шестеренный насос-дозатор

Формула изобретения

Шестеренный насос-дозатор, содержащий чугунный корпус с каналами для входа и выхода раствора, приводной вал, шестеренный механизм со статором, верхней и нижней крышками, ведущей шестерней, установленной на приводном валу, ведомой шестерней, установленной на оси, отверстием в зоне всасывания, сообщенным с каналом для входа раствора и отверстием в зоне нагнетания, сообщенным с каналом для выхода раствора, отличающийся тем, что на приводной вал в зоне трения вал-корпус нанесено выполняющее роль подшипника трехслойное покрытие следующего состава: 1-й слой - полиимидный лак - 90 вес.ч. + алюмохромфосфатное связующее 10 вес.ч.; 2-й слой - чистый полиимидный лак - 100 вес.ч. и 3-й слой - полиимидный лак - 90 вес.ч. + графит коллоидный - 8 вес.ч. + лецитин - 2 вес.ч., при этом зазор между поверхностью корпуса и поверхностью покрытия составляет от 0,6 до 0,9 от толщины 1-го слоя, толщина которого составляет от 9 до 10 мкм, а соотношение толщины 1-го слоя к толщине 2-го и 3-го слоя составляет соответственно 1 к 2 и 1 к 3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для нагнетания и дозирования прядильных растворов полимеров повышенной агрессивности в машинах для формования ацетатных, вискозных, параарамидных и др. видов волокон.

Известны самосмазывающиеся шестеренные насосы-дозаторы, содержащие корпус, в котором имеются каналы для подвода и отвода раствора, шестеренный механизм с ведущей и ведомой шестернями, вал, находящийся в корпусе, и вал, приводящий во вращение ведущую шестерню (см. RU полезная модель №39653, кл. F04В 17/00, 10.08.2004, RU патент №2278300, МПК 7 кл. F04C 2/04, 01.06.2005). Низкая изнашиваемость вала обеспечивается за счет использования для материала корпуса полимерного композита, являющегося самосмазывающимся материалом, и добавления в состав композита пластификатора - лецитина, снижающего процессы коррозионно-механического изнашивания вала. Однако эти конструкции имеют ограниченные возможности при использовании этих насосов для формования некоторых видов волокон при повышенных температурах (120°С и выше) из-за возможности деструкции полимерного композита.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шестеренный насос-дозатор типа 11НШ, содержащий чугунный корпус с каналами для входа и выхода раствора, приводной вал, шестеренный механизм со статором, верхней и нижней крышками, ведущей шестерней, установленной на приводном валу, ведомой шестерней, установленной на оси, отверстием в зоне всасывания, сообщенным с каналом для входа раствора и отверстием в зоне нагнетания, сообщенным с каналом для выхода раствора (см. Технические условия ТУ 92-02.22.075-91. Насосы шестеренные для производства химических нитей). Смазывание сопряжения металлический вал - металлический корпус осуществляется за счет поступления в зону трения дозируемого продукта, не являющегося жидким, пластичным или твердым смазочным материалом. Такое смазывание не является эффективным для пары трения вал-корпус и не имеет эффекта, так как в сопряжении находятся металлы. Кроме этого, при наличии в составе раствора щелочи (при производстве вискозного волокна) или соляной кислоты (при производстве параарамидного волокна) наблюдается выход насоса из строя по причинам:

- изнашивания вала и отверстия корпуса из-за их электрохимической коррозии, интенсифицированной трением;

- изнашивание вала и отверстия корпуса приводит к перекосу вала в корпусе и соответственно изменению геометрии сопряжений шестеренного механизма насоса, что, в свою очередь, приводит к ускорению изнашивания деталей механизма. При этом насос теряет свои дозирующие характеристики и снимается с эксплуатации.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является снижение скорости изнашивания приводного вала, отверстия корпуса насоса, в котором вращается вал, оси и отверстия ведомой шестерни.

