ВАКУУМНЫЙ НАСОС Российский патент 2005 года по МПК A01J5/00 F04C29/04 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности для пластинчато-роторных вакуумных насосов, применяемых для машинного доения коров.

Техническое решение изобретения обусловлено изменением конструктивных элементов вакуумного насоса и связано со способом их водяного охлаждения. Отсутствие систем охлаждения у серийно выпускаемых вакуумных насосов приводит в процессе их работы к быстрому нагреванию корпуса насоса и боковых крышек до температуры 120°С и выше. Имеют место заклинивание ротора, обугливание пластин, снижается моторесурс, техническая и эксплуатационная надежность. Выделяемая от корпуса насоса теплота не используется для совершения полезной работы и рассеивается в окружающей среде.

Известные способы и технические решения по охлаждению вакуумных насосов и им подобным по технологическому процессу в других отраслях техники описаны в литературе, например:

1. Хамеев В.М. Термодинамические процессы и параметрические характеристики вакуумных насосов. «Наука», Новосибирск, 1986, 75 с.

2. Ярвуд Д.Ж. Техника высокого вакуума. Теория, практика, применение в промышленности и свойства материалов. М.-Л.: Колос, 1960, С.15.

3. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. - М.: Колос, 1984. - С.287-296.

4. А.С. СССР №1110935, F 04 С 18/356, Бюл. №32 от 30.08.84.

5. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л.: Колос, 1978. - С.486-495.

6. Насос вакуумный. Паспорт УВД 10.000А. ПС «Кургансельмаш», 1998. - 31 с.

Способ охлаждения пластинчато-ротарных вакуумных насосов доильных установок по источнику [1] предусматривает подачу эмульсионной смазки в рабочую полость насоса. Следует отметить, что указанный способ не дает объяснения техническому решению по его реализации. Кроме того, эмульсия уносится с нагнетаемым воздухом, загрязняя окружающую среду. Утилизация теплоты от корпуса насоса отсутствует.

Недостатком золотниковых вращательных насосов по источнику [2] является наличие проточной водяной системы охлаждения. Водяная рубашка охватывает не всю нагреваемую поверхность.

По источнику [3] известна принудительная система охлаждения двигателей внутреннего сгорания тракторов и автомобилей с применением центробежных насосов. При комплектовании двигателя сменными гильзами увеличиваются срок службы блока двигателя и экономическая эффективность. Однако при ремонте пластинчато-роторных вакуумных насосов предусматривается только растачивание гильзы статора под очередной ремонтный размер с последующей выбраковкой вместе с корпусом насоса. Конструкцией вакуумного насоса не предусмотрена отдельная сменяемая гильза статора и как таковая система охлаждения вцелом.

Ротационный компрессор по источнику [4] имеет охладительную рубашку с эластичной емкостью, гидравлически связанную с теплообменником. Эластичная емкость при взаимодействии с эксцентричным ротором представляет собой насос перистальтического типа, связывает принудительную, а не естественную (термосифонную) замкнутую циркуляцию охлаждающей жидкости через теплообменник. Т.е. затрачивается дополнительная энергия на привод ротора, а размещение эластичных емкостей в пазах статора роторного вакуумного насоса не целесообразно. Трение лопаток о них приведет к разрыву поверхностей эластичных емкостей. Изобретение относится к компрессоростроению и в представленном виде не может быть применено для охлаждения пластинчато-роторных вакуумных насосов.

По источнику [5] ротационные вакуумные насосы УВУ-60/45 имели в своей комплектации вентиляторы, обеспечивающие воздушное охлаждение корпуса насоса. Опыт использования воздушной системы охлаждения показал ее неэффективность. Корпус насоса и боковые крышки нагревались до температуры 120°С и выше. Такой же недостаток имеют насосы типа УВА, УВД, входящие в комплектацию всех отечественных доильных установок. Эти насосы не имеют даже воздушного охлаждения [6].

Прототипом данного изобретения является система охлаждения ротационных вакуумных насосов доильных установок, описанная по Патенту РФ №2206982, А 01 J 5/00, F 04 С 29/04, опубликованном БИ №18, 2003.

Система (способ) охлаждения ротационных вакуумных насосов доильных установок включает водяную рубашку, расположенную между гильзой статора и корпусом насоса, расширительную емкость, снабженную термоизоляцией и расположенную выше насоса. Расширительная емкость сообщена с водяной рубашкой посредством двух оборудованных кранами трубопроводов и трубопровода для последующей подачи воды на промывку доильной аппаратуры. В корпусе насоса предусмотрено сливное отверстие, закрытое пробкой.

Недостатком данной системы является отсутствие технического решения, необходимого для конструктивного оформления корпуса насоса, водяной рубашки и сменной гильзы статора для их совместного функционирования.

Задачей изобретения является техническое решение системы охлаждения ротационных вакуумных насосов, обеспечивающее увеличение моторесурса и КПД насоса на 30...40% и использование теплоты нагрева в полезных целях за счет термосифонного охлаждения сменной гильзы статора и боковых крышек.

