Объемный насос Данильченко Советский патент 1992 года по МПК F04B9/04 

1

(21)4799772/29

(22) 05.03.90

(46) 07.09.92. Бюл. № 33

(71)Донецкий научно-исследовательский угольный институт

(72)И.М.Данильченко

(56)Авторское свидетельство СССР № 1432257, кл. F 04 В 9/04. 1987.

(54) ОБЪЕМНЫЙ НАСОС ДАНИЛЬЧЕНКО

(57)Использование: в насосостроении. Сущность изобретения: насос содержит корпус 1, эксцентриковый вал 2 с ротором 3, торо- образные замкнутые герметизирующие эластичные элементы 4 и 5, имеющие выступы 10 и 11 и закрепленные с их помощью в корпусе 1 и на роторе 3 наклонно к оси вращения вала 2 с образованием между корпусом 1 и ротором 3 рабочей камеры 18, имеющей всасывающий 8 и нагнетательный 9 клапаны. Герметизирующие элементы 4 и 5 имеют ниппели 31 для заполнения их текучей средой под избыточным давлением. Корпус 1 и ротор 3 снабжены дистанционными втулками 12-17 для крепления выступов 10 и 11 герметизирующих элементов 4 и 5. Торцы втулок скошены под углом к оси вала 2. соответствующим углу наклона к этой оси элементов 4 и 5. Каждый ниппель 31 выполнен из двух половин, одна из которых закреплена на элементе 4 или 5. а другая - на корпусе 1. Элементы 4 и 5 армированы кордной тканью с поперечно- продольным расположением гибких нитей, 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к нзсосострое- нию и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в горной промышленности, в частности при упрочнении пород и угля нагнетанием полиуретановых составов, для нанесения карбамидоформальдегидной смолы на антрацит в транспортном потоке, при тушении пожаров, заполнении пустот, герметизации вентиляционных перемычек, надшахтных зданий и башейных копров, чистке зумпфов стволов, участковом водоотливе, для транспортировки угольной пульпы на обогатительных фабриках и др. Кроме того, оно может быть использовано, например при химмонтажных и специальных строительных работах, в частности, для изготовления теплоизоляционных изделий из

(Л

С

пенопласта ФРП-1, а также при изготовлении теплоизоляции труб в системе кондици- онирования, например рудничной атмосферы.

Известен насос с эксцентриковым ротором и спиральными трубчатыми герметизирующими эластичными уплотнительными элементами, внутренние полости которых снабжены ниппелями для подвода в них текучей среды под давлением, причем герметизирующие элементы снабжены кольцевыми выступами для надежного крепления на роторе и статоре (см. а.с. СССР N° 67179, кл. F 04 В 43/12, 1945г.).

В этом насосе (а.с. СССР № 67179) из-за проскальзывания относительно корпуса и ротора герметизирующие элементы быстро изнашиваются и выходят из строя: снижаетVJ

О

о

ся ресурс герметизирующих элементов и надежность в работе насоса в целом. Так как в насосе герметизирующие элементы своими выступами входят в винтовые канавки корпуса и ротора, конструкция насоса усложнена: корпус насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости, так как без этого его сборка просто невозможна, а для замены герметизирующих элементов требуется полная разборка, а затем сборка насоса - усложняется ремонт и надежность насоса в целом. Кроме того, надежность насоса (по а.с. СССР № 67179) снижается из-за того, что в нем ниппели одним концом жестко закреплены в корпусе, а другим - в проскальзывающем относительно него герметизирующем элементе, поэтому последний из-за концентрации напряжений в месте закрепления ниппеля будет разорван.

