Ротационный насос Советский патент 1936 года по МПК F04C2/344 

Предмет изобретения относится к ротационным насосам с разделенной на несколько отсеков рабочей камерой со скользящими в радиальных пазах центрально расположенного ротора лопастями, снабженными подпружиненными рейками на периферии и получающими принудительное возвратно-поступательное движение в пазах ротора при помощи роликов, скользящих в канавке кулачного диска, огибающей периферию рабочей камеры насоса.

В предложенном ротационном насосе, могущем также служить и приводом для гидравлического трансформатора, канавка кулачного диска расположена вне насосной камеры, а скользящие по ней ролики, при помощи штанг, скользящих в радиальных пазах вращающихся щек, сочленены с направляемыми ими лопастями. Для ограничения выдвижения лопасти, в целях ее разгрузки, указанные щтанги снабжены упорными шейками, взаимодействующими со стопорными втулками.На чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез ротационного насоса по АЛ фиг. 2; фиг. 2-вид его сбоку с частичными разрезами ВВ и СС фиг. 1; фиг. 3-частичный продольный разрез лопасти и связи ее с направляющей канавкой кулачного диска фиг. 4-разрез в плоскости, перпендикулярной к фиг. 3;

(200)

фиг. 5-поперечный разрез подпружиненной уплотняющей рейки по аа фиг. 3; фиг. б-схему силовой установки; фиг. 7- вертикальный разрез ее.

Вращающаяся часть-ротор насоса состоит из секций /, соединенных по фланцам монтажными болтами 6. Для восприятия усилий секции ротора объединены 13, к которым они крепятся шпонками 4 и болтами 5. В щелях ротора находятся лопасти 2, образующие подвижные стенки отсеков. На внешней части лопастей укреплена уплотняющая рейка //.На внутренней части лопастей с боков имеются выступы, к которым подсоединяются тяговые устройства, состоящие из цапф 3, шарнирных шайб 26 и щтанг 76.

На наружных концах штанг /б укреплень роЯики J8 с регулировочными гайками 27 и 28. При вращении ротора ролики перемещаются в неподвижных направляющих канавках /5, и в зависимости от расположения направляющих канавок относительно центра, то опускают, то поднимают лопасти. Поднятые лопасти не доходят до внутренней поверхности корпуса 10 на величину порядка от 0,5 до 1 мм, что обусловлено положением специальной стопорной втулки /7. Через пружину 29 под рейкой 77 создается первоначальное прижатие реек к корпусу.

Объем жидкости помещается между лопастью 2-подвижной стенкой отсека и с другой стороны-неподвижной стенкой 7 отсека, укрепленной на корпусе с помощью шпонок 8 и болтов Я

Вращение ротора перемещает лопасть по направлению стенки 7, и следовательно, объем жидкости вытесняется на нужную высоту подъема. Когда корпуса коснется лопасть, то впереди идущая лопасть начинает опускаться в щель настолько, чтобы скрылась в ней и рейка 7/. Это положение соответствует проходу лопасти под неподвижной стенкой 7 отсека.

Неподвижная часть насоса состоит из пустотелого кольцевого корпуса 7, имеющего в данном случае четыре выпускных отверстия на внутренней стороне кольца, одно общее впускное на внещней стороне и четыре сквозных впускных на внутренней стороне. К торцам корпуса крепятся боковые стенки Ы насоса болтами 23 и кулачные диски с направляющими для роликов канавками /3; к внутренней поверхности корпуса, как уже указывалось выше, крепятся неподвижные стенки 7 отсеков. Перед каждым впускным отверстием имеется смотровое окно, закрытое крышкой окна служат для осмотра насоса для проверки щупами зазоров между лопатками и корпусом и т. п.

Ротор предлагаемого насоса собран из отдельных и отдельно обрабатываемых секций / (фиг. 1, 2). Такое его устройство облегчает изготовление (литье) и обработку поверхностей, по которым ходят лопасти 2, причем точность пригонки, благодаря доступности, можно получить весьма высокую.

Так как каждая из секций подвержена значительным усилиям из-за разности давления в ту и другую сторону их, серезьным является вопрос жесткости соединений. Все секции ротора, как уже указывалось выше, соединены по фланцам болтами 6, но таковые являются по сути только монтажными. Все усилия воспринимаются вращающимися щеками 75 насоса; к этим щекам посредством цилиндрических шпонок и болтов 5 и крепятся секции ротора. Такая конструктивная особенность позволяет легко и просто изготовить прочную конструкцию ротора.

Лопасти в выдвинутом состоянии, когда они являются стенкой отсека, плотно прижаты давлением к стенке секции в сторону низкого давления; до стигается это тем, что со стороны высокого давления имеются прорези, свободно пропускающие жидкость, которая проникает и под лопасти. Жидкость, находящаяся под лопастью, может быть вытеснена при опускании лопасти. В момент од1ускания лопасти, если по другую ее сторону давление почему-либо не уравнялось, придется преодолевать сопротивление трения лопасти о стенки щели. Для того, чтобы избежать этого, немного ранее места, где лопасть начнет опускаться, в корпусе насоса сделаны прорези 35, благодаря чему за отсекомлопастью давление повышается и лопасть разгружается.

Для того, чтобы обеспечить плотное прилегание верхушки лопасти к корпусу насоса, даже при несовпадении центров ротора и корпуса или эллипсовидносги их, лопасти в этой части имеют выдвижную рейку 77 (фиг. 4, 1, 2, 3).

