RU56500U1

RU56500U1 - VACUUM PUMP (OPTIONS)

Info

Publication number: RU56500U1
Application number: RU2005125164/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Бузаев; Александр Михайлович Бурдин; Виталий Евгеньевич Майоров; Николай Анатольевич Хорьков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "УСПТК-Пожгидравлика"
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2006-09-10

Abstract

Использование: относится к вакуумной технике, а именно к конструкциям вакуумных пластинчато-роторных насосов. Задача: повышение надежности вакуумного насоса в условиях возможного попадания в него воды при работе, а также создание вакуумного насоса с электроприводом при обеспечении минимальных габаритных размеров и массы. Сущность: Вакуумный насос с электроприводом, содержащий корпус с всасывающим и выхлопным патрубками, торцевые крышки, концентрично размещенную в корпусе гильзу с всасывающим и выпускным окнами, совмещенными с соответствующими патрубками корпуса, эксцентрично размещенный в гильзе ротор с подвижно установленными пластинами, вал которого уплотнен манжетами, согласно изобретению, пластины выполнены из стеклотекстолита. Кроме того, гильза, ротор и торцевые крышки выполнены из коррозионностойкой, термически упрочняемой стали, рабочие кромки уплотнительных манжет установлены со стороны ротора и поддерживаются от выворачивания защитными конусами. Насос дополнительно снабжен электронным блоком управления и электрическим датчиком заполнения. Также для достижения поставленной задачи в вакуумном насосе с электроприводом, согласно изобретению, в качестве электропривода используется автомобильный стартер. Кроме того, электропривод выполнен встроенным в виде моноблока с вакуумным насосом, причем ротор насоса и якорь двигателя имеют общую опору.Usage: relates to vacuum equipment, namely, to the designs of vacuum rotary vane pumps. Objective: to increase the reliability of the vacuum pump in the event of possible ingress of water into it during operation, as well as the creation of a vacuum pump with electric drive while ensuring minimum overall dimensions and weight. SUBSTANCE: electrically driven vacuum pump, comprising a housing with suction and exhaust pipes, end caps, a sleeve concentrically placed in the housing with a suction and exhaust windows combined with corresponding housing pipes, an rotor with movably mounted plates eccentrically located in the sleeve, the shaft of which is sealed by cuffs according to the invention, the plates are made of fiberglass. In addition, the sleeve, the rotor and the end caps are made of corrosion-resistant, thermally hardened steel, the working edges of the sealing lips are installed on the rotor side and are supported from being turned out by protective cones. The pump is additionally equipped with an electronic control unit and an electric fill sensor. Also, to achieve the task in a vacuum pump with an electric drive, according to the invention, an automobile starter is used as an electric drive. In addition, the electric drive is built in the form of a monoblock with a vacuum pump, and the pump rotor and the motor armature have a common support.

Description

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к конструкциям вакуумных пластинчато-роторных насосов, и может быть использовано в изделиях, использующих двигатели внутреннего сгорания и требующих при своем функционировании заполнения рабочих полостей водой из открытого водоема при уровне воды ниже уровня заполняемой емкости, например, в насосных установках пожарных автоцистерн для водозаполнения всасывающих рукавов и пожарного насоса.The invention relates to a vacuum technique, namely, to designs of vacuum rotary vane pumps, and can be used in products using internal combustion engines and requiring the operation of filling working cavities with water from an open reservoir at a water level below the level of the filled tank, for example, pump installations of fire tankers for water filling the suction hoses and the fire pump.

Известен пластинчатый вакуумный насос, применяемый фирмой Sides (Франция) для заливки пожарных насосов (Вакуумные системы современных пожарных машин. Серия 9 //Машины и оборудование для коммунального хозяйства», Вып.2. М, 1981 г., с.14-15). Насос состоит из корпуса с крышками, в котором установлен ротор с пластинами, и содержит всасывающий и выпускной патрубки. Насос приводится во вращение от вала центробежного насоса через фрикционную передачу.Known vane vacuum pump used by the company Sides (France) for filling fire pumps (Vacuum systems of modern fire engines. Series 9 // Machines and equipment for public utilities ", Issue 2. M, 1981, p.14-15) . The pump consists of a housing with covers, in which a rotor with plates is installed, and contains a suction and exhaust pipe. The pump is driven in rotation from the shaft of the centrifugal pump through a friction gear.

