РОТОРНЫЙ НАСОС ВЫТЕСНЕНИЯ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЭМУЛЬСИЙ С ТВЕРДЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ, В ЧАСТНОСТИ, ЖИДКИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2014 года по МПК F04C2/356 F04C13/00 F04C14/28 

Настоящее изобретение относится к роторному насосу вытеснения для перекачивания эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ.

Из документа EP 1807624 B1 известен роторный насос вытеснения, который предназначен для перекачивания текучих, относительно вязких материалов в пищевой промышленности, химической и биохимической промышленности, медицинской промышленности и косметической промышленности. Примерами материалов, которые могут быть перекачаны таким роторным насосом вытеснения, являются йогурт, суп, соус, майонез, фруктовый сок, сыр, шоколад, краска, косметический крем и губная помада.

Теперь существует потребность в перекачке эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ. Такие жидкие взрывчатые вещества, например, применяются в горнодобывающей промышленности, в области прокладки туннелей и разработки карьеров, где такие жидкие взрывчатые вещества должны быть накачаны в полости и каналы в горных породах, где они инициируются для подрыва контролируемым образом.

Роторный насос вытеснения, описанный в документе EP 1807624 B1, не предназначен для перекачивания таких эмульсий с твердыми веществами. При перекачивании таких эмульсий с твердыми веществами роторным насосом вытеснения эмульсии с твердыми веществами собираются, накапливаются и уплотняются в некоторых зонах насоса, что увеличивает трение, дополнительно повышает давление и нагревает насос. Это приводит к снижению эффективности или даже к полному выходу из строя насоса. При перекачке жидких взрывчатых веществ, содержащих малые сферические компоненты, также называемые гранулами, именно эти гранулы собираются, накапливаются и уплотняются во многих местах этого насоса, что в дополнение к указанным выше недостаткам опасно для людей и окружающей среды. В наихудшем случае весь роторный насос вытеснения может взорваться, когда температура в пределах насоса повышается выше критической точки.

В настоящее время насосы, применяемые для перекачивания таких эмульсий с твердыми веществами и жидких взрывчатых веществ, имеют больший размер и более сложную конструкцию, что делает их применение в связи с эмульсиями с твердыми веществами и жидкими взрывчатыми веществами неудобным и дорогим и что ограничивает применение ситуациями, где доступно достаточно пространства для таких больших насосов.

Таким образом, целью изобретения является получение роторного насоса вытеснения типа "с выступающим ребром ротора, взаимодействующим с взаимодействующим пазом скребка", предусматривающего малый размер насоса и способность перекачивания эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ, эффективным и безопасным образом.

Эта цель достигнута роторным насосом вытеснения для перекачивания эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ, как определено в п.1 формулы изобретения.

Такие роторные насосы вытеснения содержат статор; ротор, конфигурированный для привода валом, причем ротор включает в себя часть по типу вала и радиально выступающее ребро, имеющее конфигурацию волнового диска; скребок, имеющий взаимодействующий паз заданной радиальной высоты и заданной осевой ширины, причем взаимодействующий паз взаимодействует с выступающим ребром ротора; при этом скребок поддерживается направляющей скребка таким образом, что он удерживается в окружном направлении и допускается возвратно-поступательное движение по существу в осевом направлении; корпус насоса, содержащий переднюю торцевую пластину и заднюю торцевую пластину, причем корпус насоса охватывает статор, ротор, скребок и направляющую скребка; при этом вал проходит через, по меньшей мере, заднюю торцевую пластину; при этом статор включает в себя в целом дугообразный, составляющий половину окружности первый элемент статора и в целом дугообразный, составляющий половину окружности второй элемент статора, причем первый и второй элементы статора примыкают друг к другу поперечно вдоль радиально-внешней опорной части, формируя канал статора, через который проходит выступающее в радиальном направлении ребро ротора, и образуют ограждение, которое окружает в целом дугообразную, составляющую половину окружности часть выступающего радиально ребра ротора; при этом статор, корпус насоса и скребок вместе с направляющей скребка образуют входную камеру и выходную камеру, причем скребок вместе с направляющей скребка формируют перегородку между входной камерой и выходной камерой, при этом входная камера и выходная камера имеют соответствующие впускное и выпускное отверстия; канал статора, проходящий от входной камеры до выходной камеры, причем ребро ротора вращается через входную камеру, канал статора, выходную камеру и паз скребка, при этом, по меньшей мере, часть торцевых поверхностей первого и второго элементов статора, расположенных в выходной камере, являются наклонными для образования тупоугольного перехода к внутренним поверхностям передней торцевой пластины и задней торцевой пластины.

При помощи такого роторного насоса вытеснения эмульсии с твердыми веществами, в частности жидкие взрывчатые вещества, могут перекачиваться эффективно и безопасно. Благодаря тупоугольному переходу, по меньшей мере, части торцевых поверхностей первого и второго элементов статора к внутренним поверхностям передней и задней торцевых пластин накопление материала, в частности накопление гранул вдоль кромок и в пазах, минимизируется, таким образом обеспечивая эффективную и безопасную работу роторного насоса вытеснения при перекачке эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ. Изобретателями было обнаружено, что главным образом гранулы накапливаются и уплотняются в пределах корпуса насоса, в частности в пределах выходной камеры, и такие гранулы в дополнение к забиванию корпуса насоса, в частности выходной камеры, создают неблагоприятный абразивный эффект.

Изобретатели данного роторного насоса вытеснения выполнили многочисленные разные модификации разных элементов роторных насосов вытеснения, пока не обнаружили, что роторный насос вытеснения по п.1 формулы изобретения может обеспечивать эффективное и безопасное перекачивание эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ.

