РАЗДЕЛЬНЫЙ КОЖУХ СТАТОРА Российский патент 2016 года по МПК F04C2/107 

Изобретение относится к статору для одновинтового насоса, содержащему кожух статора, окружающий снабженную по меньшей мере одним буртиком эластомерную обойму для размещения ротора, причем буртик расположен между кожухом статора и соединительным элементом в выемке соединительного элемента.

Одновинтовой насос состоит по существу, из расположенного с возможностью вращения в статоре спирального ротора, который вращается вокруг его продольной оси, расположенной эксцентрически относительно оси статора. Обращенная к ротору сторона статора имеет по меньшей мере двухзаходную, соответствующую форме ротора винтообразную форму с удвоенным шагом. Между ротором и статором образуются несколько равновеликих камер, в которых перекачиваемый продукт перемещается за счет различных шагов винта ротора и статора в аксиальном направлении через статор. Как правило, ротор состоит из износостойкого материала, такого как, например, сталь, а статор - из упругого материала, такого как, например, резина.

Эластомерная обойма на практике зачастую снабжена кожухом, например за счет завулканизировывания статора в кожух. Статор подлежит обусловленному его материалом сравнительно интенсивному износу, из-за чего периодически требуется замена статора и соответственно кожуха статора. В прошлом предпринимались неоднократные попытки поиска решения, позволяющего свести необходимые для замены работы по обслуживанию к возможному минимуму.

Например, в DE 10241753 раскрыт одновинтовой насос с кожухом статора, который для упрощения монтажа и демонтажа эластомерной обоймы имеет кожух статора, выполненный из нескольких соединенных друг с другом, простирающихся в продольном направлении сегментов. Продольные кромки сегментов выполнены таким образом, что соседние сегменты входят в зацепление для получения нагружаемого на растяжение соединения с геометрическим замыканием. Кроме того, сегменты выполнены таким образом, что их обращенные к эластомерной обойме стороны образуют, по существу, ровные поверхности. Таким образом, путем соединения нескольких сегментов получается закрытый кожух в форме многоугольника. Эта форма многоугольника входит в зацепление с соответствующей формой многоугольника внешней стороны эластомерной обоймы таким образом, что получается геометрическое замыкание для передачи крутящего момента и предотвращается вращательное движение эластомерной обоймы в кожухе статора, т.е. ее проворачивание.

Однако желательно создать статор с кожухом и эластомерной обоймой, в котором тормозится не только вращательное движение эластомерной обоймы. Поскольку в процессе функционирования насосов, прежде всего, в результате движения подачи ротора, возникают также радиальные и аксиальные силы, которые воздействуют на эластомерную обойму, фиксация эластомерной обоймы должна быть далее улучшена. Например, из WO 2011/155312 известен специальный вариант осуществления, в котором эластомерная обойма снабжена на его обоих концах буртиком, вследствие чего должно быть достигнуто эффективное уплотнение насоса. При этом буртик расположен в выемке между кожухом статора и соединительным элементом (соединительным фланцем, корпусом насоса). Кожух статора и эластомерная обойма стягиваются между соединительным фланцем и корпусом насоса посредством резьбовых стяжек, причем регулируемое расстояние между кожухом статора и соединительным элементом меньше толщины буртика, вследствие чего буртик выжимается и таким образом образует уплотненное соединение между статором и соединительным элементом. Хотя таким образом эластомерная обойма фиксируется также и в осевом направлении, тем не менее, действующие радиально силы в области буртика воспринимаются только образованным посредством силового замыкания соединением.

Поэтому в основе изобретения лежит задача создания кожуха статора указанного выше типа, который обеспечил бы улучшенную фиксацию эластомерной обоймы.

Эта задача решена за счет того, что кожух статора по меньшей мере на одной стороне имеет открытые с торца камеры или выемки.

При этом изобретение исходит из соображения, что фиксация эластомерной обоймы в кожухе статора может быть улучшена посредством того, что эластомерная обойма зафиксирована по меньшей мере на одном конце дополнительно действующим соединением между кожухом статора и соединительным элементом. Соединение должно быть способно воспринимать также и радиально действующие силы в области буртика, и соединение должно быть разъемным.

