ПЛАСТИНЧАТЫЙ НАСОС Российский патент 2003 года по МПК F04C2/344 

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами - 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 перекачки жидкостей.

Известен роторный пластинчатый насос для перекачивания различных жидкостей, состоящий из корпуса с патрубками всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающими и нагнетательными окнами, крышек корпуса, ротора, установленного внутри корпуса и опирающегося на подшипники внутри крышек. В роторе выполнены радиальные пазы, в которых установлены с возможностью перемещения пластины, взаимодействующие с рабочей цилиндрической профилированной поверхностью корпуса [1. Каталог фирмы Alfons Haar, 1780, том 2.86, 1983 г. Насос марки FPCC-80-700].

Основным недостатком этого насоса является низкая надежность работы насоса при перекачке жидкостей, содержащих частицы механических примесей. Как показала эксплуатация пластинчатых насосов, наибольшие трудности имеются в сохранении высокой самовсасывающей способности насоса, что связано с износом пластин, цилиндрической поверхности, торцевых поверхностей ротора и рабочих (внутренних) поверхностей крышек корпуса из-за механических частиц в перекачиваемой жидкости, так как частицы могут быть не задержаны фильтром на входе в насос, а размер частиц доходит до 3 мм.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и взятым за прототип является пластинчатый насос для перекачивания различных жидкостей, содержащий корпус с окнами всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого выполнена с верхним и нижним замыкателями, соединенными между собой участками с лекальными кривыми, ротор, установленный внутри корпуса и выполненный с радиальными пазами, в которых размещены подвижные в радиальном направлении пластины, перед каждым пазом ротора по направлению вращения на его цилиндрической поверхности параллельно пазам выполнены выемки глубиной h не менее 5 мм с разновеликими углами наклона граней выемки к касательным в точках их выхода к цилиндрической поверхности ротора, при этом угол наклона передней грани α=60±5^o, задней грани β=85±5^o, а длина l выемки составляет 0,70÷0,85 длины b образующей цилиндрической поверхности ротора [2. Патент Российской Федерации RU 2135834,6 F 04 С 2/344, сентябрь 1999 г. - прототип].

Недостатком конструкции этого насоса является резкое уменьшение в процессе эксплуатации самовсасывающей способности насоса из-за увеличения зазора между торцевыми поверхностями ротора и рабочими поверхностями крышек корпуса, вследствие появления концентричных углублений на указанных поверхностях из-за абразивного износа.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение надежности работы насоса как на режиме перекачки, так и на режиме самовсасывания.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном пластинчатом насосе, содержащем корпус с окнами всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого выполнена с верхним и нижним замыкателями, соединенными между собой участками с лекальными кривыми, ротор, установленный внутри корпуса и выполненный с радиальными пазами, в которых размещены подвижные в радиальном направлении пластины, перед каждым пазом ротора по направлению вращения на его цилиндрической поверхности параллельно пазам выполнены выемки глубиной h не менее 5 мм с разновеликими углами наклона граней выемки к касательным в точках их выхода к цилиндрической поверхности ротора, при этом угол наклона передней грани α=60±5^o, задней грани β=85±5^o, а длина l выемки составляет 0,70÷0,85 длины b образующей цилиндрической поверхности ротора, согласно изобретению в каждом секторе на торцевой поверхности ротора выполнены цилиндрические глухие выемки, которые расположены в каждом секторе таким образом, что их проекции на плоскость, проходящую через ось ротора, перекрывают друг друга.

На фиг. 1 представлен пластинчатый насос (в разрезе), фиг.2 - торцевая поверхность ротора пластинчатого насоса, фиг.3 - сечение ротора пластинчатого насоса (сечение А-А).

Пластинчатый насос состоит (см. фиг.1) из корпуса 1 с всасывающим 2 и напорным 3 патрубками, крышек корпуса (на фиг.1 не показаны). Внутри корпуса 1 размещена гильза 4, имеющая верхний и нижний замыкатели 5, 6 соответственно цилиндрической поверхности, которые профилированы по лекальным кривым, всасывающие и нагнетательные окна 7, 8. Замыкатели 5, 6 образованы дугами постоянных радиусов: верхний замыкатель 5 от начала (точка А) до конца (точка В) описан дугой АВ, нижний замыкатель 6 от начала (точка С) до конца (точка D) описан дугой СD. В верхней части корпуса 1 установлен предохранительно-перепускной клапан 9. Внутри гильзы 4 установлен ротор 10, опирающийся на подшипниковые опоры в крышках корпуса; ротор имеет радиальные пазы 11, в которых размещены пластины 12. Перед каждым пазом 11 на цилиндрической поверхности ротора 10 по направлению вращения параллельно пазам 11 находятся выемки 13. Каждая выемка 13 представляет собой углубление с пологими боковыми стенками-гранями, наклоненными под разными углами к цилиндрической поверхности ротора. Угол α наклона передней грани выемки 13 по направлению вращения меньше угла β наклона задней грани и их значения составляют α= 60±5^o, β=85±5^o. Днище выемки 13 выполнено параллельно касательной плоскости к цилиндрической поверхности ротора 10 в точке выхода передней грани. Выемка равноудалена от торцевых поверхностей ротора, ее длина 1 составляет 0,7÷0,85 от длины b образующей цилиндрической поверхности ротора 10. В каждом секторе 14 (сектор - часть ротора, ограниченная стенками соседних пазов под пластины) на торцевой поверхности ротора (см. фиг.2) выполнены цилиндрические глухие выемки 15. Каждая выемка 15 представляет собой углубление в виде глухой цилиндрической выемки. Оси этих углублений (см. фиг.3) параллельны образующей цилиндрической поверхности ротора. Выемки 15 расположены в каждом секторе таким образом, что их проекции на плоскость, проходящую через ось ротора 10, перекрывают друг друга.