Техническим результатом является повышение долговечности срока эксплуатации шестеренного насоса-дозатора.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что шестеренный насос-дозатор содержит чугунный корпус с каналами для входа и выхода раствора, приводной вал, шестеренный механизм со статором, верхней и нижней крышками, ведущей шестерней, установленной на приводном валу, ведомой шестерней, установленной на оси, отверстием в зоне всасывания, сообщенным с каналом для входа раствора, и отверстием в зоне нагнетания, сообщенным с каналом для выхода раствора, при этом на приводной вал в зоне трения вал-корпус нанесено выполняющее роль подшипника трехслойное покрытие следующего состава: 1-й слой - полиимидный лак 90 вес.ч. + алюмохромфосфатное связующее (АХФС) 10 вес.ч.; 2-й - слой чистый полиимидный лак 100 вес.ч. и 3-й слой - полиимидный лак 90 вес.ч. + графит коллоидный 8 вес.ч. + лецитин 2 вес.ч., при этом зазор между поверхностью корпуса и поверхностью покрытия составляет от 0,6 до 0,9 толщины 1-го слоя, толщина которого составляет от 9 до 10 мкм, а соотношение толщины 1-го слоя и толщины 2-го и 3-го слоев составляет соответственно 1:2 и 1:3.

1-й слой, включающий полиимидный лак 90 вес.ч. + алюмохромфосфатное связующее (АХФС) 10 вес.ч. и являющийся «адгезионным», служит для повышения адгезии полимерного покрытия в валу;

2-й слой, включающий чистый полиимидный лак 100 вес.ч. и являющийся «компенсационным», выполняет роль компенсатора давления в зазоре в трибосопряжениях при изменении температуры;

3-й слой, включающий полиимидный лак 90 вес.ч. + графит коллоидный 8 вес.ч. + лецитин 2 вес.ч. и являющийся «антифрикционным», служит для повышения износостойкости трибосопряжений и как слой материала, подвергаемый прецизионному шлифованию.

В ходе проведенных испытаний была выявлена зависимость ресурса работы насоса от толщины слоев и зазора между поверхностью корпуса и поверхностью трехслойного покрытия. Наилучшие результаты были достигнуты, когда величина зазора между поверхностью корпуса и поверхностью покрытия составляла от 0,6 до 0,9 толщины 1-го слоя, толщина последнего составляла от 9 до 10 мкм, а соотношение толщины 1-го слоя и толщины 2-го и 3-го слоев составляет соответственно 1:2 и 1:3. Выполнение указанной выше толщины покрытия достигается прецизионной шлифовкой покрытия.

Использование в конструкции насоса вала, покрытого трехслойным покрытием, позволило ликвидировать в конструкции трибосопряжение - металлический вал - металлический корпус и создать трибосопряжение - антифрикционный композит - металлический корпус. Это привело:

- к снижению механического изнашивания корпуса и вала в случае формования не химически активных растворов полимеров;

- к резкому снижению коррозионно-механического изнашивания корпуса и вала в случае формования волокон химически активных растворов полимеров.

Результаты испытаний насоса-дозатора позволяют судить о высокой эффективности описанной конструкции. Указанное выше сочетание признаков позволило увеличить в сравнении прототипом срок эксплуатации шестеренного насоса-дозатора в 1,5-2 раза. При этом повысилось качество формуемого волокна из-за снижения количества пузырьков водорода - деполяризатора электрохимических процессов, происходящих при трении металлов с разными электродными потенциалами (чугуна и стали) в растворах-электролитах.

На фиг.1 представлен продольный разрез шестеренного насоса-дозатора.

На фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1.

Шестеренный насос-дозатор содержит чугунный корпус 1 с каналами для входа и выхода раствора 11, 12, приводной вал 2, покрытый трехслойным покрытием 13 в зоне трения вал 2 - корпус 1, выполняющим функции подшипника скольжения, верхнюю крышку шестеренного механизма 3, статор 4, нижнюю крышку шестеренного механизма 5, установленную на приводном валу 2 ведущую шестерню 6, ведомую шестерню 7, ось 8 ведомой шестерни 7, отверстие 9 в зоне всасывания, сообщенное с каналом 11 для входа раствора, и отверстие 10 в зоне нагнетания, сообщенное с каналом 12 для выхода раствора.

Шестеренный насос работает следующим образом.

При вращении приводного вала 2 вращаются ведущая шестерня 6 и ведомая шестерня 7. За счет заданного давления на входе насоса-дозатора раствор полимера по каналу 11 и через отверстие 9 попадает в зону всасывания и заключенный в пространстве между двумя соседними зубьями и внутренней поверхностью статора 4 подается в зону нагнетания, связанную через отверстие 10 с каналом 12 для выхода раствора. В процессе работы насоса происходит изменение объема зоны нагнетания так, что объем жидкости, подаваемый в зону нагнетания, превышает объем самой зоны нагнетания, в связи с чем избыток жидкости вытесняется через отверстие 10 в канал 12 для выхода раствора.

Настоящее изобретение может быть использовано в прядильных производствах в машинах для формования химических волокон