Это достигнуто посредством того, что кожух статора на его обращенной к буртику торцевой стороне имеет открытые камеры и/или выемки. Если буртик выжимается теперь против кожуха статора, буртик проникает с зацеплением в торец кожуха статора таким образом, что буртик за счет своих эластомерных свойств выступает в открытые камеры или выемки. Между кожухом статора и буртиком образуется соединение с силовым и геометрическим замыканием, которое может воспринимать также и радиально действующие силы. Можно также снабжать буртик соответствующими форме открытых камер или выемок выступами или углублениями. С одной стороны, вследствие этого возможно образование соединения с геометрическим замыканием в результате также относительно незначительного давления прижима и, с другой стороны, возможно достижение особо простого позиционирования по отношению к отверстию для размещения ротора, посредством которого можно монтировать эластомерную обойму в кожух статора только в заданном угловом положении.

Для получения соответствующего изобретению соединения соединительный элемент имеет принимающую буртик выемку. При этом буртик выдается в продольном направлении над обращенной к статору торцовой стороной присоединительного узла таким образом, что при прижимании кожуха статора против буртика, буртик выжимается и проникает в торцовые отверстия в кожухе статора. Для обеспечения заданного давления кожух статора имеет предписанный размер наружного диаметра, больший, чем выемка в присоединительном узле. При этом внешние контуры кожуха статора и присоединительного узла образуют с торца ограничитель. Тем самым давление прижима может быть задано, например, при применении одного и того же присоединительного узла, путем подбора толщины буртика.

Для достижения прижатия буртика после монтажа насоса к торцу кожуха статора, расстояние между кожухом статора и соединительным элементом должно быть меньше толщины буртика. Предпочтительно, для выемки в соединительном элементе следует выбирать при этом соответствующую буртику форму. За счет этого буртик может деформироваться только в направлении кожуха статора, вследствие чего достигается особо эффективное проникновение с зацеплением буртика в кожух статора.

Для получения соответствующего изобретению статора подходят произвольные разновидности открытых камер, выемок или возвышений в статоре, которые обеспечивают производство на торце соединения с геометрическим замыканием между кожухом статора и соединительным элементом. Например, простая структура может быть достаточной, если буртик способен проникать с зацеплением через образованные структурой промежутки/возвышения. Само собой разумеется, соединительный элемент может быть снабжен на торце, в отдельности или дополнительно, также открытыми камерами, выемками и/или возвышениями.

Предпочтительно, кожух статора выполнен в виде профилированного тела, в котором на торце образованы открытые камеры для буртика. Кроме того, у такого варианта осуществления имеется то преимущество, что кожух статора вопреки экономии материала имеет достаточно высокую прочность и жесткость.

В особо предпочтительном варианте осуществления кожух статора имеет разделенное на камеры поперечное сечение. В частности, профилированное тело, которым является кожух статора, может быть выполнено полым и содержать вышеупомянутые камеры. При этом камеры могут быть образованы окружающей эластомерную обойму внутренней стенкой кожуха статора, внешней стенкой кожуха статора и располагающимися между ними перегородками. Например, перегородки простираются в продольном направлении кожуха статора таким образом, что образуются открытые с торца образованные структурой камер полости. После монтажа статора буртик эластомерной обоймы проникает с зацеплением в камеры за счет давления его прижима против кожуха статора. Наружный диаметр буртика следует выбирать такой величины, что буртик покрывает по меньшей мере частично открытые с торца камеры, в то время как толщина стенки внутренней стенки кожуха статора меньше высоты буртика.

Согласно предпочтительному варианту осуществления кожух статора содержит по меньшей мере две частичные оболочки, разделенные вдоль продольного направления. Тем самым достигнут особо простой монтаж, поскольку за счет продольно-раздельного построения кожуха статора замена эластомерной обоймы может быть произведена особо простым образом. С этой целью частичные оболочки соединены друг с другом разъемно.

