РОТАЦИОННЫЙ НАСОС Российский патент 2001 года по МПК F04B43/12 

Изобретение относится к нефтепромысловой, нефтехимической и химической промышленности и может быть использовано при перекачке химреагентов, сред с повышенной токсичностью, радиоактивных и других агрессивных веществ, не допускающих утечек в окружающую среду при больших напорах и подачах.

В настоящее время существуют насосы шиберные, которые сложны по конструкции ротора. Размещенные в теле ротора шиберы (лопасти) усложняют конструкцию и затрудняют герметизацию уплотнительной системы скользящих поверхностей шибера со статором [1]. Поэтому насосы не могут быть использованы для перекачивания агрессивных и загрязняющих сред.

Наиболее близким к изобретению является ротационный насос для перекачки жидкостей с отводами всасывания и нагнетания, содержащий трубу, на которой по спирали размещен шланг, установленный с возможностью взаимодействия всех его ветвей с вращающимися роликами, ориентированными вдоль оси трубы и заполненный несжимаемой жидкостью [2].

Недостатком насоса является сложность конструкции, так как ротор размещен внутри корпуса и затрудняет сборку и регулирование силы взаимодействия роликов с ветвями шланга.

Цель изобретения - повышение надежности насоса, упрощение конструкции и обеспечение высокого давления на выкиде насоса за счет многоступенчатого выполнения нагнетательной системы насоса.

Цель достигается тем, что статор насоса выполнен в виде трубного основания, по наружной поверхности которого проточены спиральные желоба по форме шланга в сжатом состоянии, в котором размещается эластичный шланг, причем концы шланга запрессованы в штуцера, выполненные в теле основания с углублением по касательной к поверхности трубного основания, концы которого перекрыты заглушками, одно из которых снабжено обратным клапаном.

Витки шланга закрыты герметичным кожухом с торцовыми уплотнениями по внешней поверхности трубопровода, причем внутри кожуха вмонтирован свободновращающийся ролик, длиной более ширины навивки шлангов, а с внешней поверхности корпус снабжен приводной передачей, связанной с двигателем, размещенным на основании насоса или на специальном фундаменте. Корпус оснащен вантузом для заливки в полость корпуса ротора несжимающегося агента (например, воды).

На фиг. 1 показан разрез насоса (вид сбоку); на фиг. 2 - вид по А-А фиг. 1 в однороликовом исполнении; на фиг. 3 - вид по В-В для той же фиг. 1, но в трехроликовом исполнении.

Насос содержит цилиндрическое трубное основание 1, прикрепленное к фундаментальной плите 2, на внешней поверхности основания 1 выполнены спиралеобразные пазы 3, которые завершаются потайными углублениями для линии всаса 4 и нагнетания 5 со штуцерами 6 и 7, выведенными внутрь основания 1 отводами всаса 8 и нагнетания 9.

Вокруг основания 1 по пазам 3 от штуцера всаса 6 до штуцера нагнетания 7 навит упругий шланг 10, сверху шланг 10 закрыт вращающимся ротором в виде кожуха 11, обхватывающим основание 1 на самоуплотняющихся сальниках 12. Приводная трансмиссия связана с двигателем 14, закрепленным на основании 1 или на специальном фундаменте.

Внутри кожуха ротора 11 над шлангами 10 закреплен продольный ролик 15, длина которого превышает суммарную ширину витков пазов 3 и шланга 10.

Пазы 3 углублены в основание 1 на глубину, не превышающую толщину шланга 10 в сжатом положении 16.

Продольный ролик 15 установлен свободно вращающимся на подшипниках 17 и 18 торцовых крышек кожуха ротора 11 и ориентирован вдоль оси основания 1 так, чтобы ролик 15, обкатывающийся вокруг него, обжимая шланг 10, перекрывал внутреннее сечение. Причем число перекрытий соответствует числу роликов и витков шланга.

Роликов 15 может быть один (см. фиг. 2), а также два, три и более (см. фиг. 3).