Благодаря выходной камере, которая ограничена торцевыми поверхностями первого и второго элементов статора, образующих тупоугольный переход к внутренним поверхностям передней и задней торцевых пластин, корпусом насоса, скребком и направляющей скребка, накопление материала и уплотнение материала можно значительно уменьшить, что обеспечивает улучшенные характеристики потока материалов и, следовательно, эффективную и безопасную работу.

Согласно первому варианту осуществления изобретения тупой угол между торцевыми поверхностями первого и второго элементов статора и внутренними поверхностями передней торцевой пластины и задней торцевой пластины составляет 120-160°, в частности 140-160°. Эти углы продемонстрировали обеспечение особенно хорошего и ровного потока материала.

Согласно другому варианту осуществления изобретения вал проходит и через переднюю, и через заднюю торцевые пластины, которые с этой целью снабжены центральными отверстиями, и применены в целом трубчатые передний и задний корпусные элементы уплотнения, расположенные в выемках первого и второго элементов статора.

Эти корпусные элементы являются неподвижными и окружают вращающиеся вал/втулки вала.

Согласно другому варианту осуществления изобретения эти корпусные элементы уплотнения закрывают входную камеру и выходную камеру в направлении вала, таким образом, образуя часть границы входной камеры и выходной камеры.

Согласно другому варианту осуществления изобретения корпусные элементы уплотнения снабжены, по меньшей мере, одним пазом для снижения давления в пределах входной камеры и выходной камеры и для выпуска накопленного материала. Перекачиваемые эмульсии с твердыми веществами будут проходить через такой паз в промежуточное пространство между корпусными элементами уплотнения и валом/втулками вала, и накопление материала над корпусными элементами уплотнения может быть минимизировано.

Согласно другому варианту осуществления изобретения передняя и задняя втулки вала прикреплены к ротору, при этом передняя и задняя втулки вала расположены в пределах корпусных элементов уплотнения, и между вращающимися передней и задней втулками вала и неподвижными корпусными элементами уплотнения расположены уплотнительные элементы.

Такие уплотнительные элементы обеспечивают уплотнение между вращающимися передней и задней втулками вала и неподвижными корпусными элементами уплотнения. Однако эти уплотнительные элементы не полностью непроницаемы и позволяют компенсировать давление и прохождение определенного количества перекачиваемых эмульсий с твердыми веществами через уплотнительные элементы вперед из передней торцевой пластины и в заднем направлении из задней торцевой пластины, и они могут, таким образом, покидать корпус насоса.

В соответствии с очень компактным вариантом осуществления изобретения уплотнительные элементы располагают на внутренней стороне корпусных элементов уплотнения.

Согласно другому варианту осуществления изобретения уплотнительные элементы сформированы в виде трех уплотнительных колец с кромкой с двумя вставленными между ними опорными кольцами. Два уплотнительных кольца, которые расположены ближе к ротору, обеспечивают уплотнение в направлении наружу, и наиболее удаленное уплотнительное кольцо обеспечивает уплотнение снаружи внутрь.

Согласно другому варианту осуществления изобретения в целом трубчатый передний корпусной элемент уплотнения и в целом трубчатый задний корпусной элемент уплотнения имеют идентичную форму и размер.

Согласно другому варианту осуществления изобретения передняя и задняя втулки вала имеют также идентичную форму и размер.

Благодаря конструкции в зеркальном отображении переднего и заднего корпусов и, предпочтительно, также передней и задней втулок вала, достигнута общность частей, что содействует сокращению расходов и обеспечивает получение средства сброса давления на обоих концах вала.

Согласно другому варианту осуществления изобретения конец вала или передней втулки вала и/или переднего стопорного элемента, который прикрепляет переднюю втулку вала к валу, отступают от той передней торцевой пластины, которая снабжена центральным отверстием.

Изобретатели обнаружили, что в таком варианте осуществления изобретения накопление материала дополнительно снижается, и может быть достигнут сброс давления через передний уплотнительный элемент вперед. Также было обнаружено, что благодаря такому варианту осуществления изобретения недостаток, состоящий в накоплении материала и уплотнении материала между втулочным узлом и крышкой, которое происходит, когда конец вала на стороне передней крышки закрыт и удерживается втулкой, может надежно исключаться. Согласно другому эффекту этого варианта осуществления изобретения дополнительно достигается определенная степень удерживания нагрузки.

Согласно другому варианту осуществления изобретения применена предохранительная крышка, закрывающая конец вала или передней втулки вала и/или переднего стопорного элемента, при этом предохранительная крышка имеет выпускные отверстия, в частности радиально ориентированные выпускные отверстия, обеспечивающие прохождение эмульсий с твердыми веществами. Благодаря применению такой предохранительной крышки, повреждения, вызванные концом вращающегося вала, можно исключить. Эмульсия с твердыми веществами может проходить через выпускные отверстия, которые дополнительно содействуют исключению накопления материала внутри корпуса насоса.

Согласно другому варианту осуществления изобретения позади задней торцевой пластины расположен имеющий выемку распорный элемент, имеющий выпускные отверстия, в частности радиально ориентированные выпускные отверстия. Выпускные отверстия позволяют проходить через них эмульсии с твердыми веществами, что дополнительно уменьшает накопление материала и обеспечивает дополнительный сброс давления через задний уплотнительный элемент в заднем направлении.

Согласно другому варианту осуществления изобретения выпускные отверстия закрыты сетчатыми элементами, в частности посредством сетчатого предохранительного кольца. Таким образом, может быть достигнут выпуск эмульсий с твердыми веществами, при этом ущерб для людей, неумышленно вставивших их пальцы в отверстия и касающихся вращающегося вала или втулок вала, может быть исключен.

