РОТАЦИОННЫЙ НАСОС Российский патент 2018 года по МПК F04B43/02 

Настоящее изобретение относится к ротационному насосу.

Ротационные насосы основаны на концепции вращающегося элемента, который при вращении механически транспортирует объем среды от всасывающей стороны (впуска) насоса к напорной стороне (выпуску). Один оборот перемещает фиксированный объем жидкости. Типичным примером ротационных насосов являются диафрагменные насосы, шестеренчатые насосы и центробежные лопастные насосы.

Пример известной конструкции ротационного насоса приведен в CN 202483845. В этом документе раскрывается насос, в котором используется наклонная шайба, которая входит в зацепление с поршнями для перемещения диафрагмы внутри насоса вверх и вниз.

Другая конструкция насоса показана в EP 0,819,853. Здесь раскрывается насос, содержащий трубчатую гибкую диафрагму, центральная часть которой совершает орбитальные движения под действием эксцентрикового подшипника.

Согласно настоящему изобретению предлагается ротационный насос согласно п. 1 формулы изобретения.

В настоящем изобретении поверхность диафрагмы используется для правильного открывания и закрывания впускного и выпускного портов так, чтобы добиться эффективной операции перекачивания.

Поскольку часть диафрагмы всегда прижата к противоположной стенке корпуса, впуск и выпуск всегда изолированы друг от друга. Поэтому отсутствует необходимость в отельных впускном и выпускном клапанах насоса. Поскольку такие клапаны не нужны, насос по настоящему изобретению также обладает преимуществом, заключающемся в его двунаправленности.

Для минимизации контакта любой текучей среды, которая может протечь вокруг диафрагмы, с наклонной шайбой и другими компонентами насоса, насос далее может содержать уплотняющее кольцо, расположенное между наклонной шайбой и диафрагмой.

Уплотняющее кольцо предпочтительно содержит отверстие, сквозь которое наклонная шайба соединена с диафрагмой.

Наклонная шайба предпочтительно соединена с диафрагмой соединением на защелках, чтобы не использовать крепежные средства, которые могут сдвинуться во время работы насоса.

Стенка корпуса, образующая вторую сторону камеры, может быть наклонена к наклонной шайбе для увеличения производительности насоса.

Предпочтительно насос также может содержать вращающийся вал для движения наклонной шайбы. В этом случае наклонная шайба может быть соединена с валом через эксцентриковый подшипник, который эксцентричен относительно оси вращения вала.

Для уменьшения нежелательных колебаний во время работы насоса вал может быть соединен с корпусом через соединительный подшипник.

Вал далее может содержать трубчатый элемент, для соединения вала с двигателем с возможностью вращения. Это позволяет соединять вал с различными двигателями. В этом случае трубчатый элемент может быть изготовлен из гибкого материала, например силикона, чтобы повысить его долговечность.

Далее следует подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, где:

Фиг. 1А - вид в перспективе насоса по настоящему изобретению.

Фиг. 2В - перевернутое сечение насоса по фиг. 1А в плоскости Х-Х'.

Фиг. 1С - сечение насоса по фиг. 1А в плоскости Y-Y'. Стрелка на фиг. 1С показывает первичное направление потока среды в насосе.

Фиг. 1D - разнесенный вид в перспективе насоса по фиг. 1А.

Фиг. 1Е - разнесенный вид в перспективе части насоса по фиг. 1А.

Фиг. 2 - сечение насоса по фиг 1А, более подробно показывающее часть насоса.

Фиг. 3 - вид в перспективе уплотнительного кольца.

На фиг. 1А показан ротационный насос. Этот ротационный насос содержит кольцевой канал 30 для приема текучей среды, который расположен в центральной круглой части 5 насоса. Впуск 32 для текучей среды соединен с первым концом канала 30, а выпуск 34 текучей среды соединен с другим концом канала. Перегородка 36 разделяет два конца канала друг от друга.

Кольцевая диафрагма 1 вставлена над каналом 30. Диафрагма обладает гибкостью и может прижиматься к части канала 30 прецессионно для выдавливания текучей среды от впуска, по каналу 30 и наружу через выпуск.

