ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04B43/12 

Изобретение относится к насосостроению, в частности, к объемным насосам с эластичными рабочими камерами и может быть использовано для перекачивания вязких, неоднородных жидкостей, в том числе незатвердевших строительных растворов и бетонов.

Известен перистальтический насос, содержащий корпус с опорным элементом, радиально дугообразным в продольном сечении, установленный на опорном элементе дугообразный эластичный шланг и ротор с движущимися по окружности вытеснительными роликами [1]
Основным недостатком упомянутого насоса является дугообразная форма шланга, связанная с трудностями технологии изготовления и обслуживания насоса, в частности, контроля за состоянием шланга во время работы, поскольку указанная форма шланга не обладает достаточной износостойкостью, особенно при перекачке сред с твердыми включениями.

Известен перистальтический насос, содержащий корпус, установленный в нем на опорном элементе эластичный трубчатый рабочий орган, и взаимодействующий с рабочим органом пакет нажимных кулисных пластин, имеющих окно для эксцентриков, расположенных по винтовой линии на приводном валу, при этом на насосе установлен нажимной элемент, с возможностью взаимодействия с рабочим органом на его выхода и кинематически через подпружиненное коромысло связанным с одной из крайних кулисных пластин на выходе насоса, причем пластины снабжены пластинчатыми пружинами, взаимодействующими с эксцентриками и образующими диаметрально противоположные параллельные кромки окон, опорный элемент шарнирно установлен в корпусе и подпружинен в сторону пластин, а насос снабжен по меньшей мере девятью пластинами и соответственно эксцентриками, причем поперечное сечение вала выполнено в виде квадрата, а эксцентрики снабжены ответными квадратными отверстиями, причем оси симметрии соседних эксцентриков расположены с угловым смещением одна относительно другой на 45^o [2]
Недостатком известного насоса является наличие распределенных по длине рабочего органа поперечных нажимных пластин, сообщающих ему перестальтику; при попадании крупных включений, что характерно для бетона, под нажимные пластины, вероятно уменьшение подачи и давления из-за недостаточного пережатия рабочего органа.

Наиболее близким к предлагаемому насосу является насос перистальтического типа, содержащий рабочий орган в виде шланга, установленного на корпусе, привод, выполненный в виде зубчатого механизма, состоящего из центрального колеса и сателлитов, связанных с вытеснительными роликами через коромысла с пружинами, причем опорная поверхность выполнена в виде дополнительных роликов, установленных с наружной стороны эластичного шланга напротив прижимных роликов и связанных с последними посредством промежуточных шестерен, прижимные и дополнительные ролики выполнены из недеформируемого материала, а коромысла с пружинами служат для прижатия дополнительных роликов к шлангу [3]
Недостаток этого насоса, что и в [1] состоит в дугообразной форме шланга.

Сущность изобретения заключается в том, что рабочий орган насоса закреплен на плоской опорной поверхности, установленной на корпусе с возможностью регулировки, а зубчатый механизм выполнен бипланетарным с параллельными осями, на водиле которого установлено по меньшей мере 2n кривошипов с рабочими сателлитами на коренных шейках, равномерно расположенными по окружности, попарно связанными с центральным колесом через паразитный сателлит, при этом длина кривошипа А=Х•Р, P расстояние от центра центрального колеса до коренной шейки кривошипа, Х величина, зависящая от n кратности бипланетарного механизма и при n=3,4,5,6. соответственно Х=0,3; 0,13; 0,075; 0,06. а отношение чисел зубьев сателлитов паразитных к рабочим не более двух, при этом оси пары рабочих сателлитов расположены в общей плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через оси центрального колеса и паразитного сателлита, причем на эксцентричной шейке кривошипа установлен по меньшей мере один вытеснительный ролик, с возможностью свободного вращения, а насос снабжен по крайней мере одной дополнительной опорной поверхностью, для взаимодействия с вытеснительными роликами, установленной с возможностью регулировки, отдельно от рабочего органа, при этом ось центрального колеса установлена с возможностью свободного вращения и снабжена устройством для ограничения поворота, например поводком с переставными упорами.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый насос в продольном разрезе; на фиг. 2 предлагаемый насос в вертикальном осевом разрезе, на фиг. 3 вид В фиг. 2.