Наличие полного давления под лопастью, а над нею примерно половинного среднего, должно было бы вызвать повышенное прижатие лопасти к корпусу насоса или роликов 75- к направляющим канавкам 75; отсюда повышенный износ и повышенный момент трения, но благодаря конструктивным особенностям насоса (вращающиеся щеки 13 с тягами 16, соединяющими ролики с концами лопастей) имеется возможность разгрузить от давления как лопасть, так и ролики; для этого введена стопорная втулка 77, которой можно легко отрегулировать выдвижение лопасти в целях ее разгрузки.

Назначение снабженной уплотнителъным кольцом 32 рейки 77 (фиг. 5)-создание надежного уплотнения независимо от точности изготовления и регулировки соответствующих частей насоса- Так как рейка 77 подвержена некоторому износу (аналогичному с износом подшипника трения, так как между рейкой и стенкой насоса будет существовать постоянный ток-слой жидкости), то предусмотрена возможность легкой смены рейки. Для этого в стенках Т4 корпуса в местах низкого давления предусмотрены окна

J6 и в щеках 13 на том же удалении от центра по оси штанги окна 37, закрываемые снаружи крышками 22 и, наконец, окна 38 в штанге на уровне с рейкой 11. Устанавливая ротор насоса по отношению к корпусу в определенном положении, можно вынуть любую рейку и заменить ее запасной. Сама рейка устроена так, что такую замену можно производить просто и без всякой затраты усилий, благодаря тому, что пружины 29, прижимаюшие рейку /7, зажаты болтами 31 и могут оказывать усилия только при определенном погружении рейки. Прижатие рейки, кроме пружин, обеспечено еще давлением жидкости, каковая подводится под рейку через отверстие 39. Рейка устроена так, что равнодействующее давление извне совпадает с равнодействующей внутреннего по величине и направлению; этим достигается малый износ-рейки.

У существующих ротационных насосов лопасти поднимаются и опускаются благодаря роликам, катящимся в направляющих канавках, какие находятся в неподвижном днище ниже внешней кромки ротора; из-за этого ролики нужно тщательно пригонять со всех сторон или отказаться от пропускания жидкости под лопасть. Затем, ограничивается число камер, т. е. выпускных и впускных отверстий, так как расположение роликов в нижней части лопастей, по малой окружности, не дает возможности такому увеличению из-за крутизны подъема направляющих канавок.

В настоящем насосе наличие вращающихся щек 13 и нижеописанное устройство дает возможность устранить эти недостатки.

Для соединения лопастей с роликами в нижней части лопастей имеются выступы с отверстиями, в которые вложены цапфы 3 с головками на концах. В головки цапф свободно с зазором входят концы штанг 16, где закрепляется от вытаскивания гайкой 21. Сама головка заключена между шаровыми шайбами 26.

Такое устройство дает возможность сделать пригонку штанги в щеке независимой от пригонки лопасти к ротору и облегчает изготовление данных частей и их монтаж. То обстоятельство, что

выход штанги уплотнен (пригонкой штанги к отверстию), утечка жидкости наружу к направляющим канавкам затруднена

При выходе штанги из щек она проходит через стопорную втулку 17.

Благодаря упору ролики 18, расположенные выше (извне), будут совершенно разгружены, пока не коснутся той части направляющих, какая служит для сдвигания штанги, т. е. наклонной канавки 75.

Соответственно перемещая втулку 77, можно легко регулировать высоту выдвижения лопасти. Такое устройство позволяет в части направляющих канавок 75 пустить ролики со значительным зазором. Сами ролики устроены так, что могут легко быть регулируемы и разбираемы. Регулировка достигается подвинчиванием гаек 27 и 28. Сняв гайку 27, можно вынуть ролики 18 с осью 19 или ролики со штангой, для чего отвернуть гайку 27 на другом конце штанги через окно, закрытое крышкой 20.

Предлагаемый ротационный насос может быть в частности применен в качестве элемента гидравлической передачи от мощного ветродвигателя (фиг. 6, 7) к генератору электрического тока. Вал 4 ветродвигателя соединен муфтой с валом насоса 1. Жидкость из насоса 7 по трубкам подается в турбины 2, а отработавшая в них самотеком поступает обратно в насос. Турбины 2 приводят во вращение генератор 3 электрического тока.

Упорный подшипник 5 воспринимает любое давление ветра. Тормозом является самый насос; для окончательного притормаживания и остановки ветроколеса имеется фрикционный тормоз б.

П редмет изобретения.

1. Ротационный насос с разделенной на несколько отсеков рабочей камерой со скользящими в радиальных пазах центрально расположенного ротора лопастями, снабженными подпружиненными уплотнительными рейками на периферии и получающими принудительное возвратно-поступательное движение в пазах ротора при помощи роликов, скользящих в канавке кулачного диска, огибающей периферию рабочей камеры насоса, отличающийся тем, что канавка кулачного диска расположена вне насосной камеры, а взаимодействующие с нею ролики 18 сочленены с направляв мыми ими лопастями при помощи скользящих в радиальных пазах вращающихся щек 13 щтанг 16, снабженных упорной шейкой, взаимодействующей со стопорной втулкой 17, для ограничения

выдвижения лопасти в целях ее разгрузки.

2. В насосе по п. 1 приспособление для уплотнения скользящих в радиальных пазах ротора лопастей, снабженных подпружиненными рейками, отличающееся тем, что боковая поверхность лопасти со стороны высокого давления снабжена отверстиями 39 для ввода перекачиваемой насосом воды под рейку.

Фиг.15

faftilL

Фиг. 2

25