Известен насос, в котором трубчатые элементы с выступами закреплены на роторе и статоре за выступы двумя половинами эксцентрикового ротора (см. а.с. СССР № 243403, кл. F 04 В 43/08, 1967 г.). При этом усложняется сборка насоса и его ремонт: для замены уплотнения, т.е. герметизирующего элемента, требуется полная разборка, а затем сборка насоса, при этом необходимо снять подшипники с вала, требуется разборка эксцентрика со съемом его половин с общего подшипника, а это очень сложно и затруднительно, требуются специальные съемники и приспособления. Кроме того при разборке такого насоса подшипники, как правило, выходят из строя, поэтому при замене уплотнения (герметизирующего элемента), что, естественно, приходится делать часто, необходимо демонтировать подшипники и при сборке насоса заменить их новыми, т.е. для замены уплотнителя требуется практически произвести капитальный ремонт. Так как в любом насосе чаще всего требуется замена именно герметизирующих элементов, то в этом смысле ремонтопригодность известного насоса снижается.

В этом насосе выступы герметизирующих элементов закреплены непосредственно сборным эксцентриком, что усложняет конструкцию насоса (корпус и ротор состоят из двух половин), снижает его надежность и ремонтопригодность: для замены герметизирующего элемента требуется полная разборка и сборка насоса, причем на приводном валу на одном общем подшипнике устанавливаются две половины эксцентрика, между которыми располагаются выступы герметизирующих элементов. Указанные выступы расположены в плоскости, перпендикулярной оси вращения приводного вала, такая конструкция закрепления

выступов (в ласточкин хвост) непригодна при расположении герметизирующих элементов наклонно, т.е. в плоскости, расположенной под углом, отличным от прямого

угла, к продольной оси приводного вала.

Конструкция указанного насоса усложняется, так как состоящий из двух половин эксцентрик установлен на одном общем для этих половин подшипнике на приводном ва0 лу, поскольку корпус насоса выполнен с разъемом в вертикальной плоскости, точнее в поперечной плоскости насоса, состоит из двух половин, в которых установлен на подшипниках вал. Собрать такой насос сложно:

5 необходимо удерживать на весу и вал с расположенным на нем из двух половин эксцентриком, и сам корпус, состоящий из двух половин, а это приходится делать при каждой, а точнее частой замене уплотнителя,

0 т.е. герметизирующего элемента, так как выступы герметизирующих элементов закреплены между соответствующими половинами корпуса и эксцентрика. При этом половины эксцентрика не могут надежно закрепить

5 выступ герметизирующего элемента, так как сами между собой не скреплены, а поэтому надежность работы известного насоса и его ремонтопригодность снижается (замена уплотнителя требует капитального ре0 монта насоса вплоть до замены всех подшипников, требующей при этом удержания на весу всех составных частей насоса, включая его корпус и ротор).

Из известных объемных насосов наибо5 лее близким по своей технической сущности к предлагаемому является объемный насос, включающий корпус, в котором на эксцентричном валу установлен роторе кольцевыми наклонными канавками с упругими злемен0 тами и с образованием нагнетательной и дополнительной полостей, всасывающий и нагнетательный клапаны, подводящий и отводящий патрубки (см. а.с. СССР № 1432257, кл. F 04 В 9/04. 1987 г.).

5 Известный насос, взятый в качестве прототипа, обладает следующими недостатками.

При сближении ротора с корпусом упругие элементы, размещенные в наклонных канавках ротора, сжимаются, так как в этом

0 случае зазор между корпусом и ротором уменьшается на величину, равную величине эксцентриситета вала. В то же время указанные упругие элементы на диаметрально противоположной стороне разжимаются,

55 причем по сравнению со сжатием - в 2 раза больше, так как при этом зазор между корпусом и ротором увеличивается на величину удвоенного эксцентриситета, что из-за остаточной деформации упругих элементов на

стадии сжатия приводит к тому, что в указанных местах они надежно не уплотняют этот зазор и происходит утечка жидкости. Поэтому при сборке насоса ротор с кольцевыми наклонными канавками с помещенными в них герметизирующими упругими элементами в корпус запрессовывают (забивают), что усложняет сборку насоса, а иногда и выводит его из строя по той причине, что при такой сборке срезаются или рвутся герметизирующие упругие элемен- ты. Указанные недостатки усложняют конструкцию, снижают надежность в работе насоса и его ремонтопригодность.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности в работе и ремонтопригодности насоса.