Насос перистальтический устроен следующим образом. На раме 1, с возможностью вращения в подшипнике 2, установлено водило 3. Приводной вал 4, жестко соединенный с водилом 3, выведен наружу. Водило 3 представляет собой два параллельных соосных диска 5, скрепленных между собой колонками 6, служащими одновременно осями паразитных сателлитов 7, представляющих собой цилиндрические зубчатые колеса. Соосно с валом 4, на оси 8, жестко посажено центральное колесо 9. Ось 8 имеет возможность свободно вращаться в подшипниках 10 и 11, установленных в центре рамы 1. Снаружи к оси 8 жестко присоединен поводок 12, имеющий возможность перемещаться в промежутке между переставными упорами 13, закрепленными неподвижно на раме 1. Центральное колесо 9 одновременно и постоянно зацеплено с сателлитами 7, количество которых равно n кратности механизма, принимающего значения целых чисел: 3; 4; 5; 6; при этом число зубьев сателлита 7 не более чем вдвое превышает число зубьев сателлита 16.

На расстоянии R от центра центрального колеса 9, на кривошипах 15, жестко с ними соединенные, с возможностью вращения относительно водила 3, равномерно расположена 2n сателлитов 16. Сателлиты 16, их на чертеже изображено шесть, представляют собой цилиндрические зубчатые колеса с числом зубьев, в n раз меньшим числа зубьев центрального колеса 9, на фиг. 1 изображен вариант механизма с n=3, возможны также варианты механизма с n=4; 5; 6; и так далее.

Кривошипы 15 установлены в водиле 3 с возможностью вращения от воздействия на них крутящего момента зубчатого зацепления. На эксцентричных шейках кривошипов 15 с возможностью свободного вращения установлены вытеснительные ролики 17, по крайней мере по одному ролику на шейке кривошипа 15.

Длина радиуса кривошипа 15, равная А, выбрана из соотношения A=X•R, где при целых значениях n>2, X принимает соответственные значения:
n=3 X=0,3
n=4 X=0,13
n=5 X=0,075
n=6 X=0,06

R расстояние от оси центрального колеса до центра периферийного сателлита 16.

Диаметры вытеснительных роликов 17 одинаковы и не должны превышать:
В верхней части насоса установлен приемный бункер 18 для загрузки в него транспортируемой среды. К бункеру 18 присоединен прямолинейный эластичный рабочий орган 19, положение которого относительно вытеснительных роликов регулируется с помощью винтовой пары 20, с помощью которой возможно перемещать опорную поверхность 21, установленную за рабочим органом 19. К выкидному патрубку рабочего органа 19 присоединен нагнетательный трубопровод 22. Отдельно от рабочего органа 19, на регулируемых кронштейнах 23, установлена дополнительная опорная поверхность 24, по которой прокатываются вытеснительные ролики 17 при совершении холостого хода.

Насос перистальтический работает следующим образом.

Транспортируемая среда, например незатвердевший бетон, загружается в приемный бункер 18, из которого под действием гравитации транспортируемая среда заполняет внутреннюю полость рабочего органа 19. Для привода в действие насоса вращают приводной вал 4, в случае, изображенном на фиг. 1, по часовой стрелке. При этом эксцентричные шейки кривошипов 15 будут описывать траекторию, представляющую собой укороченную гипоциклоиду (гипотрохоиду), геометрическую фигуру, близкую к правильному многоугольнику, с числом сторон, равным n, имеющую округленные вершины. В случае, изображенном на чертеже, практически правильный треугольник со скругленными вершинами.

Параллельно сторонам многоугольника установлены рабочий орган 19 и дополнительная опорная поверхность 24.

