Лопастной насос Советский патент 1986 года по МПК F04B49/02 F04C15/04 

Изобретение относится к насосо- строениго, в частности к лопастным насосам для подачи жидкости в гидросистему со средствами для разгрузки насоса от давления.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и снижение подачи жидкости в гидросистему при скоростя нагнетания, превышающих предварительно заданную.

На фиг. 1 изображен лопастной насос, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг, сечение Г-Г на фиг, сечение Д-Д на фиг, сечение Е-Е на фиг сечение Ж-Ж на фиг. 1; на фиг. 9 - вид И на фиг. 8; на фиг. 10 - сече-, ние К-К на фиг. 9; на фиг. 11 - сечение Л-Л на фиг. 1; на фиг. 12 - се чение на фиг. 11; на фиг. 13- сечение Н-Н на фиг. 12; йа фиг. 14 - лопастной насос в зоне расположения сервоклапана; на фиг. 15 - сервокла- пан, перемещенный в рабочее положение; на фиг. 16 - график рабочей характеристики насоса.

Лопастной насос содержит расположенные в корпусе 1 роторный 2 и охватывающий его кулачковый 3 элемен2; на фиг. 3, на фиг. 3; на фиг, ; на фиг.

5 6 7

Роторный элемент 2 имеет радиальные пазы 4 с лопастями 5, установленными с возможностью контакта при вращении роторного элемента 2 при помощи приводного с кулачковым элементом 3 с образованием множества рабочих камер 7 переменного объема, переменно сообщаемых с входным 8 и выходным 9 отверстиями насоса. Насос имеет средства для регулирования его объемной подачи, включающие расположенную перпендикулярно оси вращения и установленную с возможностью осевого перемещения в камере 10 управления и поджатую при помощи пружины 11 к одним сторонам роторного 2 и кулачкового 3 элементов боковую плиту 12 для разобщения и сообщения рабочих камер 7 между собой, при этом другие стороны роторного 2 и кулачкового 3 элементов находятся в постоянном контакте с крышкой 13 корпуса 1 .

Насос средства, определяющие регулируемое дросселирующее от

5

0

верстие 14, включающие связанные с боковой плитой 12 конический элемент 15 и втулку 16, закрепленнум в корпусе 1 между выходным отверстием 17 насоса и входом в нагревательный трубопровод (не показан), подключае- мьш к осевому отверстию 18 в корпусе 1. При работе насоса уменьшение поперечного сечения дросселирующего отверстия 14 обеспечивается при перемещении боковой плиты 12 от роторного 2 и кулачкового 3 элементов, а увеличение - при перемещении боковой плиты 12 к роторному 2 и кулачковому 3 элементам. Выходное 17 и осевое 18 отверстия в корпусе при помощи каналов сообщены с торцовыми поверхностями 19 и 20 сервоклалана 21, предназначенного для контроля давле- ,ния в камере 10 управления положением боковой плиты 12.

Корпус 1 охвачен обечайкой 22, внутренняя полость 23 которой служит в качестве резервуара для жидкости, пере1 :ачиваемой насосом, в который через входное отверстие 8 возвращается жидкость из системы.

Полость 23 при помощи канала 24 в коршусе 1 связана с колт цевой камерой 25 этого корпуса, охватывающей кулачковый Элемент 3.

На торцовой поверхности 26 кулачкового элемента 3 выполнены два диаметрально противоположных паза 27

5 и 28 для сообщения с кольцевой камерой 25. Торцовая поверхность 29 кулачкового элемента 3,. протизопо.пож- ная поверхности 26, также имеет два лаза 30 и 31. Пазы 27 и 28 кулачко О вого элемента 3 обращены по входным каналам 32 и 33, образованным в крыш ке 13, имеющей также входные каналы 34 и 35. При помощи каналов 34 и 35 рабочая жидкость подводится к

нагревательным камерам в роторном элементе 2 и к лопастям 5. Канал 32 соединяется с каналом 34 при помощи канала 36 в крышке 13, а канйл 33 соединяется с каналом 35 при поношу.