Известен вакуумный насос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, торцевые крышки, концентрично размещенную в корпусе гильзу с всасывающим и выпускным окнами, совмещенными с соответствующими патрубками корпуса, эксцентрично размещенный в гильзе ротор с подвижно установленными пластинами (авторское свидетельство №1800114). Гильза насоса выполнена из высокопрочного чугуна, а пластины из текстолита. Привод осуществляется от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. 'Указанная конструкция вакуумного насоса выбрана заявителем в качестве прототипа.A known vacuum pump containing a housing with a suction and discharge nozzles, end caps, a sleeve concentrically placed in the housing with a suction and exhaust windows combined with the corresponding housing nozzles, a rotor eccentrically placed in the sleeve with movably mounted plates (copyright certificate No. 1800114). The pump sleeve is made of ductile iron and the plates are made of textolite. The drive is from an electric motor or internal combustion engine. 'The specified design of the vacuum pump selected by the applicant as a prototype.

Недостатком прототипа является то, что пластины из текстолита не обладают достаточной прочностью, а, кроме того, имеют высокую гигроскопичность, что приводит к изменению размеров (разбуханию) пластин при возможном попадании воды в насос, что, в свою очередь, может привести к заклиниванию насоса.The disadvantage of the prototype is that the plates made of textolite do not have sufficient strength, and, in addition, have high hygroscopicity, which leads to a change in the size (swelling) of the plates with the possible ingress of water into the pump, which, in turn, can lead to jamming of the pump .

Применение автономного электродвигателя постоянного тока в обычном исполнении значительно увеличивает габаритные размеры насоса и массу.The use of a stand-alone DC motor in conventional design significantly increases the overall dimensions of the pump and weight.

Технической задачей предполагаемого изобретения является повышение надежности вакуумного насоса в условиях возможного попадания в него воды при работе, а также создание вакуумного насоса с электроприводом при обеспечении минимальных габаритных размеров и массы.The technical task of the proposed invention is to increase the reliability of the vacuum pump in the event of possible ingress of water into it during operation, as well as the creation of a vacuum pump with electric drive while ensuring minimum overall dimensions and weight.

Для достижения поставленной задачи в вакуумном насосе с электроприводом, содержащем корпус с всасывающим и выхлопным патрубками, торцевые крышки, концентрично размещенную в корпусе гильзу с всасывающим и выпускным окнами, совмещенными с соответствующими патрубками корпуса, эксцентрично размещенный в гильзе ротор с подвижно установленными пластинами, вал которого уплотнен манжетами, согласно изобретению, пластины выполнены из стеклотекстолита.To achieve this goal in an electric vacuum pump containing a housing with suction and exhaust pipes, end caps, a sleeve concentrically placed in the housing with a suction and exhaust windows aligned with the corresponding housing pipes, a rotor with movably mounted plates eccentrically placed in the sleeve, the shaft of which sealed with cuffs, according to the invention, the plates are made of fiberglass.

Кроме того, гильза, ротор и торцевые крышки выполнены из коррозионностойкой, термически упрочняемой стали, рабочие кромки уплотнительных манжет установлены со стороны ротора и поддерживаются от выворачивания защитивши конусами. Насос дополнительно снабжен электронным блоком управления и электрическим датчиком заполнения.In addition, the sleeve, the rotor and the end caps are made of corrosion-resistant, thermally hardened steel, the working edges of the sealing lips are installed on the rotor side and are supported from being turned out by protecting cones. The pump is additionally equipped with an electronic control unit and an electric fill sensor.

Также для достижения поставленной задачи в вакуумном насосе с электроприводом, согласно изобретению, в качестве электропривода используется автомобильный стартер. Кроме того, электропривод выполнен встроенным в виде моноблока с вакуумным насосом, причем ротор насоса и якорь двигателя имеют общую опору.Also, to achieve the task in a vacuum pump with an electric drive, according to the invention, an automobile starter is used as an electric drive. In addition, the electric drive is built in the form of a monoblock with a vacuum pump, and the pump rotor and the motor armature have a common support.

Выполнение пластин из стеклотекстолита с очень малым водопоглощением и с более высокой, по сравнению с обычным текстолитом, прочностью позволяет увеличить прочность пластин и предотвратить их разбухание и, как следствие, заклинивание в условиях возможного попадания воды в насос, а, следовательно, увеличить надежность работы насоса.The performance of fiberglass plates with very low water absorption and higher strength compared to conventional textolite allows to increase the strength of the plates and prevent them from swelling and, as a result, jamming under conditions of possible water ingress into the pump, and, therefore, increase the reliability of the pump .