Вытеснительные ролики 17 поочередно вминают эластичную поверхность рабочего органа 19, периодически прокатываясь по нему в одном направлении, и вытесняют транспортируемую среду в трубопровод 22.

Поскольку ветвь укороченной гипоциклоиды (гипотрохоиды), используемой в данном случае, все же не прямая, а близкая (с отклонением до 3%) к прямой и в зубчатом зацеплении присутствует зазор, то превращение бипланетарного механизма в дифференциальный, с некоторым ограничением свободы вращения центрального колеса 9 и применением корректирующего устройства - дополнительной опорной поверхности 24, позволяет не только избавить предлагаемый насос от известных недостатков, но и получить еще одно достоинство; равномерность нагрузки на каждом вытеснительном ролике 17, соприкасающемся с рабочим органом насоса 19, в любой момент рабочего хода. Поэтому предлагаемый насос прост и надежен в работе.

Использование: для перекачивания вязких, неоднородных жидкостей, в том числе незатвердевших строительных растворов и бетонов. Сущность изобретения: рабочий орган в виде шланга установлен на корпусе. Привод выполнен в виде зубчатого механизма, состоящего из центрального колеса и сателлитов, связанных с вытеснительными роликами. Рабочий орган закреплен на плоской опорной поверхности, выполненной на корпусе с возможностью регулировки. Зубчатый механизм выполнен бипланетарным с параллельными осями. На водиле установлено по меньшей мере 2n кривошипов с рабочими сателлитами на коренных шейках. Сателлиты равномерно расположены по окружности. Попарно связаны с центральным колесом через паразитный сателлит. Длина кривошипа A - X • R, R - расстояние от центра центрального колеса до коренной шейки кривошипа, Х - величина, зависящая от n-кратности бипланетарного механизма и при n = 3, 4, 5, 5 ... соответственно Х=0,3, 0,13, 0,075, ),06 ... Отношение чисел зубьев сателлитов, паразитных к рабочим не более двух. Оси пары рабочих сателлитов расположены в общей плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через оси центрального колеса и паразитного сателлита. На эксцентричной шейке кривошипа установлен по меньшей мере один вытеснительный ролик, с возможностью свободного вращения. Насос снабжен по крайней мере одной дополнительной опорной поверхностью, для взаимодействия с вытеснительными роликами, установленной с возможностью регулировки, отдельно от рабочего органа. Ось центрального колеса установлена с возможностью свободного вращения и снабжена устройством для ограничения поворота, например поводком и переставными упорами, 3 ил.

Насос перистальтический, содержащий рабочий орган в виде шланга, установленного на корпусе, привод, выполненный в виде зубчатого механизма, состоящего из центрального колеса и сателлитов, связанных с вытеснительными роликами, отличающийся тем, что рабочий орган насоса закреплен на плоской опорной поверхности, выполненной на корпусе с возможностью регулировки, а зубчатый механизм выполнен бипланетарным с параллельными осями, на водиле которого установлено по меньшей мере 2n кривошипов с рабочими сателлитами на коренных шейках, равномерно расположенными по окружности, попарно связанными с центральным колесом через паразитный сателлит, при этом длина кривошипа A X • R, R расстояние от центра центрального колеса до коренной шейки кривошипа, где X величина, зависящая от n-кратности бипланетарного механизма и при n 3, 4, 5, 6 соответственно X 0,3; 0,13; 0,075; 0,06 а отношение чисел зубьев сателлитов паразитных к рабочим не более двух, при этом оси пары рабочих сателлитов расположены в общей плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через оси центрального колеса и паразитного сателлита, причем на эксцентричной шейке кривошипа установлен по меньшей мере один вытеснительный ролик с возможностью свободного вращения, а насос снабжен по крайней мере одной дополнительной опорной поверхностью для взаимодействия с вытеснительными роликами, установленной с возможностью регулировки, отдельно от рабочего органа, при этом ось центрального колеса установлена с возможностью свободного вращения и снабжена устройством для ограничения поворота, например, поводком и переставными упорами.