Радиально-поршневые эксцентриковые насосы механизированных крепей угольных шахт

Базовой машиной современного угледобывающего комплекса является механизированная гидрофицированная крепь, технико-экономические показатели работы которой во многом определяются характеристиками ее гидропривода. Из условий безопасности и экономичности в качестве рабочей жидкости этой гидросистемы используется маловязкая водяная эмульсия, что, кроме других сложных технических особенностей работы (давление 20÷50 МПа, расход 30÷200 л/мин, долговечность работы не менее 5000 часов, работа в ограниченном пространстве, в запыленной и взрывоопасной атмосфере), требует применения в составе насосной станции механизированной крепи высоконадежных насосов высокого давления.

Во многих случаях, кроме поршневых нерегулируемых насосов с клапанным распределением жидкости, используются радиально-поршневые эксцентриковые насосы также с клапанным распределением. Клапанное распределение жидкости обеспечивает такие важные, в условиях работы насоса в составе механизированной крепи, качестве, как высокую герметичность рабочих камер, что нужно при использовании маловязкой рабочей жидкости с низкими смазочными свойствами, меньшие требования к качеству очистки этой жидкости, отсутствие ощутимого прыжка давлений в рабочей камере в момент ее соединения с полостями всасывания и нагнетания и, следовательно, меньший уровень шума, чем у насосов с принудительным распределением.

В унифицированных насосных станциях широко применялись радиально-поршневые эксцентриковые насосы ВНР 32/20 [рабочий объем 32 см³, максимальное давление 20 МПа, минимальное давление на входе (всасывание) 0,12 МПа, номинальная подача 40 л/мин, номинальная частота вращения 1470 об/мин, объемный КПД 0,85, общий КПД 0,84] с клапанным распределением жидкости и смазкой силовых узлов перекачиваемой рабочей жидкостью (рис. 5.14).

В корпусе 14 насоса ВНР 32/20 выполнено семь радиальных расточек, в которых закреплены вставные цилиндры 24 с гильзами 23 и поршнями 22. Приводной вал 1 с эксцентриком вращается в двух радиально-сферических подшипниках 2 и 16, установленных в торцевых крышках 3 и 19. На эксцентрике закреплены два радиально-сферических подшипника 17, на внешнюю поверхность которых надета обойма 18. Обойма 18 взаимодействует с башмаками 20 поршней 22.

Для обеспечения самовсасывания в насосе (поршни при любом положении эксцентрика стремятся к увеличению объема рабочей камеры) и предотвращения вращения башмаков 20 при их взаимодействии с обоймой 18 предусмотрена пружина 21. Отсутствие вращательного движения башмаков 20 способствует сохранению жидкостной пленки между контактирующими подвижными поверхностями башмаков 20 и обоймы 18 и повышению срока службы этих элементов.

В корпусе 14 между радиальными расточками под цилиндры 24 выполнены специальные расточки для размещения клапанных блоков. Каждый клапанный блок состоит из всасывающего клапана с седлом 8 и тарельчатым затвором 6 с пружиной 7 и нагнетательного клапана с седлом 11 и тарельчатым затвором 12 с пружиной 10. Седла клапанов разделены втулкой 9.

В корпусе 14 выполнены каналы 5 и 13, которые соединяют полости всасывающих и нагнетательных клапанов соответственно со всасывающим 4 и нагнетательным 15 кольцевыми коллекторами, которые размещены в крышках 3 и 19. К клапанным блокам имеется свободный доступ из торца насоса.

Эксцентриковый вал вращается от электро- или пневмодвигателя. При взаимодействии обоймы 18 эксцентрикового вала с башмаками 20, поршням 22 обеспечивается возвратно-поступательное движение. При перемещении поршней 22 по направлению от периферии к центру вращения ротора рабочая жидкость из всасывающего коллектора 4 через клапаны 6 заполняет объемы рабочих камер, которые при этом увеличиваются. Обратный ход поршней 22 (от центра вращения ротора к периферии) приводит к уменьшению объемов рабочих камер и вытеснению рабочей жидкости через нагнетательные клапаны 12 в коллектор 15. Утечки рабочей жидкости через зазоры между поршнями 22 и гильзами 23 попадают во внутреннюю полость насоса и через дренажный трубопровод отводятся в бак.

Силовые узлы насоса (внутренние подшипники и контактные поверхности обоймы и башмаков поршней) омываются рабочей жидкостью – водяной эмульсией, трибологические (смазочные) свойства которой значительно хуже аналогичных свойств минеральных масел. Поэтому для повышения долговечности силовые узлы конструируются со значительным запасом, но и при этом срок их службы недостаточен.

В связи с переходом работы гидросистем горных машин на давления 32 и 40 МПа разработаны эксцентриковые радиально-поршневые насосы на соответствующие параметры, но принцип их действия и конструктивные решения существенных изменений не претерпели. До наиболее существенных принципиальных изменений следует отнести использование в качестве вспомогательного конструктивно вмонтированного в основной шестерного насоса, принудительная подача рабочей жидкости во внутреннюю полость насоса (принудительная промывка картера) для интенсификации ее обновления в картере, независимая смазка силовых узлов минеральными маслами с организацией автономной системы смазки, использования промежуточного поршня-толкателя как для повышения герметичности полостей с рабочей и смазочной жидкостями, так и для разгрузки основного поршня насоса от боковых усилий и др.