Уплотнительное кольцо 2 вставлено сверху диафрагмы 1 так, что диафрагма оказывается расположенной между уплотнительным кольцом и каналом 30. Уплотнительное кольцо предотвращает поступление текучей среды, которая может протечь вокруг диафрагмы, в другие области насоса.

Сверху от уплотнительного кольца 2 расположен узел 50 наклонной шайбы, который состоит из трех частей: внешнего зажимного кольца 3, внутреннего зажимного кольца 4 и узла 11 эксцентрикового вала. Внутреннее и внешнее зажимные кольца соединены друг с другом на защелках и расположены вокруг узла эксцентрикового вала, как показано на 1В. После сборки узел 11 эксцентрикового вала препятствует отсоединению внешнего зажимного кольца 3 от внутреннего зажимного кольца 4.

Диафрагма 1 защелкивается в зацепление с внешним и внутренним зажимными кольцами 3, 4 от узла 50 наклонной шайбы с помощью лапок 38, как показано на фиг. 2 (для упрощения на фиг. 2 не показано уплотнительное кольцо 2). Если необходимо, лапки 38 могут содержать серию выступов или кольцевых мелких зубцов 38а для зацепления с соответствующими углублениями во внутреннем зажимном кольце 4 для улучшения соединения между этими двумя компонентами.

Для увеличения до максимума степени управления узлом 50 наклонной шайбы диафрагмой 1, лапки 38 проходят по максимально большой части окружности диафрагмы 1, как лучше всего показано на фиг. 1D.

Чтобы лапки 38 могли соединять диафрагму 1 с узлом 50 наклонной шайбы, уплотнительное кольцо 2 содержит набор соответствующих периферийных пазов, которые соответствуют положению лапок 38.

Двигатель 6 соединен с возможностью вращения с узлом эксцентрикового вала для его вращения при работе, как будет описано ниже. Узел эксцентрикового вала содержит четыре составляющих компонента. Первым компонентом является трубка 11а, которая соединена с валом двигателя. Эта трубка предпочтительно изготовлена из гибкого материала, например силикона, для повышения срока ее службы. Эту трубку окружает цилиндр 11b с эксцентриковой наружной поверхностью. Цилиндр 11b окружают три подшипника; подшипник 10 соединяет узел 11 вала с центральной круглой частью 5; подшипник 11с соединяет узел 11 вала с насосом, а подшипник 11d соединяет вал с внутренним зажимным кольцом 4.

Во время работы насоса трубка 11а помогает уменьшить радиальные ударные нагрузки, которые передаются на подшипник 10.

Для защиты рабочих деталей насоса дно насоса содержит крышку 7, которая входит в зацепление с центральной круглой частью 5, чтобы закрыть двигатель 6. Насос также содержит верхнюю крышку 8, которая входит в зацепление с центральной круглой частью 5, чтобы закрыть узел 50 наклонной шайбы. Верхняя крышка 8 также служит для фиксации на месте уплотнительного кольца 2. Как показано на фиг. 1A-1D, для соединения верхней крышки 8, центральной круглой части 5 и уплотнительного кольца 2 друг с другом применяются два винта 9.

Работа насоса лучше всего показана на фиг. 1В. Сначала компоненты насоса собирают, как показано на фиг. 1D.

В собранном состоянии двигатель 6, работая, приводит во вращение трубку 11а и эксцентриковый цилиндр 11b. Когда цилиндр 11b вращается, эксцентриковая наружная поверхность цилиндра 11b заставляет внешнее и внутреннее зажимные кольца 3, 4 (которые соединены с цилиндром 11b) работать как наклонная шайба 50 внутри насоса. Поскольку внешнее и внутреннее зажимные кольца 3, 4 соединены с диафрагмой 1 лапками 38, диафрагма 1 движется в унисон с наклонной шайбой 50. Лапки 38 соединены со средней область диафрагмы 1 для обеспечения максимального смещения диафрагмы 1 когда наклонная шайба движется, поскольку самая внутренняя и самая внешняя области диафрагмы 1 зафиксированы на месте остальными деталями насоса.