Например, с одной стороны частичные оболочки соединены друг с другом посредством соединения с геометрическим замыканием, а с другой стороны - посредством запорного узла. В качестве особо подходящего соединения с геометрическим замыканием показал себя вариант осуществления, в котором выступающий удерживающий элемент частичной оболочки крюкообразно захватывает углубление соседней частичной оболочки. После открытия запорного узла кожух статора может быть раскрыт вокруг соединения с геометрическим замыканием, и частичные оболочки могут быть просто сняты с эластомерной обоймы.

Наиболее предпочтительным является запорный узел, выполненный в виде быстроразъемного соединения, прежде всего, в виде разновидности винтового откидного фиксатора. С помощью откидного фиксатора частичные оболочки могут быть соединены друг с другом, и тем самым кожух статора может быть закрыт. Дополнительное винтовое соединение служит, прежде всего, для того, чтобы закрывать зазор между частичными оболочками.

Кроме того, запорный узел может быть оснащен защитой от выпадения, выполненной для воспрепятствования отделению запорных элементов от кожуха статора. В запорном узле может быть также предусмотрено приемное устройство для кабеля воспринимающего элемента. Предпочтительно, приемное устройство выполнено в виде кабельного канала и позиционировано таким образом, что кабельный канал при открывании запорного узла освобождает кабель воспринимающего элемента. При демонтаже статора воспринимающий элемент совместно с кабелем воспринимающего элемента может быть, таким образом, удален, а частичные оболочки сняты особо простым способом.

Достигнутые изобретением преимущества состоят, прежде всего, в том, что в статоре со сменной эластомерной обоймой эластомерная обойма может быть надежно зафиксирована в кожухе статора. Прежде всего, эффективно предотвращено вызываемое перемещением ротора возможное перемещение эластомерной обоймы.

Объектом изобретения является также кожух для описанного выше статора, имеющий по меньшей мере на одной стороне открытые с торца камеры или выемки.

Варианты осуществления данного изобретения разъяснены более подробно иллюстративным образом при помощи схематических чертежей. При этом показано на:

Фиг. 1 - передний участок одновинтового насоса с закрепленным между соединительными элементами статором,

Фиг. 2 - поперечное сечение показанного на фиг. 1 двухчастного статора,

Фиг. 3, 4, 5 - различные варианты осуществления запорного узла,

Фиг. 6 - снабженная на обоих концах буртиком эластомерная обойма, которая имеет внешнюю сторону в форме многоугольника,

Фиг. 7 - показанная с увеличением часть закрепленного статора в области соединения между статором и соединительным элементом, в продольно разрезанном представлении.

Одинаковые компоненты снабжены на всех чертежах одинаковыми ссылочными обозначениями.

На фиг. 1 передний участок одновинтового насоса 2 представлен с закрепленным между соединительными элементами корпуса 4 насоса и соединительным фланцем 6 посредством резьбовых стяжек 8 статором 10. Статор 10 содержит продольно-раздельный, состоящих из двух частичных оболочек 12, 14 кожух 16 статора для снабженной по меньшей мере одним буртиком 18 эластомерной обоймы 20 для размещения ротора. Кожух 16 статора изготовлен из алюминиевого сплава.

Одновинтовой насос 2 снабжен двумя опорными стойками 22, выполненными для монтажа насоса 2 на предусмотренном для этого месте размещения насоса. С помощью резьбовых стяжек 8, в результате надевания крепежных гаек 24, буртик 18 затягивается между кожухом 16 статора и соединительными элементами 4, 6 до тех пор, пока кожух 16 статора не упрется в соединительные элементы 4, 6. Обе частичные оболочки 12, 14, соединены друг с другом с одной стороны посредством соединения 26 с геометрическим замыканием, а с другой стороны - посредством запорного узла 28. Запорный узел 28 находится под защитным покрытием 30.

