ПЛАСТИНЧАТЫЙ НАСОС Российский патент 1995 года по МПК F04C2/06 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к пластинчатым насосам.

Известны многочисленные конструкции пластинчатых насосов, в которых вал установлен на опорах, а ротор размещен на шлицах вала и заключен внутри неподвижного статора, к боковым сторонам которого поджаты неподвижные щеки.

Указанные конструкции находят применение только для сравнительно тихоходных насосов.

В некоторых областях машиностроения, например в авиационном агрегатостроении, применяются пластинчатые насосы, форсированные по частоте вращения в несколько раз по сравнению с насосами в обычном машиностроении. При этом выполнить насос по обычной конструктивной схеме не представляется возможным, так как насосы получаются малоразмерными и диаметры валов уменьшаются до такой степени, что становятся нежесткими и не могут передать крутящий момент и воспринять радиальную силу, возникающую при работе одноходовых пластинчатых насосов, а для сверхскоростных пластинчатых насосов одноходовая схема предпочтительнее двухходовой, вследствие того, что она обеспечивает возможность получения гидродинамической пленки между лопастями и рабочей поверхностью статора, так как кривизна рабочей поверхности статора постоянна.

Однако такой пластинчатый насос имеет пониженное значение объемного КПД, так как расточки в опорных втулках сообщены с отводящим каналом, т.е. в этих расточка и, следовательно, на входе в подшипники скольжения имеет место полное выходное давление. Поэтому величина утечек через кольцевые зазоры подшипников скольжения велика и это существенно сказывается на объемном КПД насоса.

Целью предлагаемого изобретения является повышение объемного КПД пластинчатого насоса.

Поставленная цель достигается тем, что в пластинчатом насосе, содержащем корпус с подводящим и отводящим каналами, статор с рабочей цилиндрической поверхностью, расположенные по обеим сторонам статора опорные втулки, ротор, имеющий валик с установленными на нем втулкой с пазами для лопастей и два прижимных элемента, выполненных с цилиндрическими поверхностями, контактирующими с опорными втулками, образуя подшипники скольжения, и торцевыми щеками, размещенными в расточках опорных втулок и образующими своими поверхностями, обращенными к статору, рабочую камеру, и связанное с одним из прижимных элементов рабочее колесо подкачивающей ступени, расточки опорных втулок сообщены между собой выравнивающим каналом и образуют единую полость, соединенную через зазоры между торцевыми щеками и статор с рабочей камерой и через зазоры подшипников скольжения с полостями пониженного давления.

На фиг. 1 изображен предложенный пластинчатый насос, разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2 в увеличенном масштабе.

Пластинчатый насос содержит корпус 1, окруженный кожухом 2, статор 3, выполненный с рабочей цилиндрической поверхностью 4, расположенные по обеим сторонам статора 3 опорные втулки 5 и 6, ротор, образованный валиком 7 с установленными на нем цилиндрической втулкой 8, имеющей пазы 9 для лопастей 10, и двумя прижимными элементами 11 и 12, выполненными с цилиндрическими поверхностями 13 и 14, контактирующими с соответствующими опорными втулками 5 и 6, образуя подшипники скольжения, и торцевыми щеками 15 и 16, размещенными в расточках 17 и 18 опорных втулок 5 и 6, и связанное при помощи штифтов с прижимным элементом 11 рабочее колесо 19 подкачивающей ступени, образованное предвключенным осевым колесом 20 и центробежным колесом 21. Корпус 1 имеет подводящий канал 22, сообщенный с полостью 23, образованной крышкой 24, корпусом 1 и торцевой поверхностью опорной втулки 6. Полость 23 при помощи продольных каналов 25, выполненных в опорных втулках 5 и 6 и статоре 3, продольных отверстий 26 корпуса 1 и направляющего аппарата 27 соединена со входом предвключенной ступени. Выход с центробежного колеса через несколько радиальных каналов 28 соединен с полостью 29, образованной между корпусом 1 и кожухом 2, которая через отверстия 30 соединена с входной полостью 31, соединенной при помощи двух входных каналов 32, выполненных в статоре 3, с рабочей камерой 33 лопастного насоса. Рабочая камера 33 образована торцевыми поверхностями щек 15 и 16, обращенными к статору 3, последним и цилиндрической втулкой 15 и 16, обращенными к статору 3, последним и цилиндрической втулкой 8 ротора. Ось вращения валика 7 смещена относительно оси симметрии внутренней поверхности статора 3. Выходной канал 34 рабочей камеры 33 сообщен через кольцевую расточку 35 с отводящими каналами 36 корпуса 1. Расточки 17 и 18 сообщены между собой при помощи выравнивающего канала 37, выполненного в статоре 3, и пазов 38 и 39, выполненных в опорных втулках 5 и 6. Расточки 1 и 18, выравнивающий канал 37 и пазы 38 и 39 образуют единую полость, соединенную через зазоры между торцевыми щеками 15 и 16 с рабочей камерой 33 насоса и через зазоры подшипников скольжения с проточной частью предвключенной ступени и с полостью 23. Валик 7 связан с приводом через рессору 40.