Выполнение гильзы, ротора и торцевых крышек из коррозионностойкой, термически упрочняемой стали способствует предотвращению коррозии, уменьшению износа рабочих поверхностей, а, следовательно, увеличению срока службы насоса.The execution of the liner, rotor and end caps of corrosion-resistant, heat-hardened steel helps to prevent corrosion, reduce wear on working surfaces, and, consequently, increase the life of the pump.

Кроме того, уплотнительные манжеты установлены таким образом, что уплотнительные кромки манжет расположены со стороны ротора, что препятствует попаданию воды в подшипниковые опоры ротора при попадании воды в насос. При этом такая установка манжет практически не влияет на необходимый уровень создаваемого разрежения, а установленный со стороны подшипника защитный конус предохраняет рабочую кромку манжеты от выворачивания.In addition, the sealing cuffs are installed in such a way that the sealing lips of the cuffs are located on the rotor side, which prevents water from entering the bearings of the rotor when water enters the pump. At the same time, such installation of the cuff practically does not affect the required level of the created vacuum, and the protective cone installed on the side of the bearing protects the working edge of the cuff from turning out.

Установка электронного блока управления и электрического датчика заполнения обеспечивает автоматическое отключение вакуумного насоса по окончании заполнения изделия водой, что позволяет облегчить управление. Кроме того, электронный блок управления обеспечивает защиту электропривода от перегрузки и перегрева, а также позволяет следить за текущим состоянием процесса заполнения и информирует оператора о наличии и характере неисправности.The installation of an electronic control unit and an electric filling sensor provides automatic shutdown of the vacuum pump after filling the product with water, which makes it easier to control. In addition, the electronic control unit protects the drive from overload and overheating, and also allows you to monitor the current state of the filling process and informs the operator about the presence and nature of the malfunction.

Малое время работы вакуумного насоса при заполнении рабочего объема изделия (при водозалолнении пожарного насоса время одного цикла не превышает 1 мин.) позволяет использовать для его привода форсированный электродвигатель, например, автомобильный стартер. Использование в качестве электродвигателя автомобильного стартера позволяет значительно уменьшить габариты вакуумного насоса, а также его массу при достаточной мощности.The short operating time of the vacuum pump when filling the working volume of the product (when filling the fire pump with one cycle time does not exceed 1 min.) Allows you to use a forced motor, for example, a car starter, to drive it. Using a car starter as an electric motor can significantly reduce the dimensions of the vacuum pump, as well as its weight with sufficient power.

Конструктивное исполнение насоса в виде моноблока с электроприводом, в котором ротор и якорь двигателя имеют общую опору, позволяет выполнить наиболее компактное изделие.The design of the pump in the form of a monoblock with an electric drive, in which the rotor and the motor armature have a common support, allows you to make the most compact product.

Патентные исследования не выявили устройств, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанное устройство соответствует критерию "новизна".Patent studies have not identified devices characterized by the claimed combination of features, therefore, we can assume that the specified device meets the criterion of "novelty."

Использование совокупности отличительных признаков также не известно, что говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".The use of a combination of distinctive features is also not known, which indicates compliance with the criterion of "inventive step".

Кроме того, предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение, в частности, в насосных установках пожарных автоцистерн для водозалолнения всасывающих рукавов и пожарного насоса, т.е. характеризуется критерием "промышленная применимость".In addition, the proposed device can be manufactured on an industrial scale and will find application, in particular, in pumping units of fire tankers for water filling of suction hoses and a fire pump, i.e. characterized by the criterion of "industrial applicability".

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вакуумный насос, на фиг.2 - поперечный разрез по вакуумному насосу, на фиг.3 - установка уплотнительной манжеты, на фиг.4 - электронный блок управления, на фиг.5 - датчик заполнения.The essence of the claimed technical solution is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a vacuum pump, Fig. 2 is a cross section through a vacuum pump, in Fig. 3 is an installation of a sealing collar, in Fig. 4 is an electronic control unit, in Fig. 5 - fill sensor.