Согласно другому варианту осуществления изобретения скребок имеет общую форму пластины, в частности прямоугольной пластины со сформированным в ней взаимодействующим пазом. Кроме того, ширина скребка может соответствовать 65-75%, в частности 68-72%, ширины входной камеры и выходной камеры, измеренной от передней торцевой пластины до задней торцевой пластины корпуса насоса, таким образом, чтобы обеспечивать в крайних осевых положениях скребка достаточное расстояние между боковыми поверхностями скребка и передней и задней торцевыми пластинами корпуса насоса.

Изобретатели обнаружили, что благодаря скребку такой уменьшенной ширины накопление материала, в частности, между боковыми поверхностями скребка и передней и задней торцевыми пластинами корпуса насоса в угловых зонах, а также в сопрягаемых выемках в корпусе насоса можно значительно уменьшить, что способствует безопасной и эффективной работе насоса.

Согласно другому варианту осуществления изобретения скребок имеет общую форму пластины, в частности прямоугольной пластины со сформированным в ней взаимодействующим пазом. Боковые поверхности скребка могут быть наклонными относительно осевой плоскости с задней поверхностью скребка, ориентированной к выходной камере, имеющей меньшую площадь поверхности, чем передняя поверхность скребка, ориентированная к входной камере. Благодаря этому признаку эффект уплотнения эмульсий с твердыми веществами, в частности, в пространстве между боковыми поверхностями скребка и противостоящими частями передней и задней торцевых пластин корпуса насоса, в угловых зонах выходной камеры и в сопрягаемых выемках в корпусе насоса можно значительно уменьшить. Этот вариант осуществления изобретения дополнительно способствует безопасной и эффективной работе насоса.

Согласно другому варианту осуществления изобретения угол между боковыми поверхностями скребка и осевой плоскостью находится в пределах 20-60 градусов, в частности в пределах 30-40 градусов. Эти углы были признаны особенно предпочтительными.

Согласно другому варианту осуществления изобретения направляющая скребка имеет форму пластины или гильзы с выемкой, причем ширина выемки такова, что взаимодействующий паз скребка в его крайних осевых положениях находится в пределах этой выемки, таким образом, обеспечивая получение компактной и надежной конструкции скребка и направляющей скребка.

Согласно другому варианту осуществления изобретения направляющая скребка может быть снабжена ограничителями перемещения, определяющими крайние осевые положения скребка. Благодаря применению таких ограничителей перемещения пределы перемещения скребка могут быть точно ограничены, таким образом, предотвращая неправильное функционирование.

Согласно другому варианту осуществления изобретения направляющая скребка удерживается в пределах корпуса насоса между передней и задней торцевыми пластинами. С этой целью, по меньшей мере, одна из передней и задней торцевых пластин может быть снабжена сопрягаемой выемкой для удерживания направляющей скребка. Благодаря этим средствам направляющая скребка может удерживаться в ее оптимальном положении надежно и постоянно.

Согласно другому варианту осуществления изобретения скребок имеет радиально-внешний направляющий паз, который взаимодействует с соответствующей направляющей дорожкой направляющей скребка, и радиально-внутренний направляющий паз, взаимодействующий с соответствующими круговыми частями корпусных элементов уплотнения. Таким образом, скребок может удерживаться в окружном направлении, и обеспечивается возвратно-поступательное движение по существу в осевом направлении. Эта конфигурация особенно компактна и устойчива и требует только минимального количества используемых деталей.

Согласно другому варианту осуществления изобретения выбран материал скребка с температурой плавления ниже критической температуры перекачиваемого продукта. Если температура в пределах корпуса насоса повышается из-за забивания, работы всухую, механического заедания или по другой причине, то взаимодействующий паз в скребке, который сопрягается с ротором, будет деформироваться и увеличиваться, таким образом, снижая трение и предотвращая дополнительное увеличение давления и нагрева. Этот вариант осуществления изобретения способствует повышению безопасности работы насоса.

Настоящее изобретение также относится к применению насоса, как описано и определено выше, для перекачивания эмульсий с твердыми веществами любого вида, в частности для перекачивания жидких взрывчатых веществ. Как описано выше, изобретатели обнаружили, что насосом, имеющим конструкцию, определенную в прилагаемой формуле изобретения, такие трудные и опасные материалы могут перекачиваться безопасно и эффективно.

Изобретение теперь будет описано более подробно со ссылками на варианты его осуществления, описанные далее и показанные на прилагаемых чертежах.

Фиг.1 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей роторного насоса вытеснения согласно варианту осуществления изобретения, показывающий включенные в него детали;

Фиг.2 - вид в перспективе передней крышки, снабженной передним элементом статора/вкладышем роторного насоса вытеснения, показанного на фиг.1, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.3 - вид в перспективе скребка роторного насоса вытеснения, показанного на фиг.1, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.4 - вид в перспективе скребка роторного насоса вытеснения, показанного на фиг.1, согласно другому варианту осуществления изобретения; и

Фиг.5 - вид в перспективе роторного насоса вытеснения, показанного на фиг.1, в его смонтированном состоянии с удалением верхнего левого квадранта.

Термины "передний" и "задний/тыльный" следует понимать в связи с предстоящими фигурами относительно оси вала 8, термины "левый" и "правый" следует понимать в связи с предстоящими фигурами относительно оси вала 8 при взгляде сзади (по существу справа на фиг.1) вперед (по существу слева на фиг.1) вала 8, таким образом, что детали насоса, которые находятся относительно вала 8 на стороне, ближней к наблюдающему, на фиг.1 расположены "слева", и детали насоса, которые находятся относительно вала 8 на другой стороне относительно наблюдающего, на фиг.1 расположены "справа".

На фиг.1 показан весь роторный насос 2 вытеснения, содержащий насосную часть 4 или собственно насос 4 и опорную часть 6.

