ПЛАСТИНЧАТЫЙ НАСОС Российский патент 2001 года по МПК F04C2/344 

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами с лопастями, перемещающимися возвратно-поступательно относительно внутреннего элемента, в частности к роторным пластинчатым насосам, и может применяться в различных отраслях промышленности в составе подвижных и стационарных насосных агрегатов для перекачивания жидкостей и газов.

Известен пластинчатый насос, состоящий из корпуса с патрубками всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающими и нагнетательными окнами, крышки корпуса с внутренними плоскими рабочими поверхностями и размещенный во внутренней полости корпуса ротор с радиальными пазами, в которых размещены подвижные в радиальном направлении пластины, взаимодействующие с рабочей цилиндрической профилированной поверхностью корпуса. Ротор выполнен в виде прямого кругового цилиндра, ось которого совпадает с осью вала насоса. Пазы выходят (открыты) на цилиндрическую и торцевые поверхности ротора [1 - Топливораздаточная колонка "Нара-28" тип 1КЭД-50-0,25-1 в кн. Бондарь В.А., Зоря Е. И., Цагарели Д.В. "Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции" - М. : АОЗТ "Паритет", 1999 г. - С. 178]. Недостатком этого насоса является неравномерный износ торцевых (боковых) граней пластины из-за скольжения по шероховатостям (царапинам) внутренней плоской поверхности каждой крышки корпуса. Положение пластины в пазе ротора насоса определяется сложными явлениями, задаваемыми профилированной рабочей поверхностью корпуса процессами перетока перекачиваемой жидкости (газа) в паз ротора под пластину, физическими свойствами перекачиваемой жидкости, динамикой движения пластины в пазе и т. д. Неравномерный износ пластин по боковой поверхности возникает вследствие перекоса пластины к наружной поверхности ротора. Указанный износ пластин от 1 до 3 мм возникает в месте контакта пластины с внутренними поверхностями крышек корпуса, пластины насоса приобретают форму трапеции, при этом износ внутренних поверхностей крышек составляет от 20 до 40 мкм [2 - Акты плановой ревизии пластинчатого насоса ПН-60/8 зав. N 01, проходящего предварительные испытания на установке МНУМ-60. г. Ясногорск Тульской обл. - АО "Ясногорский машиностроительный завод" - 1996 г.].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пластинчатый насос, содержащий корпус, внутренняя полость которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающим и нагнетательным окнами, размещенный во внутренней полости корпуса ротор, выполненный в виде прямого кругового цилиндра, ось которого совпадает с осью насоса, и взаимодействующие с рабочей профилированной поверхностью корпуса подвижные в радиальном направлении пластины, размещенные в радиальных пазах ротора, выполненных без выхода на торцевые поверхности ротора [3 - Патент США N 5833438 A F 04 C 2/344 от 10.11.98 г. - прототип].

Основным недостатком известного насоса является сложность конструкции, обусловленная наличием плоских направляющих поверхностей упорных шайб, фиксирующих ротор с валом в аксиальном направлении. Следует отметить также пониженный объемный КПД, низкую надежность уплотнительных элементов, которых насчитывается более шести, сложность изготовления основных деталей и повышенные требования к концентричности ротора и упорных шайб. Конструкция известного насоса полностью не исключает перекоса пластин между упорными шайбами в момент выхода пластин из ротора, т.к. паз выполнен с осевым расширением у каждого конца, в результате чего возможен контакт торцевых поверхностей пластин со стенками шайб.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение надежности насоса путем снижения износа пластин с одновременным упрощением конструкции насоса.

Указанный результат достигается тем, что в известном пластинчатом насосе, содержащем корпус, внутренняя полость которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающим и нагнетательным окнами, размещенный во внутренней полости корпуса ротор, выполненный в виде прямого кругового цилиндра, ось которого совпадает с осью вала насоса, и взаимодействующие с рабочей профилированной поверхностью корпуса подвижные в радиальном направлении пластины, размещенные в радиальных пазах, выполненных без выхода на торцевые поверхности ротора, согласно предлагаемому изобретению радиальные пазы ротора имеют длину l, равную 0,9995...0,9980 длины L образующей ротора.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в создании начальных условий для параллельного движения пластины при выходе ее из ротора.

На фиг. 1 представлен пластинчатый насос подетально в аксонометрической проекции;
фиг. 2 - пластинчатый насос (поперечный разрез);
фиг. 3 - ротор (продольный разрез).

Пластинчатый насос состоит из корпуса 1 с всасывающим 2 и напорным 3 патрубками, крышек 4 статора, всасывающие и нагнетательные окна 5, 6 соединяют внутреннюю полость корпуса, ограниченную рабочей цилиндрической профилированной поверхностью 7, со всасывающим 2 и напорным 3 патрубками соответственно. Во внутренней полости корпуса установлен ротор 8, выполненный в виде прямого кругового цилиндра, ось которого совпадает с осью вала 9 насоса. Пазы 10 располагаются только на цилиндрической поверхности 11 ротора 8 без выхода на торцевые поверхности 12 ротора и содержат пластины 13. Пластины 13 имеют такие размеры, которые позволяют создать минимальные зазоры между стенками паза 10 и гранями пластин 13, причем зазоры между стенками паза и гранями пластин могут в процессе работы изменяться в одну сторону, не изменяя суммарного зазора. Оптимальная длина паза l выбирается в зависимости от длины L образующей ротора.