Вакуумный насос с электроприводом (фиг.1, 2) содержит корпус 3 с всасывающим 7 и выхлопным 8 патрубками, торцевые крышки 1 и 4, концентрично размещенную в корпусе гильзу 11с всасывающим и выпускным окнами, совмещенными с соответствующими патрубками корпуса, эксцентрично размещенный в гильзе ротор 10 с подвижно установленными пластинами 9. Вал ротора уплотнен манжетами 14 (фиг.3), рабочие кромки которых установлены со стороны ротора 10 и поддерживаются от выворачивания защитными конусами 13.The electric vacuum pump (Figs. 1, 2) comprises a housing 3 with a suction 7 and 8 exhaust pipes, end caps 1 and 4, a sleeve 11 with a suction and exhaust windows concentrically placed in the housing, combined with the corresponding housing pipes, rotor eccentrically placed in the sleeve 10 with movably mounted plates 9. The rotor shaft is sealed with cuffs 14 (Fig. 3), the working edges of which are mounted on the side of the rotor 10 and are supported from being turned out by the protective cones 13.

Пластины 9 выполнены из стеклотекстолита.Plate 9 is made of fiberglass.

Гильза 11, ротор 10 и торцевые крышки 1 и 4 выполнены из коррозионностойкой, термически упрочняемой стали с твердостью рабочих поверхностей не менее НКСэ40, например, стали марок 20Х13, 40Х13, 95Х18 с объемной закалкой, или из коррозионностойкой стали типа 12Х13 с обеспечением поверхностной твердости рабочих поверхностей за счет цементации.The sleeve 11, the rotor 10 and the end caps 1 and 4 are made of corrosion-resistant, thermally hardened steel with a hardness of working surfaces of at least NKSe40, for example, steel grades 20X13, 40X13, 95X18 with volume hardening, or stainless steel of type 12X13 providing surface hardness of workers surfaces due to cementation.

Кроме того, электропривод выполнен встроенным в виде моноблока с вакуумным насосом. При этом одной из опор якоря 6 электродвигателя является опора ротора 10 насоса.In addition, the electric drive is built in the form of a monoblock with a vacuum pump. In this case, one of the supports of the motor armature 6 is the support of the pump rotor 10.

Насос дополнительно снабжен электронным блоком управления и электрическим датчиком заполнения.The pump is additionally equipped with an electronic control unit and an electric fill sensor.

Электронный блок управления (фиг.4) выполняет функции управления работой электропривода, защиты электропривода и индикации текущего состояния процесса водозаполнения.The electronic control unit (figure 4) performs the functions of controlling the operation of the electric drive, protecting the electric drive and indicating the current state of the water filling process.

Тумблер 15 «Питание» служит для подачи питания к цепям управления вакуумным насосом.The toggle switch 15 "Power" is used to supply power to the control circuit of the vacuum pump.

Тумблер 16 «Режим» служит для изменения режима работы системы - автоматического или ручного.Toggle switch 16 "Mode" is used to change the operating mode of the system - automatic or manual.

Кнопка «Пуск» служит для включения двигателя вакуумного насоса.The “Start” button is used to turn on the engine of the vacuum pump.

Кнопка «Стоп» служит для выключения двигателя вакуумного насоса и для снятия блокировки после загорания индикатора «Не норма».The “Stop” button is used to turn off the vacuum pump engine and to release the lock after the “Not normal” indicator lights up.

Кабели 17 и 18 служат для соединения блока управления, соответственно, с двигателем вакуумного насоса и с датчиком заполнения.Cables 17 and 18 are used to connect the control unit, respectively, with the engine of the vacuum pump and with the filling sensor.

Световые индикаторы 19 предназначены для визуального контроля за состоянием процесса водозаполнения.Light indicators 19 are intended for visual monitoring of the state of the water filling process.

Электрический датчик заполнения (фиг.5) предназначен для подачи сигнала в блок управления о завершении процесса водозаполнения. Датчик представляет собой электрод 21, установленный через изолятор 20 в верхней точке внутренней полости заполняемого изделия.The electric filling sensor (Fig. 5) is designed to supply a signal to the control unit to complete the water filling process. The sensor is an electrode 21 mounted through an insulator 20 at the upper point of the internal cavity of the filled product.

Вакуумный насос работает следующим образом.The vacuum pump operates as follows.

Привод насоса осуществляется от электродвигателя 5.The pump is driven by an electric motor 5.