В правой части фиг.1 концевая часть вала 8 выступает от опорной части 6. Приводной двигатель, который не показан, обычно электродвигатель, служит для приложения вращающего момента к валу 8, будучи непосредственно или через сцепление соединенным с валом 8, или, например, соединенным посредством зубчатой передачи или шкива и т.д. Опорная часть 6 содержит корпус 10 опорной части, в котором могут быть расположены соответствующие роликовые подшипники (не показаны) для вала 8.

Корпус 10 опорной части имеет по существу цилиндрическую форму, и передний конец корпуса 10 опорной части окружен и зафиксирован крепежной рамой 12, которая имеет нижнюю крепежную пластину для установки всего роторного насоса 2 вытеснения на пригодном основании. На левой и правой сторонах части крепежной рамы 12 расположены установочные шпильки 14, отступающие от передней стороны крепежной рамы 12 вперед для взаимодействия с соответствующими отверстиями в распорном кольце 22 и трубчатым цилиндрическим корпусом 34 (описанным более подробно ниже) и жесткого соединения опорной части 6 и насосной части 4 друг с другом. Проходящая от середины до переднего конца часть вала 8 снабжена проходящими продольно пазами, которые взаимодействуют с соответствующими выступами дискообразного элемента 42 (описанного более подробно ниже), и, если это предусмотрено, с другими вращающимися деталями насосной части 4. Конец вала 8 сужается.

Дискообразный элемент 42 установлен с помощью шпонки на валу 8 и вращается вместе с валом 8. Далее дискообразный элемент 42 будет упоминаться как "диск 42". Вал 8 и диск 42 являются частью ротора. Диск 42 содержит радиально выступающее ребро, имеющее осевую толщину и заданный наружный диаметр. Ребро имеет заднюю поверхность и переднюю поверхность. Если следовать, например, кончиком пальца по передней поверхности вдоль линии круга наружного диаметра, то кончик пальца опишет кривую синусоидальную линию, видимую в радиальном направлении (необязательно строго в математическом смысле), совершая волновое движение относительно средней плоскости, пересекающей ось вала 8 под прямым углом. Вдоль круга на 360° существует два полных периода синусоидальной кривой, то есть сначала от абсолютно левой стороны на фиг.1 к абсолютно правой стороне на фиг.1 и назад. То же самое описание относительно передней поверхности также относится к задней поверхности. Для простоты эта волновая форма ребра диска 42 не изображена на фигурах.

Собственно насос 4, далее упоминаемый просто как "насос 4", содержит корпус 24 насоса, имеющий следующие основные части: трубчатый цилиндрический корпус 34, имеющий на его заднем конце круглую заднюю торцевую пластину (не видна на фиг.1), круглую переднюю торцевую пластину 56, гнездо/впускное отверстие 26 для впускной трубы, снабженное фланцем 28 впускного отверстия, и гнездо/выходное отверстие 30 для выпускной трубы, снабженное фланцем 32 выходного отверстия. Впускное и выходное отверстия 26, 30 приварены к трубчатому цилиндрическому корпусу 34.

Оси впускного и выходного отверстий 26 и 30 пересекаются под углом 90°. Соответственно, трубчатый цилиндрический корпус 34 имеет два отверстия, соответствующие диаметру впускного и выходного отверстий 26 и 30.

Корпус 22, торцевые пластины и впускное и выходное отверстия 26, 30 выполнены из нержавеющей стали.

Статор покрывает нижнюю половину внутренней части корпуса 24. Статор состоит из в целом дугообразного, составляющего половину окружности заднего элемента 40 статора и в целом дугообразного, составляющего половину окружности переднего элемента 48 статора, которые могут быть сформированы отдельно, как показано на фиг.1, или могут составлять единое целое, соответственно, с передней торцевой пластиной и задней торцевой пластиной. Элементы статора могут быть сформированы как вкладыши, зафиксированные в корпусе 24 насоса. Они могут быть выполнены из пластмассового материала, в частности из полиамида.

Как показано на фиг.2, передний элемент 48 статора примыкает его наружной поверхностью (термин "наружный" следует понимать относительно диска 42) к кольцевой внутренней поверхности 90 передней торцевой пластины 56. В радиальном сечении передний элемент 48 статора имеет L-образный профиль/реверсированный L-образный профиль с радиально ориентированной частью профиля, формирующей радиальную стенку 70 для ребра 42, и с ориентированной вдоль оси частью профиля, формирующей круговую стенку 68 для ребра 42. Соответственно, внутренний конец (термин "внутренний" следует понимать как противоположный термину "внешний", который указан выше) круговой стенки 68 формирует боковую опорную поверхность 74, которая примыкает в установленном состоянии к противоположной боковой опорной поверхности заднего элемента 40 статора.

Поверхность кольцевой стенки 68, которая ориентирована к оси вала, формирует нижнюю поверхность 76 канала статора, и внутренняя поверхность радиальной стенки 70 формирует боковую поверхность 78 канала статора.

Могут применяться соответствующие уплотнительные средства (не показаны), уплотняющие внешнюю поверхность 72 переднего элемента 48 статора относительно нижней половины внутренней части трубчатого цилиндрического корпуса 34.

После центрального отверстия 92 задней торцевой пластины 56 находится выемка в переднем элементе 48 статора, посредством чего вал 8 может проходить через центральное отверстие 92 и центральную выемку.

Верхняя левая концевая поверхность в целом дугообразного, составляющего половину окружности элемента 48, которая обозначена ссылочной позицией 80 на фиг.2, прямая и проходит горизонтально. Она формирует основание входной камеры 80.

Верхняя правая концевая поверхность в целом дугообразного, составляющего половину окружности элемента 48 содержит прямую горизонтальную концевую поверхность круговой стенки 68, формирующую прямую нижнюю часть 84 выходной камеры, и косую концевую поверхность радиальной стенки 70, формирующую наклонную переходную часть 82 выходной камеры к кольцевой внутренней поверхности 90 передней торцевой пластины 56.