Пластинчатый насос работает следующим образом: при вращении ротора 8 в направлении, указанном стрелкой ω, происходит изменение объемов элементарных камер 14, образованных частью рабочей цилиндрической профилированной внутренней поверхности 7 полости корпуса двумя соседними пластинами 13, прижимаемыми к рабочей цилиндрической профилированной внутренней поверхности 7 корпуса суммарной внешней силой, и внутренними поверхностями крышек 4 корпуса 1 и цилиндрической поверхностью 12 ротора 8, вследствие отдаления части профилированной поверхности корпуса от цилиндрической поверхности ротора. В результате изменения объема создается разрежение во всасывающем окне 5 и происходит перемещение жидкости из окна 5 в полость камеры, при этом пластина 13 перемещается параллельно самой себе, что определяется зазорами между гранями пластины 13 и стенками паза 10. При дальнейшем повороте ротора 8 после прохождения пластиной 13 камеры всасывающего окна 5 жидкость в камере перемещается к напорному окну 6 и при последующем повороте ротора 8 по ходу движения камеры пластина 13 входит в окно нагнетания 6, где, в связи с уменьшением расстояния между рабочей цилиндрической профилированной поверхностью статора 1 и цилиндрической поверхностью ротора 8 и имеющегося силового воздействия, пластины 13 перемещаются вовнутрь пазов 10, а жидкость, находящаяся в камере, перемещается в нагнетательное окно 6. В течение всего рабочего процесса пластина 13 контактирует только с профилированной поверхностью корпуса 1. Взаимодействие пластин 13 с внутренней поверхностью крышек 4 в заданном соотношении не только исключается, но и создается зазор между стенками паза и пластины, что повышает надежность насоса, так как длина l паза выполнена меньше длины L образующей ротора 8.

Заявляемый насос, сконструированный на основе пластинчатого насоса ПН-60/8 [4 - Насос пластинчатый ПН-60/8. Альбом чертежей. - г. Ясногорск Тульской обл. - АО "Ясногорский машиностроительный завод" - 1996 г.], прошел испытания.

Результаты данных испытаний представлены в таблице сравнительных испытаний заявляемого насоса. В ходе испытаний сопоставлялись пять вариантов исполнения ротора при различных величинах длины l паза, составляющих 0,9996... 0,9975 (варианты 1-5) от длины образующей L ротора. Как показали результаты испытаний, имеется скачкообразное уменьшение износа пластин величиной от 550 мкм до 310 мкм при изменении соотношения длин l/L в диапазоне 0,9996... 0,9995, а нижний диапазон изменения соотношения ограничен минимально допустимым значением КПД насоса, равным 70%. Таким образом, при изготовлении насоса должна быть выбрана длина l паза ротора, составляющая 0,9995.... 0,9990 длины L образующей ротора.

Источники информации
1) Топливораздаточная колонка "Нара-28" тип 1КЭД-50-0,25-1 в кн. Бондарь В. А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. "Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции" - М.: АОЗТ "Паритет", 1999 г. - С. 178.

2) Акты плановой ревизии пластинчатого насоса ПН-60/8 зав. N 01, проходящего предварительные испытания на установке МНУМ-60. - г. Ясногорск Тульской обл. - АО "Ясногорский машиностроительный завод" - 1996 г.

3) Патент США 5833438A F 04 C 2/344 от 10.11.98 г. - прототип.

4) Насос пластинчатый ПН-60/8. Альбом чертежей. - г. Ясногорск Тульской обл. - АО "Ясногорский машиностроительный завод" - 1996 г.

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами с лопастями, перемещающимися возвратно-поступательно относительно внутреннего элемента, в частности к роторным пластинчатым насосам, и может применяться в различных областях промышленности. Пластинчатый насос содержит корпус, внутренняя полость которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающим и нагнетательным окнами, размещенный во внутренней полости корпуса ротор, выполненный в виде прямого кругового цилиндра, ось которого совпадает с осью вала насоса, и взаимодействующие с рабочей профилированной поверхностью корпуса подвижные в радиальном направлении пластины, размещенные в радиальных пазах ротора, выполненных без выхода на торцевые поверхности ротора. Радиальные пазы имеют длину l, равную 0,9995-0,9980 длины L образующей ротора. Повышается надежность насоса. 1 табл., 3 ил.

Пластинчатый насос, содержащий корпус, внутренняя полость которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающими и нагнетательными окнами, размещенный во внутренней полости корпуса ротор, выполненный в виде прямого круглого цилиндра, ось которого совпадает с осью вала насоса, и взаимодействующие с рабочей профилированной поверхностью корпуса подвижные в радиальном направлении пластины, размещенные в радиальных пазах ротора, выполненных без выхода на торцевые поверхности ротора, отличающийся тем, что радиальные пазы имеют длину l равную 0,9995 - 0,9980 длины L образующей ротора.