Пуск вакуумного насоса обеспечивается нажатием кнопки «Пуск» на блоке управления. При вращении ротора 10 пластины 9 под действием центробежных сил прижимаются к цилиндрической поверхности гильзы 11, образуя замкнутые рабочие полости. При прохождении через область всасывающего окна каждая полость захватывает порцию воздуха и перемещает ее к выхлопному окну. Движение воздуха из всасывающего The start-up of the vacuum pump is provided by pressing the "Start" button on the control unit. When the rotor 10 rotates, the plates 9 are pressed against the cylindrical surface of the sleeve 11 by the action of centrifugal forces, forming closed working cavities. When passing through the area of the suction window, each cavity captures a portion of air and moves it to the exhaust window. The movement of air from the suction

окна в рабочую полость происходит за счет увеличения объема полости при повороте ротора до тех пор, пока следующая пластина не отсечет полость от всасывающего окна. При дальнейшем повороте происходит сжатие воздуха и выбрасывание его через выхлопное окно.windows in the working cavity occurs due to an increase in the volume of the cavity when the rotor is rotated until the next plate cuts the cavity from the suction window. With a further turn, air is compressed and thrown out through the exhaust window.

Смазка трущихся поверхностей осуществляется маслом, которое подается в полость насоса из бачка 12 за счет разрежения, создаваемого насосом. Расход масла определяется жиклером 2.The lubrication of rubbing surfaces is carried out by oil, which is fed into the pump cavity from the tank 12 due to the vacuum created by the pump. Oil consumption is determined by jet 2.

По окончании заполнения рабочей полости изделия водой изменяется электрическое сопротивление между электродом 21 датчика заполнения и корпусом 22 изделия. Изменение сопротивления фиксируется блоком управления, в котором формируется сигнал на отключение электродвигателя вакуумного насоса.Upon completion of filling the working cavity of the product with water, the electrical resistance between the electrode 21 of the fill sensor and the housing 22 of the product changes. The change in resistance is recorded by the control unit, in which a signal is generated to turn off the vacuum pump motor.

Вакуумный насос отличается от аналогов высокой скоростью вакуумирования. В частности, система обеспечивает забор воды с высоты всасывания 7,5 м (через три стандартных всасывающих рукава сечением 125 мм длиной по 4 м) за 30-35 сек. Как показали испытания, система обеспечивает нормальный водозабор даже при наличии отклонений герметичности всасывающей магистрали от норм пожарной безопасности.The vacuum pump differs from its counterparts in a high vacuum rate. In particular, the system provides water intake from a suction height of 7.5 m (through three standard suction hoses with a section of 125 mm in length of 4 m) for 30-35 seconds. As tests have shown, the system provides normal water intake even if there are deviations in the tightness of the suction line from fire safety standards.

Наличие автономного электропривода значительно упрощает работу по проверке герметичности всасывающей магистрали пожарного автомобиля за счет исключения необходимости запуска приводного двигателя автомобиля.The presence of an autonomous electric drive greatly simplifies the work of checking the tightness of the suction line of a fire truck by eliminating the need to start the drive motor of the car.

За счет высокой производительности вакуумный насос обеспечивает создание требуемого вакуума в полости пожарного насоса всего за 5-7 секунд.Due to its high performance, the vacuum pump provides the required vacuum in the cavity of the fire pump in just 5-7 seconds.

Автоматика управления процессом водозабора удобна и проста, а наличие целой системы защитных устройств обеспечивает сохранение работоспособности вакуумного насоса при различных нештатных ситуациях.ζζAutomation of the water intake process control is convenient and simple, and the presence of a whole system of protective devices ensures the preservation of the operability of the vacuum pump in various emergency situations.

Claims

1. A vacuum pump with an electric drive, comprising a housing with a suction and exhaust pipes, end caps, a sleeve concentrically placed in the housing with a suction and exhaust windows, combined with the corresponding housing pipes, an rotor with movably mounted plates eccentrically placed in the sleeve, the shaft of which is sealed by cuffs, characterized in that the plates are made of fiberglass.

2. The vacuum pump according to claim 1, characterized in that the sleeve, rotor and end caps are made of corrosion-resistant, thermally hardened steel.

3. The vacuum pump according to claim 1, characterized in that the working edges of the sealing cuffs are mounted on the rotor side and are supported from being turned out by protective cones.

4. The vacuum pump according to claim 1, characterized in that the electronic control unit and an electric filling sensor are additionally installed.

5. Vacuum pump with electric drive, characterized in that a car starter is used as the electric drive.

6. The vacuum pump according to claim 5, characterized in that the electric drive is built in the form of a monoblock with a vacuum pump, the pump rotor and the motor armature having a common support.