0 канала 37. при помощи канала 37 осуществляется также смазка приводного вала 6. Пазы 30 и 31 обращены по входным каналам 38 и 39 в боковой плите 12, которая прилегает к боко55 вой стороне 29 кулачкового элемента 3 и боковой поверхности ротора 2. Каналы 40 и 41 расположеньЕ на одном диаметре, меньшем, чем диаметр

0

3

расположения каналов 38и 39, и служат для подачи жидкостик лопастям 5

1

Каналы 38, 39, 40 и 41 расположены аксиально противоположно каналам 33, 35, 32 и 34 в крьппке 13 корпуса 1 .

При работе насоса жидкость из полости 23 по каналу 34 поступает в кольцевую камеру 25 и далее во входные каналы, связанные с рабочими камерами 7, объем которых увеличивается . Давление в различных входных каналах 32, 33, 34, 35, 38, 39, 40 и 4 одинаково и определяется как входное давление. При уменьшении объема рабочих камер 7 происходит вытеснение из них рабочей жидкости в выходные каналы 42, 43, 44, 45 в крьппке 13 корпуса 1 . Каналы 42 и 43 связаны между собой каналом 46. Каналы 43 и 45 связаны между собой каналом 47 и расположены на диаметре меньшем, чем диаметр расположения каналов 42 и 44 и служат для приема жидкости, вытесняемой из-под лопастей 5. Поток из каналов 42, 43, 44 и 45 направляется через кулачковый элемент 3 к поверхности 29 в боковой плите 12 по каналам 48 и 49, обращенным к каналам 42 и 43 соответственно .

Одновременно рабочая жидкость из рабочих камер 7 вытесняется в выходные каналы 50, 51, 52 и 53 боковой плиты 12. Все каналы 50, 51, 52 и 53 связаны с камерой 54, расположенной с внутренней стороны боковой плиты 12. Кроме этого, каналы 48 и 49 в кулачковом элементе 3 соединены с каналами 50 и 52 боковой плиты 12, поэ тому весь выходной поток из рабочих камер накапливается в камере 54, и давление в этой камере является выходным давлением насоса.

Весь поток из камеры 54 направляется через дугообразный паз 55 в боковой плите 12 в выпускное отверстие 17 насоса, откуда постуцает во внутреннее пространство трубчатого элемента 56, затем в дросселирующее отверстие 14 и далее в канал втул ки 16 и выпускное осевое отверстие 18 корпуса.

Давление в камере 10 управления контролируется сервоклапаном 21, включающее корпус 57, подвижно установленным в расточке 58 кулачкового элемента 3 и подпружиненным пружи

452664

ной 59 относительно элемента 60, установленного в кулачковом элементе 3 и боковой плите 12 и имеющего осевой канал 61 для подвода давления 5 к торцу 19 сервоклапана, сообщенный с каналом 62 в боковой плите 12, причем канал 62 при помощи канала 63 в коническом элементе 15 сообщен с выходным осевым отверстием 18 корпу)0 са 1. В корпусе 57 сервоклапана встроен предохранительнь1Й клапан, включающий затвор 64 и пружину 65.

Давление к торцовой поверхности 20 сервоклапана подводится по дугооб15 разному каналу 66, который соединяется с каналом 44. В кулачковом элементе 3 выполнены каналы 67, 68, 69 и 70, при этом канал 67 при помощи трубчатого,элемента 71 сообщен с ка20 мерой 10 управления, канал 68 входит в расточку 58 кулачкового элемента 3, а каналы 67 и 70 соединены с-кольцевой камерой 25. На поверхности корпуса 57 сервоклапана в зоне выхода

25 канала 68 выполнены кольцевая разгрузочная канавка 72 и коническая кольцевая канавка 73. Каналы 68, 69 и 70 смещены один относительно другого вдоль оси расточки 58, а вход в

30 канал 68 заглушен пробкой 74. Давление в камере 54 при помощи дроссельного канала 75 передается в камеру 10 управления.

Лопастной насос работает следую35 щим образом.

