ОБЪЕМНЫЙ НАСОС Российский патент 2002 года по МПК F04C2/63 F04C2/00 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в устройствах для перекачивания жидкостей.

Известен объемный насос (1), рабочий элемент которого выполнен в виде цилиндра, при движении, обусловленном вращением связанного с ним кривошипа, рабочий элемент все время соприкасается с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса. К внешней поверхности рабочего элемента через пружину постоянно прижат вкладыш, который может поворачиваться на некоторый угол в своей оправе. Взаимодействие вкладыша и цилиндрической поверхности рабочего элемента обеспечивает организацию переменных зон всасывания и нагнетания.

К недостаткам данного насоса относится наличие специального устройства, выполняющего роль клапана (вкладыш, пружина, оправа).

Потери на трение и нестабильность контакта вкладыша с рабочим элементом, зависящего от упругих свойств пружины.

Известен также объемный насос (прототип) (2), содержащий корпус, состоящий из двух концентричных цилиндров, внешнего и внутреннего, соединенных между собой радиальной перегородкой с общей торцевой стенкой. Цилиндры корпуса образуют раздельную кольцевую рабочую камеру насоса. В камере насоса установлен пустотелый цилиндрический рабочий элемент, прорезь которого по образующей цилиндрической поверхности свободно входит в радиальную перегородку. Торцевая стенка рабочего элемента соединена с кривошипом. При вращении кривошипа рабочий элемент скользит прорезью по радиальной перегородке и одновременно соприкасается своей цилиндрической поверхностью с внешним цилиндром корпуса, при этом линия касания описывает цилиндрическую круговую поверхность. При движении рабочего элемента образующиеся переменные зоны всасывания и нагнетания разделены между собой границами:
контакт цилиндрической поверхности рабочего элемента и цилиндрической поверхности цилиндра корпуса;
контакт между пазом рабочего элемента и радиальной перегородкой цилиндров корпуса.

Отверстия всасывания и нагнетания выполнены в общей стенке цилиндров корпуса. Корпус насоса закрыт крышкой.

К недостаткам прототипа относятся необходимость точной и тщательной пригонки трущихся частей, большие усилия, возникающие в паре паз-перегородка, при крайних положениях рабочего элемента.

Задачей заявляемого изобретения является значительное снижение требований к точности изготовления и повышение технологичности изготовления отдельных элементов насоса путем конструктивного преобразования механизма насоса.

К техническому результату относится упрощение конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в объемном насосе, содержащем корпус с всасывающим и нагнетательным отверстиями, рабочую камеру, крышку, рабочий элемент, кривошип, согласно изобретению рабочая камера выполнена с профилем, очерченным дугами двух пересекающихся окружностей, единый рабочий элемент выполнен в виде дисков, жестко связанных между собой в точке контакта внешних поверхностей, и свободно установлен на оси кривошипа, при этом центр вращения кривошипа совпадает с центром дуги окружности рабочей камеры, а отверстия всасывания и нагнетания выполнены с возможностью их полного перекрытия диском, связанным с кривошипом в одном из крайних положений.

Кроме того, на диске рабочего элемента, не связанного с кривошипом, расположен фиксирующий элемент, обеспечивающий совместно с несквозными выборками, выполненными на торцевых стенках корпуса и крышки, необходимое движение средней точки рабочего элемента.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен насос, общий вид;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - насос при снятой крышке, общий вид;
на фиг. 5 - последовательные положения рабочего элемента насоса при повороте кривошипа на один оборот от ϕ=0 до ϕ = 2π;
на фиг. 6 - последовательные положения рабочего элемента насоса при повороте кривошипа на один оборот от ϕ=0 до ϕ = 2π, фиксирующий элемент отсутствует;
на фиг. 7 - конструктивная схема насоса без фиксирующего элемента.