Между поверхностью основания 1 внутри вращающегося корпуса ротора 11 образуется полость 19, в которой размещается шланг 10 и ролики 15. Число шлангов может быть более одного.

На корпусе ротора 11 размещен вантуз 20, через которое производится заполнение полости 19 несжимаемой жидкостью (например, водой).

Давление нагнетания предлагаемого насоса регулируется изменением числа роликов, обкатывающих шланг, и числом витков шланга на статоре насоса. Подача насоса регулируется за счет размещения на статоре двух или более рядов эластичного шланга, так как при этом увеличивается объем отсеченной спирали и увеличивается скорость движения жидкости.

Насос устанавливается на плиту 2 основанием 1 и герметично подсоединяется всасывающим отводом 8 к месту отбора агента перекачки, а отводом 9 - к нагнетательному трубопроводу.

Принцип действия ротационного насоса следующий. При включении двигателя 14 привод 13 поворачивает кожух ротора 11 вокруг основания 1, при этом ролик 15, вращаясь на подшипниках 17 и 18 и вокруг основания 1, накатывается на шланг 10 и плавно обжимает ее в пазу 3, который по краям воспринимает нагрузки наиболее напряженных участков стенки шланга 10 в местах их перегиба.

Плавность нагрузки на начало шланга 10 роликом 15 определяется формой потайного углубления 4 от штуцера 6 до выхода шланга 10 на поверхность основания 1.

Прокатываясь по шлангу 10 в пазу 3, ролик 15 освобождает участок шланга 10, который за счет упругости выправляется и всасывает порцию агента перекачки, а впереди себя ролик 15 продавливает порцию агента до штуцера 7 и напорного отвода 9.

Высокое давление плавно отходит по шлангу 10 через потайной канал, выполненный в форме шланга 10, через отвод 9 в нагнетательный трубопровод.

В полость 19 через вантуз 20 заливается несжимаемая жидкость (например, вода), которая за счет стабильного объема не дает увеличиваться диаметру напорного шланга 10, сохраняя ее в пределах упругой деформации.

Замкнутая полость 19 одновременно выполняет роль дополнительной страховки участка шлангов на случай нарушения стенок за счет старения или аварийного порыва от штуцера всаса 6 до штуцера нагнетания 7.

Предлагаемое изобретение позволит за счет абсолютной герметизации рабочей полости предохранить попадание в окружающую среду агрессивных и ядовитых жидкостей на производствах, где приходится перекачивать под большим давлением опасные для здоровья людей жидкие вещества. При этом необходимое давление обеспечивается за счет многоступенчатого воздействия на рабочий орган насоса.

Литература
1. Башита Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974, 606 с.

2. Патент GB N 2102504 A, 02.02.1983.

Ротационный насос предназначен для использования в химической, нефтехимической промышленности и в других областях для перекачки высокотоксичных и отравляющих веществ, где требуется высокая надежность. Насос состоит из трубного основания, на которое по спирали навит шланг, а поверх шланга, на вращающемся корпусе-роторе монтируется свободно вращающиеся продольные обжимные ролики. Между поверхностью основания во внутреннюю полость корпуса-ротора закачена несжимаемая жидкость, например вода. При вращении корпуса-ротора обжимные ролики, обкатываясь по шлангам, продавливают перекачиваемый агент в сторону нагнетания, повышающееся давление через стенки шлангов воспринимается несжимаемой средой и удерживает тело шланга в сжатом состоянии в пределах упругой деформации. Отсутствие герметизирующих устройств позволяет использовать насос в любых загрязненных условиях. 3 ил.

Ротационный насос для перекачки жидкостей, включающий корпус, спиральный шланг, вращающиеся ролики, отводы всаса и нагнетания, отличающийся тем, что корпус насоса выполнен в виде цилиндрического трубного основания, на внешней поверхности которого выполнены спиральные пазы, в которых уложены витки шлангов, взаимодействующих со свободно вращающимися роликами, размещенными в пазах цилиндрического кожуха, герметично обхватывающего цилиндрический корпус, причем количество роликов и параллельно размещенных шлангов может быть более одного.