Пластинчатый насос, встроенный в электродвигатель Российский патент 2023 года по МПК F04C2/344 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к объемным насосам пластинчатого типа, которые могут быть использованы в гидроприводах и насосных установках.

Известны пластинчатые насосы с кулачковым ротором (патент 2740664). Насосы такой конструкции отличаются простотой и компактностью, высоким, до 30 МПа, рабочим давлением. Однако в электронасосных агрегатах из-за наличия пристыкованного электродвигателя они по массогабаритным показателям, трудоемкости изготовления и наружной герметичности существенно уступают герметичным насосным агрегатам с осевым центробежным насосом в роторе асинхронного электродвигателя (см. книгу Кондакова Л.А. «Уплотнения гидравлических систем», М.: Машиностроение, 1972, стр. 34, рис. 18). Преимущества встроенных в электродвигатель насосов достигаются тем, что в них нет подвижных уплотнений вала, они имеют общие с электродвигателем корпус и подшипники вала, что сокращает число деталей в электронасосном агрегате, его вес, габариты и стоимость изготовления. Однако встроенные в электродвигатель насосы относятся к простейшим насосам динамического действия, которые в отличии от пластинчатых насосов объемного действия имеют низкий КПД и не способны создавать в гидросистемах давление жидкости p более 1…2 МПа, что делает их малопригодными для гидроприводов общемашиностроительного назначения, где р=10…30 МПа.

Техническая проблема, поставленная в настоящем изобретении, заключается в разработке конструкции встроенного в электродвигатель пластинчатого насоса, с образованием электронасосного агрегата на повышенное давление с минимальными массогабаритными показателями и высокой внешней герметичностью.

Технический результат состоит в создании Пластинчатого насоса, встроенного в электродвигатель, с пониженными массогабаритными показателями, работоспособного при повышении давления жидкости и высокой наружной герметичностью.

Сущность изобретения заключается в том, что пластинчатый насос, встроенный в электродвигатель, содержит корпус с двумя крышками, внутри которого расположен статор и полый ротор электродвигателя, разделенные герметичной немагнитной гильзой, в роторе электродвигателя закреплен ротор насоса с кулачками на рабочей поверхности, Скользящей по цилиндрической поверхности статора с образованием рабочих камер с вытеснителями в виде подвижных пластин, размещенных в пазах статора насоса и поджимаемых к ротору насоса магнитными силами, причем количество кулачков ротора и пластин статора выражено четными числами. Согласно изобретению, ротор насоса имеет форму втулки с кулачками на внутренней поверхности, охватывающей наружную цилиндрическую поверхность статора, причем каналы подвода и отвода жидкости выходят на противоположные торцы статора соосно его центральной оси, а магнитные силы поджима пластин к ротору исходят из ротора электродвигателя.

В частных случаях реализации статор насоса прикреплен к крышкам корпуса с помощью штуцеров на его подводящих и отводящих каналах. Как правило, крепление ротора насоса к ротору электродвигателя осуществляется с помощью прессовой посадки или выполнения их в виде единой детали.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен пластинчатый насос, встроенный в электродвигатель, в разрезе вдоль оси его роторов; на фиг. 2 - разрез по Α-A с фиг. 1.

Насос содержит корпус 1 с крышками 2. В корпус 1 установлен статор 3 и ротор 4 электродвигателя, разделенные герметичной немагнитной гильзой 5. В роторе 4 закреплен ротор 6 насоса с кулачками 7 на рабочей поверхности, скользящей по цилиндрической поверхности 8 статора 9 насоса с образованием рабочих камер 10 с вытеснителями в виде подвижных пластин 11, размещенных в пазах 12 статора 9.

Внутри статора 9 соосно его центральной оси расположены канал 13 подвода жидкости к всасывающему коллектору 14 от входного штуцера 15 и канал 16 отвода жидкости от нагнетательного коллектора 17 к выходному штуцеру 18. От коллекторов 14 и 17 отходят радиальные каналы 19 и 20, выходящие на наружную поверхность статора 9 к рабочим камерам 10, при этом нагнетательные каналы 20 частично совмещены с пазами 12 статора 9. В крышке 2, расположенной со стороны канала 13, имеется канал 21 отвода утечек жидкости от щелевых уплотнений по торцам ротора 6 в подводной канал 13. Статор 9 может крепиться к крышкам 2 с помощью штуцеров 15 и 18. Ротор 6 насоса может крепиться к ротору 4 электродвигателя с помощью прессовой посадки или выполняться с ним в виде единой детали.