Такое же описание, как и относительно переднего элемента 48 статора, подобным образом применимо к заднему элементу 40 статора. Вообще говоря, задний элемент 40 статора является зеркальным отображением переднего элемента 48 статора, и задний элемент 40 статора стыкуется его наружной поверхностью с кольцевой внутренней поверхностью задней торцевой пластины корпуса 24 насоса.

Как показано на фиг.1, в верхней части внутренней части корпуса 24 насоса расположены входная камера, смежная с впускным отверстием 26, и выходная камера, смежная с выходным отверстием 30. Входная камера расположена в верхнем левом квадранте внутренней части корпуса 24 насоса, который находится ближе к наблюдателю, на фиг.1, и выходная камера расположена в верхнем правом квадранте внутренней части корпуса 24 насоса, который расположен дальше от наблюдателя, на фиг.1.

Когда части собственно насоса 4 собраны, входная камера ограничена основаниями 80 для входной камеры элементов 40 и 48 статора, частями переднего и заднего корпусных элементов 50 и 36 уплотнения, расположенных в верхнем левом квадранте внутренней части корпуса 24 насоса, левыми частями скребка 44 и направляющей 46 скребка и внутренней поверхностью верхнего левого квадранта трубчатого цилиндрического корпуса 34.

Подобным образом, когда части собственно насоса 4 собраны, выходная камера ограничена прямыми основаниями 84 выходной камеры и наклонными переходными частями 82 элементов 40 и 48 статора, частями переднего и заднего корпусных элементов 50 и 36 уплотнения, расположенных в верхнем правом квадранте внутренней части корпуса 24 насоса, правыми частями скребка 44 и направляющей 46 скребка и внутренней поверхностью верхнего правого квадранта трубчатого цилиндрического корпуса 34.

Втулка диска 42 зажата посредством стопорного винта 44 в осевом направлении относительно задней втулки 38 вала и относительно передней втулки 52 вала, имеющей стопорную гайку. Вращающаяся задняя втулка 38 вала, когда части собственно насоса 4 собраны, расположена в заднем корпусном элементе 36 уплотнения, и подобным образом, вращающаяся передняя втулка 52 вала расположена в пределах переднего корпусного элемента 50 уплотнения.

На внутренней поверхности втулок 38 и 52 вала расположены уплотнительные средства. В самой простой форме такие уплотнительные средства могут быть выполнены в форме уплотнительного кольца или уплотнительной кромки. Такие уплотнительные средства могут также быть выполнены в форме трех имеющих кромки разнесенных друг от друга уплотнительных колец с двумя вставленными между ними опорными кольцами 112, как можно видеть в варианте выполнения роторного насоса 2 вытеснения на фиг.5.

Как можно видеть на фиг.1, и задний корпусной элемент 36 уплотнения, и передний корпусной элемент 50 уплотнения имеют идентичную форму и размер, и оба снабжены пазами, в частности, проходящими вдоль окружности пазами, которые позволяют компенсировать давление между пространствами внутри и снаружи корпуса 24 насоса, что облегчает очистку и позволяет перекачиваемому материалу проходить между корпусными элементами 50 и 36 уплотнения и втулками 38 и 52 вала и к уплотнениям, которые расположены между ними, и через них за пределы корпуса 24 насоса.

Кроме того, форма и размер задней втулки 38 вала и передней втулки 52 вала (за исключением стопорной гайки) идентичны таковым в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1.

Таким образом, номенклатура деталей уменьшается, что допускает соответствующее расположение уплотнений и в переднем, и в заднем направлениях от диска 42, что понижает затраты.

Скребок 44 имеет в целом конфигурацию прямоугольной пластины, но имеет взаимодействующий паз, с которым взаимодействует ребро диска 42.

Скребок может быть цельной деталью, в частности, выполненной из полиамида.

Как показано на фиг.3 и 4, между самой узкой частью сцепляющегося паза 96 и обращенной к выходной камере поверхностью 100 расположены изогнутые переходные части 98, которые можно видеть на фиг.3 и 4, а также обращенная к входной камере поверхность, которую можно видеть на фиг.1.

Осевой размер сцепляющегося паза 96 в его самой малой части только немного шире, чем осевой размер ребра диска 42, таким образом, что взаимодействующий паз 96 может быть расположен поверх ребра, при этом скребок 44 охватывает ребро. Наклонные переходные части 98 выполнены с учетом изогнутой или волнообразной конфигурации ребра, в отличие от плоской конфигурации.

Скребок 44 согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.3, а также скребок 44 согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.4, имеет уменьшенную ширину, как можно видеть по осевому размеру на фиг.1 на его переднем конце 102 (левая часть на фиг.3 и 4) относительно его заднего конца 102 (правая часть на фиг.3 и 4). В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3 и 4, ширина скребка 44 соответствует 68-72%, в частности 71%, расстояния между внутренними поверхностями передней торцевой пластины 56 и задней торцевой пластины.

Скребки 44 в вариантах осуществления изобретения, показанных на обеих фиг.3 и 4, имеют верхний направляющий паз 104, проходящий в осевом направлении вдоль радиально наружной поверхности, причем этот верхний направляющий паз 104 проходит между левой и правой верхними направляющими стенками, имеющими большую высоту в боковых частях и меньшую высоту в средней части. Соответствующий направляющий полоз направляющей 46 скребка (не показан) взаимодействует с верхним направляющим пазом 104.

Подобным образом, скребки 44 в вариантах осуществления изобретения, показанных на обеих фиг.3 и 4, имеют нижний направляющий паз 106 округленной вогнутой формы, причем этот нижний направляющий паз 106 взаимодействует с соответствующей круговой частью корпусных элементов 36 и 50 уплотнения.