Для этого в известном обьемном насосе, содержащем корпус, в цилиндрической расточке которого на эксцентриковом валу установлен ротор, горообразные замкну- тые герметизирующие эластичные элементы, имеющие выступы и закрепленные с их помощью в корпусе и на роторе наклонно к оси вращения вала с образованием между корпусом и ротором рабочей камеры, имею- щей всасывающий и нагнетательный клапаны, установленные в подводящем и отводящем патрубках корпуса, и ниппели для заполнения герметизирующих элементов текучей средой под избыточным давлением, корпус и ротор снабжены дистанционными втулками для крепления выступов герметизирующих элементов с торцами, скошенными под углом к оси вращения вала, соответствующим углу наклона к этой оси герметизирующих элементов, а каждый ниппель выполнен из двух половин, одна из которых закреплена на герметизирующем элементе в его выступе, а другая - в корпусе, причем половины ниппеля гидравлически сообщены между собой посредством выполненной в корпусе кольцевой канавки, а гер- метизирующие эластичные элементы армированы кордной тканью с поперечно- продольным расположением гибких нитей.

Предлагаемый объемный насос отличается от прототипа тем, что корпус и ротор снабжены дистанционными втулками для крепления выступов герметизирующих элементов с торцами, скошенными под углом к оси вращения вала, соответствующим углу наклона к этой оси герметизирующих элементов, а каждый ниппель выполнен из двух половин, одна из которых закреплена на герметизирующем элементе в его выступе, а другая - в корпусе, причем половины ниппеля гидравлически сообщены между собой посредством выполненной в корпусе кольцевой канавки, а герметизирующие эластичные элементы армированы кордной тканью с поперечно-продольным расположением гибких нитей.

Такая новая совокупность признаков неизвестна из известных аналогичных технических решений и она обуславливает достижение нового положительного эффекта: упрощение конструкции и повышение надежности работы и ремонтопригодности насоса.

На чертеже изображен схема обьемно- го насоса.

Объемный насос Данильченко содержит корпус 1, в цилиндрической расточке которого на эксцентричном валу 2 установлен ротор 3, горообразные замкнутые герметизирующие эластичные элементы 4 и 5. В корпусе 1 выполнены подводящий 6 и отводящий 7 патрубки с всасывающим и нагнетательным клапанами 8 и 9. Герметизирующие элементы А и 5 имеют выступы 10 и 11 и закреплены с их помощью в корпусе 1 и на роторе 3 наклонно к оси вращения вала 2 дистанционными втулками 12-17, смежные торцы которых скошены под углом у или fix. оси вращения вала 2, соответствующим углу «наклона к этой оси герметизирующих элементов 4 и 5. Герметизирующие элементы 4 и 5 образуют между корпусом 1 и ротором 3, футерованными соответственно втулками 15,16,17 и 21.13 и 14, рабочую камеру 18. Рабочая камера 18 сообщена с подводящим 6 и отводящим 7 патрубками корпуса 1 через всасывающий 8 и нагнетательный 9 клапаны, В роторе 3 выполнена расточка 19, в которой размещены подшипники 20, установленные на эксцентрике 21 вала2. Втулки 12-14 на роторе3 закреплены гайками 22. Втулки 15г17 в корпусе 1 закреплены крышками 23 и 24, которые устанавливаются в корпусе 1 и закрепляются, например, при помощи фланцев 25 и болтов (не показаны). На роторе 3 и крышке 24 закреплены концы пружины 26. Подшипники 20 на эксцентрике 21 и в роторе 3 зафиксированы разрезными стопорными кольцами 27 и 28. Внутренние полости герметизирующих элементов 4 и 5 изолированы от рабочей камеры 18 и окружающей среды уплотнительными кольцами 29, установленными между корпусом 1 и втулками 15-17.