Пластинчатый насос работает следующим образом.

При вращении валика 7 от рессоры 40 вращается также ротор. При этом рабочее тело поступает в насос по подводящему каналу 22 и далее через полость 23 и каналы 25 и 26 на вход предвключенной ступени. Последняя обеспечивает предварительное повышение давления рабочего тела для предотвращения кавитации в рабочей камере. Рабочее тело от предвключенной ступени через радиальные каналы 28 и полость 29 направляется к отверстиям 30 и далее во входную полость 31 насоса. Так как ось вращения ротора смещена относительно оси рабочей цилиндрической поверхности 4 статора 3, то при вращении ротора происходит изменение рабочих полостей, заключенных между двумя смежными лопастями 10, в результате чего происходит всасывание рабочего тела через два входных канала 32 и нагнетание через один выходной канал 34 Далее рабочее тело под высоким давлением подается по расточке 35 и каналу 36 к потребителю. Одновременно при работе насоса происходят утечки рабочего тела через зазоры между статором 3 и щеками 15 и 16, что вызывает повышение давления в расточках 17 и 18, в которых вследствие соединения их выравнивающим каналом 37, это давление становится одинаковым. Так как величина этого давления превышает величину давлений в проточной части предвключенной ступени, то из расточки 17 рабочее тело через зазор подшипника скольжения, образованного опорной втулкой 5 и прижимным элементом 11, будет проходить в предвключенную ступень, обеспечивая смазку и охлаждение подшипника скольжения. Таким образом будет смазываться подшипник скольжения, образованный опорной втулкой 6 и прижимным элементом 12, а рабочее тело при этом подается из расточки 18 в полость 23, давление в которой меньше, чем в проточной части предвключенной ступени.

Таким образом смазка подшипников скольжения осуществляется рабочей жидкостью, перетекающей через зазоры между торцевыми щеками и статором, и не надо отбирать из выходного канала дополнительный расход жидкости на смазку подшипников скольжения. Это обеспечивает увеличение объемного КПД.

Такое выполнение пластинчатого насоса с расточками, сообщенными через зазоры с одной стороны с рабочей камерой насоса, а с другой через зазоры подшипников скольжения с полостями пониженного давления, обеспечивает его надежную работу на всех режимах.

Использование: в машиностроении для пластинчатых насосов. Сущность изобретения: насос содержит корпус с подводящими и отводящими каналами, статор с рабочей цилиндрической поверхностью, опорные втулки, размещенные по обеим сторонам статора, ротор, имеющий валик с установленными на нем цилиндрической втулкой с пазами для лопастей и два прижимных элемента, выполненных с цилиндрическими поверхностями, контактирующими с опорными втулками, образуя подшипники скольжения, и торцевыми щеками, размещенными в расточках опорных втулок и образующими поверхностями, обращенными к статору, рабочую камеру. Расточки соединены между собой выравнивающим каналом с образованием полости, соединенной с рабочей камерой и с полостями пониженного давления. 3 ил.

ПЛАСТИНЧАТЫЙ НАСОС, содержащий корпус с подводящим и отводящим каналами, статор с рабочей цилиндрической поверхностью, опорные втулки, размещенные по обеим сторонам статора, ротор, имеющий валик с установленными на нем цилиндрической втулкой с пазами для лопастей и два прижимных элемента, выполненных с цилиндрическими поверхностями, контактирующими с опорными втулками, образуя подшипники скольжения, и торцевыми щеками, размещенными в расточках опорных втулок и образующими своими поверхностями,обращенными к статору, рабочую камеру, и связанное с одним из прижимных элементов рабочее колесо подкачивающей ступени, отличающийся тем, что, с целью повышения объемного КПД, расточки опорных втулок сообщены между собой выравнивающим каналом и образуют единую полость, соединенную через зазоры между торцевыми щеками и статором с рабочей камерой и через зазоры подшипников скольжения с полостями пониженного давления.