РОТОРНЫЙ НАСОС Российский патент 1995 года по МПК F04C2/356 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к роторным насосам для перекачивания густых, вязких и абразивосодержащих жидкостей.

Известен роторный насос, содержащий установленные в корпусе ротор и заслонку с плоской контактной поверхностью.

Недостатком этого насоса является недостаточная надежность и низкий КПД вследствие значительного контактного давления в паре ротор-заслонка из-за большой неуравновешенной площади заслонки. Повышенное контактное давление приводит к преждевременному износу ротора и заслонки, в результате снижается надежность, возможно заклинивание заслонки, увеличиваются утечки.

Известен роторный насос, принятый автором за прототип, в котором заслонка выполнена с цилиндрической контактной поверхностью.

Уменьшение рабочей поверхности заслонки в данном решении существенно снижает контактное давление в паре ротор-заслонка, т.е. частично устраняются недостатки вышеописанного насоса. Однако пульсирующий характер контактного давления вследствие постоянно изменяющегося радиуса контакта не позволяет существенно повысить надежность и КПД.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД насоса путем предотвращения перегрузок и заклинивания заслонки.

Цель достигается тем, что в роторном насосе, содержащем установленные в корпусе ротор и взаимодействующую с ним заслонку, последняя снабжена подпружиненным цилиндрическим опорным элементом, шарнирно закрепленным на заслонке со стороны ротора с возможностью ограниченного угла поворота и постоянного контакта с ротором. Цилиндрический элемент соединен с заслонкой посредством оси, может быть соединен с заслонкой посредством упругой пластины.

На фиг. 1 показан насос, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант исполнения заслонки.

Насос содержит установленные в корпусе 1 ротор 2 на валу 3 и заслонку 4 на валу 5. Заслонка имеет цилиндрическую периферийную часть 6 и подпружинена к ротору посредством пружины 7, снабжена цилиндрическим опорным элементом 8. Элемент 8 шарнирно связан с заслонкой 4, в частности установлен на оси 9, и подпружинен относительно нее посредством пружины 10, в результате цилиндрический элемент 8 имеет возможность качания относительно заслонки в плоскости вращения ротора и качания собственно заслонки 4. При этом радиус r_o элемента 8 меньше текущего радиуса R_к = =О₂К поворота элемента 8.

Ротор 2 и заслонка 4, уплотненная относительно корпуса 1 посредством уплотнительного элемента 12, разделяют внутреннюю полость корпуса на камеры всасывания 13 и нагнетания 14, сообщенные соответственно со всасывающей 15 и нагнетательной 16 линиями. Цилиндрический элемент 8 заслонки может быть связан с заслонкой посредством упругой пластины 17 (фиг.3).

Насос работает следующим образом. Ротор 2 вращается на валу 3 в направлении по часовой стрелке. Заслонка 4 постоянно подпружинена к ротору 2, а потому при вращении ротора качается на валу 5. При взаимодействии элемента 8 заслонки 4 с поверхностью ротора наибольшего диаметра не происходит всасывание и нагнетание рабочей жидкости. При повороте ротора 2 радиус R_j касания ротора 2 с опорным элементом 8 уменьшается, что приводит к увеличению объема камеры 13 всасывания и уменьшению камеры 14 нагнетания. При этом угол поворота α элемента 8 по отношению к прямой О₂К определяется усилием пружины 10. Это усилие выбирается, исходя из оптимального контактного усилия в паре ротор-заслонка, которое в свою очередь определяется усилием пружины 7 и перепадом давления, действующим на неуравновешенную площадку заслонки с размерами ΔR = =R_o - R_j и В, где R_j - текущий радиус касания заслонки с ротором; R_o - радиус уплотняемой поверхности заслонки; В - ширина ротора и заслонки (фиг.2). При увеличении усилия на ротор 2 со стороны заслонки 4, например вследствие увеличения давления нагнетания и/или уменьшения текущего радиуса R_j касания заслонки, цилиндрический элемент 8 заслонки под действием увеличивающейся силы реакции со стороны ротора 2 поворачивается против часовой стрелки, увеличивая тем самым текущий радиус R_j касания заслонки. Радиус r_o цилиндрического элемента 8 выбирается меньшим наименьшего радиуса поворота R_к для обеспечения изменения текущего радиуса R_j касания заслонки. Таким образом, качающийся элемент 8 позволяет поддерживать практически постоянное оптимальное контактное давление в паре ротор-заслонка.

При взаимодействии элемента 8 с поверхностью ротора 2 наименьшего диаметра обеспечиваются наибольшее всасывание и нагнетание. В дальнейшем с увеличением радиуса R_i касания ротора подача и всасывание насоса уменьшаются. При незначительных давлениях нагнетания или при остановке насоса элемент 8 под действием пружины 10 поворачивается до упора 11.

Насос по фиг.3 работает аналогично. При вращении ротора 2 опорная часть заслонки 8 качается за счет упругости пластины 17. Таким образом, при вращении ротора 2 контактное давление в паре ротор-заслонка (в данном случае элемент заслонки) поддерживается на оптимальном уровне путем автоматического изменения текущего радиуса R_j касания заслонки: при увеличении контактного давления R_j увеличивается, а при уменьшении - уменьшается.

Использование: для перекачивания густых, вязких и абразивосодержащих веществ. Сущность изобретения: между впускным и выпускным патрубками корпуса шарнирно закреплена подпружиненная заслонка. На валу установлен овальный ротор, размещенный в корпусе с образованием рабочих камер. Заслонка снабжена подпружиненным цилиндрическим элементом, шарнирно закрепленным на заслонке со стороны ротора с возможностью ограниченного угла поворота и постоянного контакта с ротором. цилиндрический элемент соединен с заслонкой осью. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РОТОРНЫЙ НАСОС, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками и шарнирно закрепленную между ними подпружиненную заслонку, установленный на валу овальный ротор, размещенный в корпусе с образованием рабочих камер, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД путем предотвращения перегрузок и заклинивания заслонки, последняя снабжена подпружиненным цилиндрическим элементом, шарнирно закрепленным на заслонке со стороны ротора с возможностью ограниченного угла поворота и постоянного контакта с ротором. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический элемент соединен с заслонкой посредством оси. 3. Насос по п. 1 или 2, отличающийся тем, что цилиндрический элемент соединен с заслонкой посредством упругой пластины.