Благодаря направляющим пазам 104 и 106 скребка 44 и соответствующему направляющему полозу направляющей 46 (не показан) и соответствующим круговым частям корпусных элементов 36 и 50 уплотнения становится возможным удерживание скребка 44 в направлении внешней окружности и совершение возвратно-поступательного движения по существу в осевом направлении.

Кроме того, могут быть применены ограничители перемещения, определяющие крайние осевые положения скребка 44, в частности в направляющей 46 скребка. Кроме того, направляющая 46 скребка, имеющая в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, форму части гильзы, имеет ориентированную к выходной камере поверхность, с которой стыкуется ориентированная к входной камере большая поверхность скребка 44, и, таким образом, также фиксирует скребок 44, противодействуя перемещению в окружном направлении.

Боковые поверхности 102 скребка 44 в обоих вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.3 и 4, наклонены относительно осевой плоскости, при этом угол к осевой плоскости находится в пределах 20-60 градусов, то есть в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, он составляет 50 градусов, и в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.4, он составляет 35 градусов.

В скребке 44, показанном на фиг.3, наклонные боковые поверхности 102 формируют плоскость, проходящую по всей радиальной высоте скребка 44, при этом в скребке 44, показанном на фиг.4, боковые поверхности 102 окружены в радиально-наружном направлении стенками 108 верхней поверхности и в радиально-внутреннем направлении стенками 110 нижней поверхности.

Благодаря уменьшению ширины скребка 44 и скошенным боковым поверхностям 102 эффект уплотнения материала в угловых зонах выходной камеры, в частности между боковыми поверхностями 102 и внутренними поверхностями передней и задней торцевых пластин значительно уменьшается, что способствует получению хорошего потока материалов и, таким образом, эффективной и надежной работе насоса.

Направляющая 46 скребка жестко установлена в корпусе 24 насоса, в частности между передней торцевой пластиной 56 и задней торцевой пластиной.

Как показано на фиг.2, по существу цилиндрическая опорная полость 94 сформирована в верхней части внутренней стороны передней торцевой пластины 56 над центральным отверстием 92, и эта опорная полость 94 удерживает и закрепляет направляющую 46 скребка, когда части собственно насоса 4 собраны. Подобным образом, опорная полость может быть расположена в задней торцевой пластине (показано на фиг.5).

Как показано на фиг.1, между передней поверхностью корпуса 10 опорной части/крепежной рамы 12 и задней торцевой пластиной корпуса 24 насоса расположены от заднего к переднему концу втулка 16 вала, заднее предохранительное кольцо 18, удерживающее кольцо 20 и распорное кольцо 22 с боковыми выпускными отверстиями.

В смонтированном состоянии насоса 2, которое можно видеть на фиг.5, материал, выходящий из корпуса 24 насоса в заднем направлении, в частности, посредством уплотнения между задним корпусным элементом 36 уплотнения и задней втулкой 38 вала, может выходить через эти боковые выпускные отверстия, при этом сетчатое заднее предохранительное кольцо 18 защищает пользователей от неумышленного касания вращающегося вала 8/втулки 16 вала.

На фиг.5 также можно видеть, что втулки 16 и 20 вала прикреплены друг к другу, и обе они жестко прикреплены к валу 8.

Кроме того, стопорный винт 54 проходит через переднюю втулку 52 вала со стопорной гайкой и зафиксирован в центральном отверстии вала 8 при помощи резьбы (не показана) на стопорном винте 54 и в центральном отверстии вала 8. Благодаря этой конфигурации передняя втулка 52 вала, диск 42, задняя втулка 38 вала и другая втулка 16 вала жестко прикреплены к валу 8 таким образом, что они вращаются вместе с валом 8.

Как можно также видеть на фиг.5, передний конец конфигурации вала, то есть передний конец передней втулки 52 вала со стопорной гайкой и стопорным винтом 54 выступает из центрального отверстия в передней торцевой пластине 56. Материал, выходящий из корпуса 24 насоса вперед, в частности, между вращающейся передней втулкой 52 вала и неподвижным передним корпусным элементом 50 уплотнения и уплотнением 112, расположенным между ними, может покидать насос 2 через радиальные выпускные отверстия в предохранительной крышке 64, которая расположена перед центральным отверстием передней торцевой пластины 56 и передней втулкой 52 вала, а также стопорным винтом 54, отступающим от этого центрального отверстия. Диаметр предохранительной крышки 64 несколько меньше диаметра передней торцевой пластины 56.

Как и радиальные выпускные отверстия в распорном кольце 22, радиальные выпускные отверстия в предохранительной крышке 64 закрыты от неумышленного доступа пользователем в радиальном направлении благодаря сетчатому предохранительному кольцу 62. Переднее предохранительное кольцо 62 соответствует по форме и размеру заднему предохранительному кольцу 18, что также способствует сокращению количества используемых деталей и, таким образом, снижению затрат.

Кроме того, применены установочные шпильки 58 и гайки 66 передней крышки для прочного и надежного прикрепления предохранительной крышки 64 к передней торцевой пластине 56 и передней торцевой пластины 56 к трубчатому цилиндрическому корпусу 34.

На фиг.5 хорошо видна задняя торцевая пластина 57, которая сформирована как единое целое с трубчатым цилиндрическим корпусом 34. Кроме того, можно видеть, что ребро диска 42 взаимодействует с взаимодействующим пазом скребка 44. В выемке верхнего левого квадранта на фиг.5 части деталей, находящиеся в этом квадранте, в частности впускное отверстие 26 и фланец 28 впускного отверстия, опущены. На фиг.5 не видны передний и задний элементы 40 и 48 статора.

На фиг.5 левая часть направляющей 46 скребка в форме гильзы опущена, и, таким образом, обращенную к входной камере поверхность скребка 44 и часть выходной камеры можно видеть в осевом направлении перед скребком 44 и за ним.