Система охлаждения пластинчато-роторных вакуумных насосов доильных установок, включащая водяную рубашку, размещаемую между гильзой статора и корпусом, расширительную емкость, снабженную термоизоляцией и расположенную выше корпуса насоса, сообщенную с водяной рубашкой посредством двух оборудованных кранами трубопроводов и имеющимся в корпусе насоса сливным отверстием, обеспечивается тем, что сменная гильза статора и корпус имеют приливы с впускными и выпускными резьбовыми отверстиями и патрубками, а боковые крышки оборудованы кольцевыми буртами с уплотнениями.

На фиг. 1 представлен продольный разрез вакуумного насоса, на фиг.2 - разрез по сечению А-А.

Предлагаемое техническое решение включает корпус 1, сменную гильзу статора 2, патрубок 3, крышку 4, прилив 5, патрубок 6, боковые крышки 7, 8, ребра жесткости 9, ротор 10, лопатки 11, кольцевые бурты 12, 13, приливы 14, 15, расширительную емкость 16, гайки 17, 18, патрубки 19, 20, водяную рубашку 21, трубы 22, 23, каналы 24, 25, уплотнения 26, 27, прилив 28.

Вакуумный насос работает следующим образом. Он является главным энергетическим узлом доильной установки, так как работа доильных аппаратов происходит за счет создаваемого разрежения. Его уровень и стабильность определяют качество процесса доения. При вращении ротора 10 воздух от доильных аппаратов (на фиг.1, 2 не указаны) при помощи лопаток 11 через патрубок 3 откачивается в окружающую среду через патрубок 6. Одновременно термосифонная система охлаждения, включающая расширительную емкость 16, трубы 22, 23, патрубки 19, 20, водяную рубашку 21, заполнена водой. Герметизация водяной рубашки 21 от внутренней полости сменной гильзы статора 2 (далее по тексту - гильза) и корпуса насоса 1 обеспечена следующим образом. Гильза 2 имеет приливы 14, 15 с резьбовыми отверстиями, в которые с использованием льняной намотки, пропитанной суриком, ввернуты патрубки 3, 6. Эти же патрубки одновременно ввернуты в резьбовые отверстия приливов 5, 28, расположенных на корпусе насоса 1, с использованием льняной намотки и поджатием гайками 17, 18. Гильза 2 в сочленении с боковыми крышками 7, 8 и водяная рубашка 21 в сочленении с буртами 12,13 имеют уплотнения 26, 27. Аналогично герметизация водяной рубашки 21 с корпусом 1 и трубами 22, 23 обеспечивается патрубками 19, 20. Кольцевые бурты 12, 13 обеспечивают фиксированное положение гильзы 2 при сборке и в процессе работы насоса. Фиксация боковых крышек 7, 8 с корпусом 1 осуществляется болтами при помощи резьбовых отверстий, размещенных в ребрах жесткости 9. Крышка 4 соединена с крышкой 8 болтами через резьбовые отверстия. Смазка трущихся поверхностей осуществляется аналогично насосам типа УВА, УВД через каналы 24, 25.

Преимуществом предлагаемого технологического решения, как и прототипа, является использование теплоты, образующейся от трения лопаток 11 о гильзу 2, для нагрева воды, используемой для технологических целей. Снижение температуры гильзы 2 приведет к улучшению процесса смазки трущихся поверхностей за счет увеличения вязкости масла, уменьшению их износа, повышению моторесурса насоса, повышению стабильности вакуумного режима и качества доения. После выхода сменной гильзы 2 в процессе эксплуатации за пределы ремонтных размеров и ее замены на другую появляется возможность оставить для дальнейшей эксплуатации (без замены) основные базисные детали, такие как корпус 1, ротор 10, боковые крышки 7, 8. Этим обеспечивается снижение материальных затрат на восстановление и ремонт вакуумных насосов. Известные вакуумные насосы типа УВА, УВД после выхода цилиндрической поверхности за пределы ремонтных размеров восстановлению не подлежат и выбраковываются в целом.

Источники информации

1. Хамеев В.М. Термодинамические процессы и параметрические характеристики вакуумных насосов. «Наука», Новосибирск, 1986, 75 с.

2. Ярвуд Д.Ж. Техника высокого вакуума. Теория, практика, применение в промышленности и свойства материалов. М. - Л.: Колос, 1960, С.15.

3. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. - М.: Колос, 1984. - С.287-296.

4. А.С. СССР №1110935, F 04 С 18/356, Бюл. №32 от 30.08.84.

5. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л.: Колос, 1978. - С.486-495.

6. Насос вакуумный. Паспорт УВД 10.000А. ПС «Кургансельмаш», 1998. - 31 с.

7. Патент РФ №2206982, А 01 J 5/00, F 04 С 29/04, опубликован Бюллетень №18, 2003.

Изобретение относится к устройствам для животноводства, в частности для охлаждения пластинчато-роторных вакуумных насосов доильных установок. В вакуумном насосе между сменной гильзой статора и корпусом насоса размещена водяная рубашка, соединенная двумя патрубками с расширительной емкостью. Оборудование вакуумного насоса сменной гильзой статора обеспечивает снижение материальных затрат на восстановление и ремонт вакуумных насосов. 2 ил.

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 имеющей в корпусе насоса сливное отверстие, отличающийся тем, что сменная гильза статора имеет приливы с впускными и выпускными резьбовыми отверстиями и патрубками, а боковые крышки оборудованы кольцевыми буртами с уплотнениями.