси ротора, что и на фиг. 1;
[37]Фиг. 3 - главный вид в разрезе регулирующего клапана, то же, что на фиг. 1 и 2, в увеличенном масштабе.
[38]Насос вакуумный пластинчато-роторный (далее насос) содержит корпус 1, имеющий сквозную внутреннюю полость 2, с обеих сторон которой закреплены крышки 3, а также всасывающий 4 и нагнетающий 5 патрубки (Фиг. 1, 2). В полости корпуса 2 установлен ротор 6 цилиндрической формы с двумя цапфами 7, оснащенный продольными пазами 8, в которых установлены лопатки 9. Каждая лопатка 9 выполнена в виде пластины из композиционного материала. Лопатка имеет возможность свободно перемещаться в пазу 8 ротора 6. Цапфы ротора 7 установлены в подшипниках качения, закрепленных в крышках 3. При этом ось ротора смещена относительно оси полости 2 корпуса 1. На одной из цапф 7 ротора закреплена крыльчатка 10 для создания воздушного потока, отводящего излишнее тепло от корпуса 1 при работающем насосе. Крыльчатка 10 затворена кожухом 11, снабженным отверстиями (не показаны) для прохода воздуха. Внутренняя полость 2 корпуса 1 уплотнена в местах выхода цапф с помощью двух крышек-заглушек 12 и резиновых уплотнений 13.
[39]Кроме того, насос оснащен системой циркуляции масла, состоящей из резервуара 14, не менее двух регулирующих клапанов 15, вихревого отделителя масла 16 и трубопроводов 17…20. Резервуар 14 разделен перегородкой 21 с переливным окном 22.
[40]Каждый из упомянутых регулирующих клапанов 15 оборудован корпусом 23 с двумя открытыми фигурными полостями 24 и 25, расположенными с противоположных торцов (Фиг. 3). Фигурная полость 24 соединена с центральным каналом 26. В нижней части фигурной полости 24 над центральным каналом 26 установлено седло 27 клапана 15. Седло 27 выполнено в виде втулки с конической расточкой, расположенной с противоположной стороны от центрального канала 26. В корпусе 23 выполнен боковой канал 28, ось которого перпендикулярна оси центрального канала 26. Боковой канал 28 оснащен патрубком 29 для подачи масла в верхнюю фигурную полость 24. Верхняя фигурная полость 24 корпуса 23 затворена диафрагмой 30, в которой закреплена коническая игла 31, расположенная коаксиально седлу 27 клапана 15. На верхнем торце корпуса 23 закреплена крышка 32, имеющая возможность контакта с диафрагмой 30 для ее закрепления в торце корпуса 23. При этом между диафрагмой 30 образована в крышке 32 внутренняя закрытая полость 33, которая через патрубок 34 соединена с всасывающим трубопроводом 18 насоса (Фиг. 1). В крышке 32 установлен регулировочный винт 35 для ограничения хода иглы 31, оснащенный пружиной 36 сжатия. Регулированный винт 35 расположен соосно игле 31. Пружина 36 сжатия одним торцом имеет возможность контакта с верхней частью крышки 32 со стороны закрытой полости 33. Второй конец пружины 36 сжатия имеет возможность контакта с торцом иглы 31, которая соответственно имеет возможность контакта (поджатая) с седлом 27. На нижнем торце корпуса 23 закреплен накидной гайкой 37 стакан 38 конической формы. Стакан 38 выполнен за одно целое с патрубком 39, соединенным трубопроводом 19 с полостью 2 корпуса 1 (Фиг. 1, 3). При этом стакан 38 может быть выполнен из прозрачного материала.
[41]Внутри стакана 38 перед патрубком 39 размещен фильтрующий элемент 40, выполненный из пористого материала.
[42]Вихревой отделитель 16 масла выполнен в виде закрытой цилиндрической емкости с коническим днищем (Фиг. 1). При этом вихревой отделитель 16 масла оборудован входным патрубком 41, расположенным в верхней части емкости тангенциально цилиндру, выходным патрубком 42, расположенным в крышке, и патрубком 43 для слива масла, расположенным в нижней части днища. Входной патрубок 41 отделителя масла 16 соединен трубопроводом 20 с нагнетающим патрубком 5 корпуса 1 насоса.
[43]Насос вакуумный пластинчато-роторный используют следующим образом.
[44]К свободной цапфе 7 ротора 6 присоединяют электрический или иной привод вращения и вращают ротор (Фиг. 1-3). Лопатки 9 за счет центробежной силы выдвигаются по пазам 8 до упора во внутреннюю поверхность полости 2 корпуса 1. При этом пространство между ротором 6 и корпусом 1, ограниченное соседними лопатками, уменьшается при повороте от всасывающего 4 до нагнетающего 5 патрубков. Тем самым в зоне всасывающего патрубка 4 создается необходимый вакуум. Вакуум создается и в полости 24 клапана 15, что вызывает втягивание диафрагмы 30 до упора головки иглы 31 в регулировочный винт 35. Между иглой 31 и седлом 27 образуется зазор, в который масло из полости 24 через канал 28 протекает в полость 25, а затем через фильтрующий элемент 40 и патрубок 39 поступает в полость 2 корпуса насоса. Масло заполняет зазоры между движущимися частями во внутренней полости 2 и обеспечивает снижение трения и отвод тепла от трущихся поверхностей. Количество поступающего масла определяется зазором между иглой 31 и седлом клапана 27, который регулируется винтом 35. Излишек масла с потоком воздуха через нагнетающий патрубок 5 и входной патрубок 41 уносится в вихревой отделитель 16 масла. Тангенциальное расположение входного патрубка 41 обеспечивает придание потоку воздуха вращательного движения по нисходящей спирали. При этом на частицы масла в потоке одновременно воздействуют сила тяжести, центробежная сила и тангенциально направленная сила инерции, полученная во входном патрубке 41. Под воздействием этих сил частицы масла отбрасываются на стенки маслоотделителя, стекают в его нижнюю часть по патрубку 43, посредством переливного окна 22 сливаются в резервуар 14. При выключении насоса давление в полости 24 клапана 15 восстанавливается, пружина 36 прижимает иглу 31 к седлу 27 и подача масла прекращается.
[45]Предлагаемый насос вакуумный пластинчато-роторный является энергоэффективным и энергосберегающим при использовании в системах низкого вакуума как в сельскохозяйственном, так и коммунальном оборудовании.
[46]Кроме того, предлагаемый насос имеет достаточно высокий КПД и производительность за счет того, что имеет возможность повысить линейную скорость скольжения лопатки, число оборотов ротора.
[47]Предлагаемый насос позволяет осуществить герметизацию зазоров между движущимися частями насоса, уменьшение потери на трение.
[48]Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет воплотить в жизнь эффективное охлаждение рабочих поверхностей, снизить выброс отработанного масла в атмосферу.
