РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС Российский патент 2004 года по МПК F04C2/00 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосам высокой производительности и давления.

Известен шестеренный насос, содержащий центральный вал с шестерней, контактирующей с шестернями (см. Юдин Е.М. Шестеренные насосы, Москва, Машиностроение, 1964, с. 8, фиг.2).

Недостатком данного шестеренного насоса является то, что жидкость в процессе перемещения зубьями шестерен раздавливается на мелкие порции, которые заполняют межзубьевые пазы, и, вращаясь в них, трется о стенки при касании. От измельчения порций жидкости зубьями шестерен многократно увеличивается площадь трения жидкости о зубья и стенки камер, что увеличивает потребляемую мощность на привод насоса.

Известен шестеренный насос, принятый за ближайший аналог, содержащий две находящие в зацеплении шестерни, одна из которых выполнена овальной с параллельными сторонами, ее центральное отверстие также имеет овальную форму для обеспечения вращательного и поступательного движения ротора по неподвижной оси (см. SU 589463 A, 20.03.1978, F 04 C 2/08).

Недостатком данного насоса является то, что ведомая шестерня перемещает жидкость только половину времени выполнения им полного оборота. Вторая половина этого времени расходуется на перемещение шестерни в камере поступательно до упора. В связи с чем, возникает пульсация жидкости и трение жидкости о зубья шестерен и стенки камер.

Задачей изобретения является перемещение и выдача жидкости отдельными большими объемами, что значительно уменьшает площади ее трения, уменьшая тем самым потребляемую мощность насоса.

Поставленная задача достигается в роторно-поршневом насосе, содержащем две рабочие камеры, работающие поочередно и имеющие форму искаженного круга, между которыми расположен центральный вал с шестерней, контактирующей с кулачковыми валами и шестернями поршней, имеющих челнокообразную форму и пазы в средней части для кулачковых валов с роликами, при этом движение поршней происходит по искаженному кругу, часть зубьев шестерен с двух противоположных сторон срезаны, в срезы зубьев под действием пружин упирается прижим, а боковые и торцевые стороны поршней выполнены радиусными.

На фиг.1 изображен роторно-поршневой насос.

На фиг.2 изображен продольный разрез на фиг.1

Насос состоит из двух полукольцевых стенок 1, перегородки 2 и боковых стенок, составляющих корпус насоса.

В центре корпуса посредством подшипников установлен центральный вал 3 с приводной муфтой и шестернями 4 и 5.

В камерах 6 корпуса посредством подшипников установлены два кулачковых вала 7 с роликами 8 и шестернями 9. Часть зубьев шестерен 9 с двух противоположных сторон срезаны. В срезы зубьев под действием пружин упирается прижим 10.

В камерах 6 на кулачковые валы 7 посредством роликов 8 установлены два поршня 11, имеющие челнокообразную форму. Внутренняя часть поршней 11 имеет полости, по стенкам которых прокатываются ролики 8, и пазы 12 для взаимодействия с кулачковыми валами 7. На наружной поверхности поршней 11 нарезаны зубья шестерни, которыми поршни 11 соединены с центральным валом 3. Боковые и торцевые стороны поршней 11 выполнены радиусными. С боков корпуса насоса расположены четыре окна 13, два из которых, согласно стрелок на чертеже, входные, а два - выходные. Окна соединены патрубками 14 с концами трубы трубопровода. Окна оборудованы односторонними шаровыми клапанами (не показаны).

Роторно-поршневой насос работает следующим образом.

При вращении вала 3 от привода шестерня 4 приводит в движение поршни 11. Верхний по чертежу поршень 11 начнет перемещаться по радиусу за изображенной на чертеже стрелкой, а нижний - вслед за стрелкой, изображенной у торца поршня. При движении верхнего поршня 11 площадь камеры 6 будет уменьшаться, а жидкость, находящаяся в ней, будет вытесняться через окно и патрубок в трубопровод 15. В то же время площадь, находящаяся за верхним поршнем, будет увеличиваться, создавая разрежение в камере и засасывая в нее жидкость из подводящего патрубка. Нижний поршень 11 до прихода в изображенное на чертеже положение производит выталкивание жидкости и одновременно за собой заполнение камеры жидкостью. Движение нижнего поршня за стрелкой можно назвать циклом "смена положения", а верхнего - "рабочим ходом".

При цикле ″смена положения″ жидкость не перетекает в окна, а меняет местоположение. К концу хода верхнего поршня по радиусу у нижнего поршня закончится цикл ″смена положения″ и начнется рабочий ход и т.д.

При рабочих ходах нагрузка приходится в основном на торцевые участки зубьев шестерен. Для увеличения стойкости зубьев этих участков в насосе автоматически производится подключение в работу шестерен 9, которые до этого времени из-за срезанного участка зубьев не были сцепленными с шестерней 5, а при начале рабочих ходов шестерни 9 сцепляются с шестерней 5 и получают от нее вращение и передаваемую от привода энергию.

К моменту сцепления шестерен поршень 11 займет крайнее положение цикла ″смены положения″, когда один кулачок кулачкового вала 7 займет место в одном из пазов 12, благодаря которому вращение шестерни 5, 9 и вала 7 передается и поршню 11.

При начале цикла ″смена положения″ поршня в верхней камере кулачковый вал 7 выйдет из паза поршня 11, а шестерня 9 к тому времени повернется к шестерни 5 участком срезанных зубьев, а кулачковый вал 7, временно, до следующего рабочего хода прекратит свое вращение. Чтобы вал 7 не поворачивался самопроизвольно, прижим 10 удерживает его.

При вращении шестерен прижим 10 зубчатыми участками шестерен отжимается в сторону.

Изобретение относится к области насосостроения. Роторно-поршневой насос содержит две рабочие камеры, работающие поочередно и имеющие форму искаженного круга, между которыми расположен центральный вал с шестерней, контактирующей с кулачковыми валами и шестернями поршней, имеющих челнокообразную форму и пазы в средней части для кулачковых валов с роликами. Движение поршней происходит по искаженному кругу. Часть зубьев шестерен с двух противоположных сторон срезаны, в срезы зубьев под действием пружин упирается прижим. Боковые и торцевые стороны поршней выполнены радиусными. Уменьшается трение. 2 ил.

Роторно-поршневой насос, содержащий две рабочие камеры, работающие поочередно и имеющие форму искаженного круга, между которыми расположен центральный вал с шестерней, контактирующей с кулачковыми валами и шестернями поршней, имеющих челнокообразную форму и пазы в средней части для кулачковых валов с роликами, при этом движение поршней происходит по искаженному кругу, часть зубьев шестерен с двух противоположных сторон срезана, в срезы зубьев под действием пружин упирается прижим, а боковые и торцевые стороны поршней выполнены радиусными.