Поперечное сечение показанного на фиг. 1 двухчастного статора 10 представлено на фиг. 2. Статор 10 имеет внутреннюю сторону в форме многоугольника и содержит верхнюю частичную оболочку 12 и нижнюю частичную оболочку 14, которые соединены друг с другом по всей длине кожуха статора с одной стороны посредством соединения 26 с геометрическим замыканием, а с другой стороны - посредством противолежащего, действующего по всей длине кожуха статора запорного узла 28. При этом соединение 26 с геометрическим замыканием образовано посредством приформированного на конце верхней частичной оболочки 12 крюкообразного удерживающего элемента 32, который захватывает размещенные на противоположном конце нижней полуоболочки 14 углубление 34. Противоположно соединению 26 с геометрическим замыканием расположен запорный узел 28, который представляет собой разновидность винтового откидного соединения 36. На этой стороне статора 10 концы частичных оболочек 12, 14 простираются радиально наружу и снабжены отверстиями для вводимого сверху стяжного винта 38, который завинчен в снабженную внутренней резьбой шарнирную штангу 40. Между головкой винта и верхней частичной оболочкой 12 расположена снабженная сквозными отверстиями промежуточная пластина 42, которая служит, прежде всего, для распределения действующих при завинчивании сил.

С торцов простирающихся радиально концов частичных оболочек 12, 14 в обеих частичных оболочках 12, 14 сделана выемка, которая образует кабельный канал 44 для воспринимающего элемента. Этот кабельный канал 44 раскрывается благодаря приспособленному к этому своему устройству при демонтаже частичных оболочек 12, 14. Демонтаж производится, по существу, вследствие того, что стяжной винт 38, ослабляется до тех пор, когда становится возможным его совместное с промежуточной пластиной 42 откидывание вокруг оси 46 вращения шарнирной штанги 40 от статора 10 прочь. Запорный узел 28 тем самым открыт и частичные оболочки 12, 14 могут быть развернуты вокруг соединения 26 с геометрическим замыканием и сняты. Монтаж частичных оболочек 12, 14 производится аналогичным образом в обратном порядке.

Частичные оболочки 12, 14 соединены друг с другом несколькими такими винтовыми откидными соединениями 36. Стяжные винты 38 могут, однако, в ходе рабочего процесса откинуться прочь от статора 10, поскольку они соединены друг с другом через шарнирную штангу 40 и промежуточную пластину 42. Для того чтобы после откидывания прочь запорных элементов они не могли выпадать из размещенного в нижней частичной оболочке 14 приемного устройства, выполненная в виде радиально простирающейся перемычки защита 48 от выпадения расположена ниже шарнирной штанги 40. Для защиты запорного узла 28 от загрязнений предусмотрено прикрепленное к статору 10 посредством откидного фиксатора защитное покрытие 30.

Как также очевидно из фиг. 2, статор 10 имеет разделенное на камеры поперечное сечение. Камеры 50 образованы посредством внешней стенки 52 кожуха статора, внутренней стенки 54 кожуха статора и простирающихся между ними вдоль статора 10 перегородок 56. При этом камеры 50 представляют собой согласно изобретению открытые полости, в которые может проникать с зацеплением буртик 18 эластомерной обоймы 20.

Фиг. 3, 4 и 5 показывают различные варианты осуществления запорного узла. Так, на фиг. 3 представлен запорный узел, в котором производится винтовое крепление кожуха 16 статора посредством зажимных планок 60, которые могут вдвигаться в кожух 16 статора. В качестве защиты от выпадения для стяжных винтов 62 в этом варианте осуществления выполненное меньшим по сравнению с головкой винта отверстие в верхней частичной оболочке 12 служит таким образом, что винт 62 может быть отвинчен через не представленное здесь отверстие только до тех пор, пока это возможно в пределах кожуха 16 статора, а именно пока головка винта не упрется во внутреннюю сторону верхней частичной оболочки 12. При этом часть стяжного винта 62 все еще находится в пределах зажимной планки 60 таким образом, что винт 62 не выпадает во внутреннюю часть профиля.

На фиг. 4 представлен запорный узел 28, в котором запирание частичных оболочек 12, 14 производится посредством запорной планки 64, которая посредством стяжного винта 66 и встроенной в верхнюю частичную оболочку 12 крепежной гайки 68 притягивается к кожуху 16 статора, вследствие чего обе частичные оболочки 12, 14 запираются за счет конически простирающихся контактных поверхностей 70.