Заполнение герметизирующих элементов 4 и 5 текучей средой осуществляется через патрубки 30. закрепленные в выступах 11 и являющиеся одной из половин соответствующего ниппеля 31, другая из половин которого закреплена в корпусе 1, причем соответствующие половины каждого ниппеля 31 гидравлически сообщены между собой посредством выполненной в корпусе 1 кольцевой канавки 32,

Герметизирующие эластичные элементы 4 и 5 армированы кордной тканью с поперечно-продольным расположением гибких нитей.

Насос Данильченко работает следующим образом.

При вводе насоса в эксплуатацию герметизирующие элементы 4 и 5 заполняют текучей средой (капельной жидкостью или газом) под избыточным давлением через ниппели 31.

При вращении вала 2 эксцентрик 21 через подшипники 20 смещает ротор 3 относительно корпуса 1, изменяя полезный объем рабочей камеры 18. Пружина 26 фиксирует ротор 3 от проворота относительно корпуса 1, поэтому герметизирующие элементы 4 и 5 работают в основном на сжатие при сближении ротора 3 с корпусом 1 и на разжатие (растяжение) при удалении ротора 3 от корпуса 1. Фиксация ротора 3 от проворота относительно корпуса 1 осуществляется также выполнением взаимодействующих торцов крышки 23 и ротора 3 под углом к оси вращения эксцентричного вала 2, отличным от 90°. Кроме того, фиксация ротора 3 от проворота относительно корпуса 1 осуществляется герметизирующими элементами 4 и Б, которые имеют выступы 10 и 11 и закреплены с их помощью в корпусе 1 и на роторе 3 наклонно к оси вращения вала 2 дистанционными втулками 12-17 и которые армированы кордной тканью с попе- j. ечно-продольным расположением ги нитей. Предотвращение перемещена я здоль оси ротора 3 при работе насоса осуществляется, например установкой эксцентричного вала 2 на станине в ради- аяьно- порных подшипниках (не показаны), а также специальным симметричным расположением герметизирующих упругих элементов 4 и 5 относительно поперечной плоскости симметрии рабочей камеры 18, что компенсирует осевые силы, приложенные к ротору 3, так что результирующая осевая сила, приложенная к ротору 3, при работе насоса практически равна нулю.

При смещении ротора 3 вниз полезный объем рабочей камеры 18 увеличивается, давление в ней падает, нагнетательный к л а- пан 9 закрывается под действием пружины

и противодавления, а всасывающий клапан 8 открывается, например под действием перепада давления на нем.

При этом жидкость из приемной емкости (не показана) через подводящий патрубок 6 засасывается в рабочую камеру 18.

При смещении ротора 3 вверх полезный объем рабочей камеры 18 уменьшается, жидкость в ней сжимается, всасывающий

клапан 8 закрывается, и при достижении в ней давления, соответствующего перепаду на нагнетательном клапане 9, необходимому для его открытия, последний открывается и через него жидкость вытесняется в

отводящий патрубок 7.

При работе насоса за один оборот эксцентричного вала 2 происходит один раз всасывание жидкости в рабочую камеру 18 и один раз вытеснение из нее.

Формула изобретения

всасывающий и нагнетательный клапаны, установленные в подводящем и отводящем патрубках корпуса, и ниппели для заполнения герметизирующих элементов текучей средой под избыточным давлением, о т л ичающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности в работе и ремонтопригодности насоса, корпус и ротор снабжены дистанционными втулками для крепления выступов герметизирующих элементов с торцами, скошенными под углом к оси вращения вала, соответствующим углу наклона к этой оси герметизирующих элементов, каждый ниппель выполнен из двух половин, одна из которых закрепле5 на на герметизирующем элементе в его выступе, а другая - в корпусе, причем половины ниппеля гидравлически сообщены между собой посредством выполненной в корпусе кольцевой канавки.

0 2. Насос Данильченко по п. отличающийся тем, что герметизирующие эластичные элементы армированы кордной тканью с поперечно-продольным расположением гибких нитей.