Когда угловая часть наклонной шайбы 50 находится в верхнем положении, соответствующая угловая часть диафрагмы 1 выталкивается в зацепление со стенкой канала 30 (см. левую часть фиг. 1В). По мере того, как двигатель и наклонная шайба вращаются, положение верхней части диафрагмы (которая находится в контакте со стенкой канала 30) постепенно движется по каналу. При этом любая текучая среда, находящаяся между диафрагмой и стенкой канала 30, и которая находится в угловом положении перед этим верхним участком, выталкивается по каналу.

Поскольку часть диафрагмы всегда находится в контакте со стенкой канала 30, впуск насоса всегда изолирован по текучей среде от выпуска. Благодаря этому насос не требует наличия отдельного впускного или выпускного клапана. Помимо того, что за счет отсутствия клапанов конструкция насоса упрощается, насос является двунаправленным.

Изобретение относится к ротационному диафрагменному насосу. Насос содержит корпус, образующий кольцевую камеру с впускным (32) и выпускным (34) портами, которые расположены по разные стороны от перегородки (36), проходящей поперек камеры. Гибкая кольцевая диафрагма (1) образует одну сторону камеры и обращена к стенке (30) корпуса, которая образует вторую сторону камеры. Внешняя и внутренняя кромки диафрагмы (1) уплотнены относительно корпуса. Диафрагма имеет выполненные интегрально с ней лапки (38), отходящие азимутально вокруг диафрагмы. Наклонная шайба (50) соединена с лапками (38) диафрагмы (1) так, что при работе движение наклонной шайбы (50) заставляет диафрагму (1) последовательно прижиматься к стенке (30) корпуса для засасывания текучей среды через впускной порт (32) на одной стороне от перегородки (36), продвижения ее по камере и нагнетания текучей среды через выпускной порт (34) на другой стороне от перегородки. Насос является двунаправленным, повышена надежность и производительность. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Ротационный насос, содержащий корпус, образующий кольцевую камеру с впускным и выпускным портами, которые расположены по разные стороны от перегородки, проходящей поперек камеры;

гибкую кольцевую диафрагму, образующую одну сторону камеры, обращенную к стенке на корпусе, образующей вторую сторону камеры, при этом внутренняя и внешняя кромки диафрагмы уплотнены относительно корпуса;

лапки, выполненные за одно целое с диафрагмой, отходящие от диафрагмы и проходящие азимутально вокруг диафрагмы;

наклонную шайбу, соединенную внешним и внутренним зажимными кольцами с лапками диафрагмы так, что при работе движение наклонной шайбы заставляет диафрагму прижиматься последовательно к стенке корпуса для засасывания текучей среды на впуске на одной стороне от перегородки, перемещения по камере и выхода через выпуск на другой стороне от перегородки.

2. Насос по п. 1, дополнительно содержащий уплотнительное кольцо между наклонной шайбой и диафрагмой.

3. Насос по п. 2, в котором уплотнительное кольцо содержит отверстие, сквозь которое наклонная шайба соединена с диафрагмой.

4. Насос по любому из предшествующих пунктов, в котором наклонная шайба соединена с диафрагмой путем защелкивающегося соединения внешнего и внутреннего колец.

5. Насос по любому из предшествующих пунктов, в котором стенка корпуса, образующая вторую сторону камеры, наклонена к наклонной шайбе.

6. Насос по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий вращающийся вал для привода наклонной шайбы.

7. Насос по п. 6, в котором наклонная шайба соединена с валом через эксцентриковый подшипник, который эксцентричен относительно оси вращения вала.

8. Насос по пп. 6-7, в котором вал соединен с корпусом через соединительный подшипник.

9. Насос по пп. 6-8, в котором вал дополнительно содержит трубчатый элемент для соединения вала с двигателем с возможностью вращения.

10. Насос по п. 9, в котором трубчатый элемент изготовлен из гибкого материала.