Запорный узел 28 с нажимным винтом 72 представлен на фиг. 5. При этом в качестве запорной планки служит сформированная в виде П-образного профиля планка 74, которая снабжена внутренней резьбой для нажимного винта 72. Для распределения силы давления стальная планка 76 вдвинута в качестве промежуточной пластины в верхнюю частичную оболочку 12, 14. Для размещения стальной планки 76 и направления П-образной планки 74 обе частичные оболочки снабжены продольно простирающейся выемкой в форме паза 78.

Фиг. 6 показывает на видах дополнительных поперечного и продольного разрезов снабженную на обоих концах буртиком 18 эластомерную обойму 20, выполненную из резиноподобного материала и имеющую внешнюю сторону в форме многоугольника. Буртик 18 имеет толщину s буртика и высоту h₁, h₂ буртика. Эластомерная обойма 20 имеет для размещения ротора двухзаходную спиральную выемку 80.

При монтаже одновинтового насоса 2 буртик 18 первоначально выступает из соединительного элемента 4, 6 наружу, поскольку толщина s буртика превосходит глубину b выемки в соединительном элементе 4, 6. Только после стягивания статора 10 между соединительными элементами 4, 6 буртик отжимается в выемку соединительного элемента 4, 6 до тех пор, пока в смонтированном состоянии насоса 2, кожух 16 статора не упрется в соединительный элемент 4, 6. При этом буртик 18 запрессован в открытые с торца камеры 50 кожуха 16 статора, что приводит к проникновению с зацеплением буртика 18, и тем самым также к улучшенной фиксации эластомерной обоймы 20 в кожухе 16 статора.

Вследствие формы поперечного сечения эластомерной обоймы 20 в форме многоугольника, на протяжении его периметра получаются различные высоты буртика с h₁<h₂. Эффективного проникновения с зацеплением в кожух 16 статора достигают, когда буртик 18 имеет высоту h₁, которая больше толщины стенки внутренней стенки 54 кожуха статора. Для достижения соответствующей изобретению улучшенной фиксации эластомерной обоймы 20 необходимо выбрать по меньшей мере такую высоту h₂ буртика, которая превышает толщину стенки внутренней стенки 54 кожуха статора. Превосходящая высота h₁, h₂ буртика имеет целью радиальное выступание буртика 18 над внутренней стенкой 54 кожуха статора, вследствие чего буртик 18 проникает с фиксацией во внутреннюю стенку 54 кожуха статора. При этом перегородки 56 в кожухе 16 статора аналогичным образом способствуют дополнительной фиксации буртика 18, которая противодействует вращательному движению буртика 18.

Представленный с увеличением участок закрепленного статора 10 в области соединения между статором и соединительным элементом, показывает в виде продольного разреза фиг. 7. При этом соединительный элемент 4, 6 имеет принимающую буртик 18 выемку, выполненную с соответствующей буртику 18 формой. При этом глубина b выемки уступает толщине s буртика таким образом, что буртик 18, который выдается над внутренней стенкой кожуха 54 статора, запрессовывается в камеру 50. Внешняя стенка 52 кожуха статора и часть перегородки 56 уперты в торец соединительного элемента 4, 6, вследствие чего заданная сила воздействует на буртик 18, что приводит к проникновению буртика 18 в открытую камеру 50 кожуха 16 статора.