При вращении проводного вала 6 происходит вращение связанного с ним роторного элемента 2 относительно кулачкового элемента 3, что приводит

О к периодическому увеличению и умень- объема рабочих камер 7. При увеличения объема рабочих камер 7 рабочая жидкость от кольцевой камеры 25 по каналам 32, 33, 34, 35, 38, 39, 40

5 и 41 поступает в эти рабочие камеры - происходит такт всасывания. При уменьшении объема рабочих камер 7 рабочая жидкость из них вытесняется в каналы 42, 43, 44, 45 крышки 13 и

50 далее по каналам 48 и 49 в кулачковом элементе 3 к соответствующим выходным каналам 50, 51, 52, 53 в боковой плите 12, откуда поступает в камеру 54 в боковой плите 12. Из ка55 меры 54 через дугообразный паз 55 рабочая жидкость через выпускное отверстие 17 и дресселирующее отверстие 14 вытесняется в осевое отверстие 18 и далее в нагнетательщ 1й трубопровод. При работе насоса на давлении ниже заданного уровня боковая плита 2 давлением в камере 10 управления и усилием пружины I I прижа- .та к кулачковому 3 и роторному 2 элементам, герметизируя рабочие камеры 7, что соответствует закрытому положению сервоклапана 21. При повышении давления вьппе заданного уровня сервок лапан 21 , преодолевая усилив пружины 59 и давление жидкости, действующее на торец 1.9 его корпуса. 57, смещается вправо, как показано на фиг. 15, что приводит к сообщению каналов 68 и 69, при котором жидкость из камеры 10 управления через трубчатый элемент 71 поступает по каналу 67 в канал 68 и далее . по кольцевой конической канавке 73 в канал 69, откуда сбрасывается в кольцевую камеру 25, имеющую низкое давление, что привадит к падению давления в камере 10 управления. Падение давления в камере 10 управления приводит к отходу плиты I2 от роторного 2 и кулачкового 3 элементов и сообщению рабочих камер 7 между собой с перепуском жидкости из нагнетательных камер во всасывающие, После перемещения корпуса 57 сервоклапана 21 в положение, показанное на фиг. 15, он может немного сме.- щаться или модулировать возле этого положения для того, чтобы точно управлять потоком жидкости, нагнетаемым насосом в систему. Так, если давление жидкости в системе увеличивается , происходит немедленное уменьшение потока через дросселирзпо- щее отверстие 14, это приводит к то- .му, что разность давлений, действующих на противоположные торцы 19 и 20 сервоклапана 21, уменьшается, последнее влечет за собой смещение корпуса 57 сервоклапана влево в положение, показанное на -фиг. 14. Такое смещение сервоклапана приводит к уменьшению сброса жидкости из камеры 10 управления и повышению давления в ней. В результате повьшгения давления в камере 10 управления смешается боковая плита 12 в положение, более близкое к роторному 2 и кулачковомз 3 элементам и происходит немедленное увеличение потока в систему.

При увеличении скорости нагревания жидкости в систему поток через

дросселирующее отверстие 14 также увеличится, что приведет к увеличению перепада давления в этом отверстии, при этом разность давлений, действующих на противоположные торцы 19 и 20, также увеличится, и корпус 57 сервоклапана 21 сместится вправоI как показано на фиг. 15, для того,, чтобы сбросить давление в камере 10 управления. Падение давления в камере 10 управления приведет к перемещению боковой плиты 12 вправо с перепуском большого количества жидкости из нагнетательных камер во всасываюш е.

Далее циклы повторяются

При превышении давления в системе заданного уровня, срабатывает предохранительный клапан, встроенный в сервоклапан 21, при этом

затвор 64 преодолевая усилие пружины 65. отходит от седла и перемещает жидкость из канала 62 в кольцевую камеру 25, что приведет к перемещению боковой плиты 12 вправо .

Таким образом, использование изобретения позволяет обеспечить уменьшение габаритов .насоса и снизить объемную подачу.жидкости в гидросистему при скоростях нагнетания, пре- вьш1ающих предварительно заданную скорость.

2lt

tiB

дч/

гг

Фиг.З

.

s.sa

,ж

L115

55

Ц

l-rtAVlH

7//L ,

,-V-Ь

I L-- ::

1 I

7

Фиг.и

т

tZ

45 7 kk 1Ъ

III I

Фиг, 5

J5 Ы 35 I

J4 56 52 I I I

Фиг. 6

27

ZS

Фиг. 7

.JФиг. 8

Вид И

V

3127

К К

48

9

-70 56

- U

65 69 Фиг. 9

К

5В

69

Фиг. 10

L Фиг. If

56 16

Фаг. 12

Н-Н

43

6Z

42

Фиг. /3

5 732 Se 60

4/-/-j

W

(5

70

S9 57 Git 59 19 586/ Фиг. /

16

Фиг. 16