Объемный насос содержит корпус 1, внутренняя поверхность которого образует рабочую камеру 2, очерченную дугами двух пересекающихся окружностей с центрами О1 и О2 (фиг. 4); кривошип 3, центр вращения которого совпадает с О1; единый рабочий элемент 4, состоящий из двух жестко связанных между собой дисков и свободно установленный на оси кривошипа 3. Насос содержит также крышку 5, фиксирующий элемент 6, несквозную выборку в виде паза 7 в торцевой стенке корпуса 1, всасывающее 8 и нагнетательное 9 отверстия, выполненные на торцовых стенках корпуса 1 и крышки 5. Входное отверстие 10 насоса соединено с всасывающим отверстием 8 каналами 11, выполненными в корпусе и крышке, а выходное отверстие 12 соединено с нагнетательным отверстием 9 каналами 13, также выполненными в корпусе и крышке насоса. Несквозная выборка также может быть выполнена на торцевой стенке крышки 5.

Объемный насос работает следующим образом.

Равномерное вращение кривошипа 3 от внешнего привода (не показан) приводит в сложное движение рабочий элемент 4, средняя точка О3 которого движется по восьмеркообразной траектории. Единый рабочий элемент 4 при своем движении, организуя зоны всасывания Z2 и нагнетания Z1, определяемые точками контакта К1 и К2, открывает и закрывает отверстия всасывания 8 и нагнетания 9. Жидкость всасывается в рабочую камеру 2, проходя путь от входного отверстия 10 по каналам 11 к всасывающему отверстию 8, вытесняется из насоса через входное отверстие 12 по каналам 13. Зоны Z1 и Z2 периодически при углах поворота кривошипа ϕ = kπ, где k = 0, 1, 2, ... и т.д., объединяются в одну зону Z, при этом нагнетательное 9 и всасывающее 8 отверстия полностью перекрыты единым рабочим элементом 4. Выборка в виде паза 7 и фиксирующий элемент 6, движущийся по выборке, обеспечивают движение средней точки О3 единого рабочего элемента по восьмеркообразной траектории, организацию зон Z1 и Z2, полное вытеснение жидкости из насоса за один оборот кривошипа объемом, равным зоне Z, а также реверсивность вращения кривошипа.

При отсутствии фиксирующего элемента и выборки средняя точка О3 единого рабочего элемента движется следующим образом: при повороте кривошипа от ϕ=0 до ϕ= 180^o под действием давления жидкости в зоне Z1 - по полувосьмеркообразной траектории; при повороте кривошипа от ϕ=180⁰ до ϕ=360⁰ - по полуэллиптической траектории, организуя при этом зоны Z1 и Z2. Такая схема насоса проще, но при этом возникает "глухая" зона Г, из которой жидкость при движении рабочего элемента не вытесняется. Конструктивно "глухую" зону Г из насоса можно убрать (см. фиг. 7).

Источники информации
1. Чиняев И.А. Поршневые кривошипные насосы. Л.: Машиностроение, 1983, с.128, рис. 11.1.

2. То же, с.129, рис. 11.3.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в устройствах для перекачивания жидкостей. Объемный насос содержит корпус с всасывающим и нагнетательным отверстиями, рабочую камеру, крышку, рабочий элемент, кривошип. Рабочая камера выполнена с профилем, очерченным дугами двух пересекающихся окружностей. Единый рабочий элемент выполнен в виде дисков, жестко связанных между собой в точке контакта внешних поверхностей, и свободно установлен на оси кривошипа. Центр вращения кривошипа совпадает с центром дуги окружности рабочей камеры. Отверстия всасывания и нагнетания выполнены с возможностью их полного перекрытия диском, связанным с кривошипом в одном из крайних положений, Упрощается конструкция насоса. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Объемный насос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным отверстиями, рабочую камеру, крышку, рабочий элемент, кривошип, отличающийся тем, что рабочая камера выполнена с профилем, очерченным дугами двух пересекающихся окружностей, единый рабочий элемент выполнен в виде дисков, жестко связанных между собой в точке контакта внешних поверхностей и свободно установлен на оси кривошипа, при этом центр вращения кривошипа совпадает с центром дуги окружности рабочей камеры, а отверстия всасывания и нагнетания выполнены с возможностью их полного перекрытия диском, связанным с кривошипом в одном из крайних положений. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что на диске рабочего элемента, не связанного с кривошипом, расположен фиксирующий элемент, обеспечивающий совместно с несквозными выборками, выполненными на торцевых стенках корпуса и крышки, необходимое движение средней точки рабочего элемента.