Одновинтовой насос 2 специально приспособлен к эффективному и надежному функционированию насоса, причем статор 10 может быть просто смонтирован и демонтирован. Для обеспечения особо надежной фиксации эластомерной обоймы 20 в кожухе 16 статора кожух 16 статора по меньшей мере с торцовой стороны имеет открытые камеры 50 или выемки. За счет этого достигнуто проникновение с зацеплением буртика 18 эластомерной обоймы 20, вследствие чего получено дополнительное соединение с силовым и геометрическим замыканием между буртиком 18 и кожухом 16 статора.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

2 - одновинтовой насос

4 - корпус насоса

6 - соединительный фланец

8 - резьбовая стяжка

10 - статор

12 - верхняя частичная оболочка

14 - нижняя частичная оболочка

16 - кожух статора

18 - буртик

20 - эластомерная обойма

22 - опорная стойка

24 - крепежная гайка

26 - соединение с геометрическим замыканием

28 - запорный узел

30 - защитное покрытие

32 - удерживающий элемент

34 - углубление

36 - винтовое откидное соединение

38 - стяжной винт

40 - шарнирная штанга

42 - промежуточная пластина

44 - кабельный канал

46 - ось вращения

48 - защита от выпадения

50 - камера

52 - внешняя стенка кожуха статора

54 - внутренняя стенка кожуха статора

56 - перегородка

60 - зажимная планка

62 - стяжной винт (зажимная планка)

64 - запорная планка

66 - стяжной винт (запорная планка)

68 - крепежная гайка

70 - контактная поверхность

72 - нажимной винт

74 - П-образная планка

76 - стальная планка

78 - выемка

Группа изобретений относится к статору для одновинтового насоса. Статор для одновинтового насоса содержит кожух (16) статора, окружающий снабженную по меньшей мере одним буртиком эластомерную обойму для размещения ротора. Буртик расположен между кожухом статора и соединительным элементом в выемке соединительного элемента. Кожух статора по меньшей мере на одной стороне имеет открытые с торца камеры (50) или выемки. Группа изобретений направлена на создание кожуха статора, который обеспечил бы улучшенную фиксацию эластомерной обоймы. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Статор (10) для одновинтового насоса (2), содержащий кожух (16) статора, окружающий снабженную по меньшей мере одним буртиком (18) эластомерную обойму (20) для размещения ротора, причем буртик (18) расположен между кожухом (16) статора и соединительным элементом (4, 6) в выемке соединительного элемента (4, 6), отличающийся тем, что кожух (16) статора по меньшей мере на одной стороне имеет открытые с торца камеры (50) или выемки.

2. Статор (10) по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между кожухом (16) статора и соединительным элементом (4, 6) меньше толщины (s) буртика.

3. Статор (10) по п. 1, отличающийся тем, что кожух (16) статора выполнен в виде профилированного тела.

4. Статор (10) по п. 2, отличающийся тем, что кожух (16) статора выполнен в виде профилированного тела.

5. Статор (10) по п. 3, отличающийся тем, что профилированное тело выполнено полым и содержит вышеупомянутые камеры (50).

6. Статор (10) по п. 4, отличающийся тем, что профилированное тело выполнено полым и содержит вышеупомянутые камеры (50).

7. Статор (10) по п. 5, отличающийся тем, что толщина стенки камер (50) меньше толщины (s) буртика.

8. Статор (10) по п. 6, отличающийся тем, что толщина стенки камер (50) меньше толщины (s) буртика.

9. Статор (10) по одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что статор (10) выполнен составным.

10. Статор (10) по п. 9, отличающийся тем, что кожух (16) статора содержит по меньшей мере две частичные оболочки (12, 14), разделенные вдоль продольного направления.

11. Статор (10) по п. 9, отличающийся тем, что частичные оболочки (12, 14) соединены друг с другом разъемно.

12. Статор (10) по п. 10, отличающийся тем, что частичные оболочки (12, 14) соединены друг с другом разъемно.

13. Статор (10) по п. 11 или 12, отличающийся тем, что частичные оболочки (12, 14), соединены друг с другом с одной стороны посредством соединения (26) с геометрическим замыканием, а с другой стороны - посредством запорного узла (28).

14. Статор (10) по п. 13, отличающийся тем, что запорный узел (28) выполнен в виде быстроразъемного соединения.

15. Статор (10) по п. 14, отличающийся тем, что быстроразъемное соединение (28) выполнено по типу винтового откидного фиксатора.

16. Кожух (16) для статора (10) по одному из пп. 1-15, имеющий по меньшей мере на одной стороне открытые с торца камеры (50) или выемки.