Кроме того, размер выходной камеры в осевом направлении можно видеть от передней нижней части (в осевом направлении) опорной выемки в передней торцевой пластине 56 до задней нижней части (в осевом направлении) опорной выемки в задней торцевой пластине 57 трубчатого цилиндрического корпуса 34.

При помощи роторного насоса 2 вытеснения, описанного со ссылками на фиг.1-5, который состоит из относительно небольшого количества частей, что делает его дешевым и простым в производстве, можно эффективно и безопасно перекачивать эмульсии с твердыми веществами любого вида, в частности жидкие взрывчатые вещества.

Список ссылочных позиций

2 - роторный насос вытеснения;

4 - насосная часть;

6 - опорная часть;

8 - вал;

10 - корпус опорной части;

12 - крепежная рама;

14 - установочные шпильки;

16 - втулка вала;

18 - заднее предохранительное кольцо;

20 - удерживающее кольцо;

22 - распорное кольцо;

24 - корпус насоса;

26 - впускное отверстие;

28 - фланец впускного отверстия;

30 - выходное отверстие;

32 - фланец выходного отверстия;

34 - трубчатый цилиндрический корпус;

36 - задний корпусной элемент уплотнения;

38 - задняя втулка вала;

40 - задний элемент статора/вкладыш;

42 - ротор;

44 - скребок;

46 - направляющая скребка;

48 - передний элемент статора/вкладыш;

50 - передний корпусной элемент уплотнения;

52 - передняя втулка вала со стопорной гайкой;

54 - стопорный винт;

56 - передняя торцевая пластина;

57 - задняя торцевая пластина;

58 - установочные шпильки;

60 - винты;

62 - сетчатое предохранительное кольцо;

64 - предохранительная крышка;

66 - гайки передней крышки;

68 - круговая стенка;

70 - радиальная стенка;

72 - внешняя поверхность;

74 - боковая опорная поверхность;

76 - нижняя поверхность канала статора;

78 - боковая поверхность канала статора;

80 - основание входной камеры;

82 - наклонная переходная часть выходной камеры;

84 - прямое основание выходной камеры;

86 - кольцевая установочная часть;

88 - отверстия;

90 - кольцевая внутренняя поверхность;

92 - центральное отверстие;

94 - опорная выемка;

96 - взаимодействующий паз;

98 - изогнутые переходные части;

100 - обращенная к выходной камере передняя поверхность;

102 - наклонные боковые поверхности;

104 - верхний направляющий паз;

106 - нижний направляющий паз;

108 - стенки верхней поверхности;

110 - стенки нижней поверхности;

112 - уплотнительные кольца с кромкой.

Изобретение относится к роторному насосу вытеснения для перекачивания эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ. Корпус (24) роторного насоса содержит переднюю торцевую пластину (56) и заднюю торцевую пластину. Корпус насоса охватывает статор (40, 48), ротор (42), скребок (44) и направляющую (46) скребка, вал (8), проходящий через, по меньшей мере, заднюю торцевую пластину. Статор включает в себя в целом дугообразный, составляющий половину окружности первый элемент (40) статора и в целом дугообразный, составляющий половину окружности второй элемент (48) статора. Статор, корпус насоса и скребок вместе с направляющей скребка ограничивают входную камеру и выходную камеру. По меньшей мере, часть торцевых поверхностей первого и второго элементов статора, находящихся в выходной камере, является наклонной, образуя тупоугольный переход к внутренним поверхностям передней торцевой пластины и задней торцевой пластины. Изобретение направлено на создание роторного насоса с малыми размерами, способного перекачивать эмульсии с твердыми веществами, в частности жидкие взрывчатые вещества, эффективным и безопасным способом. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Роторный насос (2) вытеснения для перекачивания эмульсий с твердыми веществами, в частности жидких взрывчатых веществ, причем роторный насос вытеснения содержит: статор (40, 48); ротор (42), сконфигурированный для привода валом (8), при этом ротор (42) включает в себя часть по типу вала и радиально выступающее ребро, имеющее конфигурацию волнового диска; скребок (44), имеющий взаимодействующий паз (96) заданной радиальной высоты и заданной осевой ширины, причем взаимодействующий паз (96) взаимодействует с выступающим ребром ротора (42); при этом скребок (44) поддерживается направляющей (46) скребка таким образом, что он удерживается в окружном направлении и допускается возвратно-поступательное движение по существу в осевом направлении; корпус (24) насоса, содержащий переднюю торцевую пластину (56) с внутренней поверхностью и заднюю торцевую пластину (57) с внутренней поверхностью, причем корпус (24) насоса охватывает статор (40, 48), ротор (42), скребок (44) и направляющую (46) скребка, причем вал (8) проходит, по меньшей мере, через заднюю торцевую пластину (57); при этом статор (40, 48) включает в себя в целом дугообразный, составляющий половину окружности первый элемент (40) статора и в целом дугообразный, составляющий половину окружности второй элемент (48) статора, причем первый и второй элементы (40, 48) статора имеют верхние торцевые поверхности (80; 82, 84), опирающиеся друг к другу сбоку вдоль радиально-внешней опорной части (74), формируя канал статора, через который проходит радиально выступающее ребро ротора (42), и образуя ограждение (68, 70), которое окружает в целом дугообразную, составляющую половину окружности часть радиально выступающего ребра ротора (42); статор (40, 48), корпус (24) насоса и скребок (44) вместе с направляющей (46) скребка образуют входную камеру и выходную камеру, скребок (44) вместе с направляющей (46) скребка формируют перегородку между входной камерой и выходной камерой, входная камера и выходная камера снабжены соответствующими входным и выходным отверстиями (26, 30); канал статора проходит от входной камеры до выходной камеры, ребро ротора (42) выполнено с возможностью вращения через входную камеру, канал статора, выходную камеру и паз (96) скребка (44), при этом, по меньшей мере, часть торцевых поверхностей первого и второго элементов (40, 48) статора, расположенная в выходной камере, является наклонной, при этом торцевые поверхности первого и второго элементов (40, 48) статора в выходной камере образуют тупоугольный переход к внутренним поверхностям передней торцевой пластины (56) и задней торцевой пластины (57), при этом вал (8) проходит через переднюю и заднюю торцевые пластины (56, 57), причем в центральных выемках первого и второго элементов (40, 48) статора расположены в целом трубчатые передний и задний корпусные элементы (36, 50) уплотнения; и при этом передняя и задняя втулки (38, 52) вала прикрепляются к ротору (42), при этом передняя и задняя втулки (38, 52) вала расположены внутри корпусных элементов (36, 50) уплотнения, при этом между вращающимися передней и задней втулками (38, 52) вала и неподвижными корпусными элементами (36, 50) уплотнения расположены уплотнительные элементы.