Пластинчатый насос, встроенный в электродвигатель, работает следующим образом:

При включении электродвигателя бегущее магнитное поле от его статора 3 через немагнитную гильзу 5 вращает ротор 4. При этом гильза 5 герметично отделяет ротор 4 и расположенные внутри него детали насоса от окружающей насосный агрегат среды, без традиционных подвижных уплотнений вала насоса со свойственными им утечками перекачиваемой жидкости. Вместе с ротором 4 вращается ротор 6 насоса с рабочими камерами 10. Пластины 11, ометая рабочие камеры 10, вытесняют из них жидкость по каналам 20 в нагнетательный коллектор 17 и далее в канал 16 выходного штуцера 18. Одновременно с другой стороны пластин 11 в рабочих камерах 10 возникает разрежение, втягивающее жидкость через каналы 19 из всасывающего коллектора 14 и входного штуцера 15. Герметичность рабочих камер 10, определяющая объемный коэффициент полезного действия насоса, обеспечивается минимальными зазорами между кулачками 7 ротора 6 и наружной поверхностью статора 9., а так же между торцами ротора 6 и крышками 2.

Четные числа кулачков 7 и пластин 11 исключают возникновение неуравновешенных сил, поджимающих ротор 6 к статору 9 и позволяют использовать контакты кулачков 7 по статору 9 как подшипник скольжения с минимальными зазорами. Сохранению минимальных зазоров по статору 9, при работе насоса способствует и повышение жесткости ротора 6 за счет прессовой посадки его в ротор 4 электродвигателя или выполнения роторов в виде единой детали.

Герметичный контакт пластин 11 с роторм 6 достигается за счет поджима их к ротору 6 магнитными силами от статора 3 электродвигателя через его ротор 4 и силами давления жидкости из пазов 12 статора 9, куда она подводится из нагнетательных каналов 20.

Сохранение минимальных зазоров между торцами ротора 6 и крышками 2 при работе насоса с высоким давлением достигается минимизацией деформации крышек 2 благодаря их креплению к статру 9 штуцерами 15 и 18 вблизи от ротора 6 с рабочими камерами 10.

Отвод утечек жидкости по этим зазорам по каналу 21 исключает повышенное давление в зоне над роторами 4 и 6, что необходимо для снижения деформации крышек и гильзы 5, обеспечивающих наружную герметичность насоса.

Таким образом, предложенная конструкция пластинчатого насоса, встроенного в электродвигатель, обеспечивает ему высокую наружную герметичность, пониженные массогабаритные показатели за счет объединения роторов насоса и электродвигателя и их подшипников, и работоспособности при высоких давлениях.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к объемным насосам пластинчатого типа, встроенным в электродвигатель с образованием компактного моноблочного электронасосного агрегата с высоким давлением жидкости. Насос содержит корпус 1 с крышками 2. В корпусе 1 установлен статор 3 и ротор 4 электродвигателя, разделенные герметичной немагнитной гильзой 5. В роторе 4 закреплен ротор 6 насоса с кулачками 7 на рабочей поверхности, скользящей по цилиндрической поверхности 8 статора 9 насоса с образованием рабочих камер 10 с вытеснителями в виде подвижных пластин 11, размещенных в пазах 12 статора 9. Внутри статора 9 соосно его центральной оси расположены канал 13 подвода жидкости к всасывающему коллектору 14 от входного штуцера 15 и канал 16 отвода жидкости от нагнетательного коллектора 17 к выходному штуцеру 18. От коллекторов 14 и 17 отходят радиальные каналы 19 и 20, выходящие на наружную поверхность статора 9 к рабочим камерам 10, при этом нагнетательные каналы 20 частично совмещены с пазами 12 статора 9. Статор 9 может крепиться к крышкам 2 с помощью штуцеров 15 и 18. Ротор 6 насоса может крепиться к ротору 4 электродвигателя с помощью прессовой посадки или выполнения с ним в виде единой детали. Техническим результатом изобретения является высокая наружная герметичность насоса, пониженные массогабаритные показатели при высоких давлениях жидкости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пластинчатый насос, встроенный в электродвигатель, содержащий корпус с двумя крышками, внутри которого расположен статор и полый ротор электродвигателя, разделенные герметичной немагнитной гильзой, в роторе электродвигателя закреплен ротор насоса с кулачками на рабочей поверхности, скользящей по цилиндрической поверхности статора с образованием рабочих камер с вытеснителями в виде подвижных пластин, размещенных в пазах статора насоса и поджимаемых к ротору насоса магнитными силами, причем количество кулачков ротора и пластин статора выражено четными числами, статор насоса прикреплен к крышкам корпуса, а внутри него выполнены каналы подвода и отвода жидкости от рабочих камер, отличающийся тем, что ротор насоса имеет форму втулки с кулачками на внутренней поверхности, охватывающей наружную цилиндрическую поверхность статора, причем каналы подвода и отвода жидкости выходят на противоположные торцы статора соосно его центральной оси, а магнитные силы поджима пластин к ротору исходят из ротора электродвигателя.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что статор насоса прикреплен к крышкам корпуса с помощью штуцеров на его подводящих и отводящих каналах.

3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что крепление ротора насоса к ротору электродвигателя осуществляется с помощью прессовой посадки или выполнения их в виде единой детали.