Пластинчатый насос работает следующим образом. При вращении ротора 4 в направлении, указанном стрелкой ω, происходит изменение объемов элементарных камер, ограниченных внутренней поверхностью гильзы 4, цилиндрической поверхностью ротора 10, двумя соседними пластинами 6 и крышками насоса, следующим образом: в результате поворота ротора 10 происходит увеличение объема в полости всасывания и происходит перемещение жидкости к полости нагнетания. При перемещении пластины 6 на нижний замыкатель пластина перемещается в радиальном пазу 5. На всем участке нижнего замыкателя пластина 6 имеет максимальное перемещение из паза 5. Частицы, находящиеся в перекачиваемой жидкости внутри элементарных камер и выемок 13, под воздействием сил инерции стремятся к периферии и при проходе нагнетательного окна 6 выбрасываются из насоса; перекачиваемая жидкость, находящаяся в полости всасывания, под действием перепада давлений на входе и выходе насоса попадает в зазор между торцевой поверхностью 4 ротора 10 и торцевой поверхностью крышки насоса, при этом доля частиц, имеющая размеры, близкие к зазору между ротором и крышкой корпуса, аккумулируется в выемках 15 и находится в них до профилактической разборки насоса.

Для подтверждения технического результата были проведены испытания опытного образца пластинчатого насоса, созданного на основе пластинчатого насоса марки ПН-60/8, в котором на цилиндрической поверхности ротора были выполнены выемки 13, а на торцевых поверхностях ротора - выемки 15 в секторах. Насос прошел испытания перекачкой загрязненного дизельного топлива с механическими частицами гарантированных размеров. Результаты испытаний представлены в таблице. Как показали испытания, введение углублений на торцевой поверхности ротора позволяет повысить эксплуатационный КПД насоса на 3÷6%, а величину вакуума в режиме самовсасывания - до 10%.

Таким образом, существенными отличиями является совокупность признаков:
наличие выемок 13 (углублений) не только на цилиндрической поверхности ротора, но и выемок 15 на торцевых поверхностях ротора;
выемки 15 на торцевых поверхностях ротора аккумулируют механические примеси до остановки насоса на профилактическую разборку насоса.

Применение изобретения позволит повысить эксплуатационные характеристики насоса - КПД и самовсасывающую способность - за счет уменьшения износа торцевых поверхностей крышек корпуса и торцевых поверхностей ротора.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в химическом нефтяном машиностроении. Пластинчатый насос содержит корпус, замыкатели, соединенные между собой участками с лекальными кривыми, ротор с пазами, в которых размещены пластины. Перед каждым пазом ротора по направлению вращения на его цилиндрической поверхности параллельно пазам выполнены выемки глубиной h не менее 5 мм с разновеликими углами наклона граней выемки к касательным в точках их выхода к цилиндрической поверхности ротора. При этом угол наклона передней грани α=60±5^o, задней грани β=85±5^o, а длина 1 выемки составляет 0,70-0,85 длины b образующей цилиндрической поверхности ротора. В каждом секторе торцевой поверхности ротора, ограниченной стенками соседних пазов, выполнены цилиндрические глухие выемки, которые расположены в каждом секторе таким образом, что их проекции на плоскость, проходящую через ось ротора, перекрывают друг друга. Повышается надежность работы как на режиме перекачки, так и на режиме самовсасывания. 1 табл., 3 ил.

Пластинчатый насос, содержащий корпус с окнами всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого выполнена с верхним и нижним замыкателями, соединенными между собой участками с лекальными кривыми, ротор, установленный внутри корпуса и выполненный с радиальными пазами, в которых размещены подвижные в радиальном направлении пластины, перед каждым пазом ротора по направлению вращения на его цилиндрической поверхности параллельно пазам выполнены выемки глубиной h не менее 5 мм с разновеликими углами наклона граней выемки к касательным в точках их выхода к цилиндрической поверхности ротора, при этом угол наклона передней грани α=60±5^o, задней грани β=85±5^o, а длина 1 выемки составляет 0,70-0,85 длины b образующей цилиндрической поверхности ротора, отличающийся тем, что в каждом секторе торцевой поверхности ротора, ограниченной стенками соседних пазов, выполнены цилиндрические глухие выемки, которые расположены в каждом секторе таким образом, что их проекции на плоскость, проходящую через ось ротора, перекрывают друг друга.