2. Насос по п.1, в котором тупой угол между торцевыми поверхностями первого и второго элементов (40, 48) статора и внутренними поверхностями передней торцевой пластины (56) и задней торцевой пластины составляет 120-160°, в частности 130-150°.

3. Насос по п.1 или 2, в котором корпусные элементы (36, 50) уплотнения ограничивают входную камеру и выходную камеру в направлении к валу (8).

4. Насос по п.3, в котором корпусные элементы (36, 50) уплотнения снабжены, по меньшей мере, одним пазом для выпуска накопленного материала.

5. Насос по п.1, в котором уплотнительные элементы расположены на внутренней стороне корпусных элементов (36, 50) уплотнения.

6. Насос по п.1, в котором уплотнительные элементы сформированы в виде трех имеющих кромки уплотнительных колец с двумя вставленными между ними опорными кольцами.

7. Насос по п.1, в котором в целом трубчатый передний корпусной элемент (36) уплотнения и в целом трубчатый задний корпусной элемент (50) уплотнения имеют идентичные форму и размер.

8. Насос по п.1, в котором конец вала (8) или передняя втулка (52) вала и/или передний стопорный элемент (54), прикрепляющий переднюю втулку (52) вала к валу (8), выступает из передней торцевой пластины (56).

9. Насос по п.8, в котором предусмотрена предохранительная крышка (64), закрывающая конец вала (8), или переднюю втулку (52) вала, и/или передний стопорный элемент (54), причем предохранительная крышка (64) имеет выпускные отверстия, в частности радиально ориентированные выпускные отверстия, допускающие прохождение эмульсии с твердыми веществами.

10. Насос по п.1, в котором позади задней торцевой пластины (57) расположен распорный элемент (22) с выемкой, имеющий выпускные отверстия, в частности радиально ориентированные выпускные отверстия, допускающие прохождение эмульсии с твердыми веществами.

11. Насос по п.9 или 10, в котором отверстия закрыты сетчатыми элементами (18, 62), в частности сетчатым предохранительным кольцом (18, 62).

12. Насос по п.1, в котором скребок (44) имеет общую форму пластины, в частности прямоугольной пластины, со сформированным в ней взаимодействующим пазом (96), причем ширина скребка (44) соответствует 65-75%, в частности 68-72%, ширины входной камеры и выходной камеры, измеренной от передней торцевой пластины (56) до задней торцевой пластины (57) корпуса (24) насоса, для обеспечения в крайних осевых положениях скребка (44) достаточного расстояния между боковыми поверхностями скребка (44) и передней и задней торцевыми пластинами (56, 57) корпуса (24) насоса.

13. Насос по п.1, в котором скребок (44) имеет общую форму пластины, в частности прямоугольной пластины, со сформированным в ней взаимодействующим пазом (96), причем боковые поверхности скребка (44) наклонены относительно осевой плоскости, при этом поверхность скребка (44), ориентированная к выходной камере, имеет меньшую площадь поверхности, чем поверхность скребка (44), ориентированная к входной камере, таким образом, снижая эффект уплотнения эмульсий с твердыми веществами в угловых зонах выходной камеры, причем угловые зоны, в частности, находятся между боковыми поверхностями скребка (44) и частями передней и задней торцевых пластин (56, 57), обращенными к боковым поверхностям скребка (44).

14. Насос по п.13, в котором угол между боковыми поверхностями скребка (44) и осевой плоскостью составляет 20-60°, в частности 30-40°.

15. Насос по п.1, в котором направляющая (46) скребка имеет форму пластины или гильзы с выемкой, при этом ширина выемки такова, что взаимодействующий паз (96) скребка (44) в его крайних осевых положениях находится в пределах выемки.

16. Насос по п.1, в котором направляющая (46) скребка имеет ограничители перемещения, определяющие крайние осевые положения скребка (44).

17. Насос по п.1, в котором направляющая (46) скребка удерживается в пределах корпуса (24) насоса между передней и задней торцевыми пластинами (56, 57).

18. Насос по п.17, в котором, по меньшей мере, одна из передней и задней торцевых пластин (56, 57) содержит сопрягаемую выемку (94), поддерживающую направляющую (46) скребка.

19. Насос по п.1, в котором скребок (44) имеет радиально-внешний направляющий паз (104), взаимодействующий с соответствующей направляющей дорожкой направляющей (46) скребка, и радиально-внутренний направляющий паз (106), взаимодействующий с соответствующими окружными частями корпусных элементов (36, 50) уплотнения, таким образом, удерживая скребок (44) в окружном направлении и допуская возвратно-поступательное движение по существу в осевом направлении.

20. Насос по п.1, в котором материал скребка (44) имеет температуру плавления ниже критической температуры перекачиваемой эмульсии с твердыми веществами.

21. Применение насоса по любому из предшествующих пунктов для перекачивания эмульсий с твердыми веществами, в частности для перекачивания жидких взрывчатых веществ.