Изобретение представляет собой развитие конструкции псршневых ротационных насосов.
Известные конструкции указанных насосов не обеспечивают самоуплотнение ротора и не уравновешивают давление жидкости на ротор.
В описываемом насосе эти недостатки устранены тем, что для соединения ротора с приводным валом применен вкладыш, вставленный в паз вала с зазором, донускаюш,им смещение ротора относительно вала, в результате чего ротор прижимается действием нагнетаемой жидкости к стенке корпуса, а диск ротора имеет отверстия, обеспечивающие подвод жидкости из нагнетательной камеры в кольцевое пространство крышкой корпуса и диском.
На фиг. 1 изображен в oceBOjM разрезе коловратный насос по первому варианту, дающий лучшее разделение процесса всасывания от нагнетания, преимущественно для работы в качестве вакуум-насоса и компрессора; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - общий вид ротора со стороны разрезного кольца насоса по первому варианту; на фиг. 5 - насос по второму варианту, не обеспечивающий полное разделение процессов всасывания и нагнетания, но имеющий лучшие гидравлические условия для потока жидкости, преимущественно для работы на более высоких скоростях в качестве самовсасывающего насоса, осевой разрез; на фиг. 6 - то же, вид сверху; на фиг. 7 - разрез по Б-Б на фиг. 5; на фиг. 8 - общий вид ротора со стороны разрезного кольца насоса по второму варианту; на фиг. 9 - схема насоса с устойчивой производительностью (по характеристике поршневого насоса) и на фиг. 10 - схема насоса с неустойчивой производительностью (аналогично характеристике центробежного пасоса).
№ 93932- 2 -
Насос по первому варианту (фиг. 1-4) состоит из статора / с .кольцевым каналом 2, разрезанным перегородкой 3, с- центральной поло,стью 4 и со всасывающей 5 и нагнетающей 6 трубами, соединенными с кольцевым каналом 2 через серповидные окна 7, рстора 8, снабженного диском 9, разрезным цилиндрическим кольцом 10 и центральным пальцем //, крышки 12, статора, пружины 13, прижимающей ротор 8 к статору, подщипникового вкладыша 14 и вала 15, несущего вкладыщ 14 и вращающегося внутри статора на подщипниках 16.
Ротор, свободно вставленный в статор, диском 9 и торцом кольца 10 прижимается к внутренней и наружной кольцевым поверхностям статора и образует в последнем закрытый кольцевой канал 2, соединяющий всасывающую и нагнетательную трубы; будучи смещен эксцентрично ротор своим разрезным кольцом 10 перерезает какал 2, разобщая всасывающую трубу 5 от нагнетающей 6.
Разрезное кольцо статора, прижимаясь к торцовой и цилиндрическим стенкам кольцевого канала, образует стенку, играющую в этом насосе роль поршня.
Если ротору посредством вала 15 и вкладыща 14 через палец // дать круговое движение, то кольцо 10 кромками разрезанной части будет скользить по стенке 3 статора как по направляющей, а стенка целой части кольца будет перемещаться вдоль кольцевого канала статора как порщень, с одной стороны, засасывая в канал и, с другой стороны, выталкивая из него рабочую жидкость.
Посредством отверстий 17 и 18 в торцевой стенке ротора полость нагнетания канала соединена с полостью между крыщкой 12 и ротором и центральной полостью, закрытой манжетным уплотнением 19.
Давление рабочей жидкости на торец ротора с внещней стороны прижимает ротор к статору, противодействуя давлению рабочей жидкости с внутренней стороны канала, стремящейся оттолкнуть ротор от статора. Давление на центральную часть торца ротора с внещней стороны и с внутренней стороны центральной полости уравновешено.
Постоянно существующая избыточная внешняя сила, давящая на торец ротора, плотно прижимает его к статору.
Радиальная составляющая Р силы Р вала (фиг. 9), действующая через вкладыщ на палец ротора, прижимает цилиндрическое кольцо ротора к цилиндрическим стенкам канала статора, уплотняя ротор и по цилиндрическим поверхностям сопряжений ротора со статором.
Подшипниковый вкладыщ 14 может свободно наклоняться благодаря цилиндрической или сферической форме его опорной поверхности и поворачиваться, следуя за движением пальца ротора.
Такая свободная «плавающая подвеска ротора дает ему возможность хорощо прижиматься к статору, приспосабливаясь к егс положению и форме поверхностей сопряжений.
Всасывающие и нагнетающие окна 7, соединяющие во внутренней торцовой стенке кольцевой канал статора со всасывающей и нагнетающей трубами, имеют серповидную форму такого очертания, что, при вращении ротора обеспечивается разделение процессов всасывания и нагнетания.
Для выравнивания скоростей движения жидкости через окна у прорезанной части кольца ротора делаются вырезы или отверстия 20, через которые будет происходить дополнительная циркуляция жидкости.
Насос по второму варианту (фиг. 5-8) отличается от насоса по первому варианту тем, что движение ротора 8 направляется не перегородкой 3, а кулисой 21, качающейся вокруг неподвижного пальца 22 и скользящей в пазу внешней торцовой части ротора. Пружина 13 одним концом прикреплена к кулисе, а другим опирается на край ротора, прикрывающий область высокого давления. Таким образом, пружина, упираясь средней частью в крышку, одним концом прижимает кулису к ротору, а другим - край ротора, паходящийся под меньшим избыточным давлением жидкости; этим достигается некоторое выравнивание удельных давлений торца ротора на статор. Вырез в цилиндрической части ротора выполнен шире с тем, чтобы обеспечить свободное движение ротора и необходимый проход для жидкости из внутренней полости канала.
Кроме того, всасываюш,ее и нагнетающее окна 23 выполнены не в торцовой стенке канала, а во внешней цилиндрической части канала статора непосредственно у перегородки.
При установке ротора 8 с вкладышем 14 в пазу вала 15 в таком сочетании размеров (фиг. 9), когда сила Pg, нормальная к поверхности паза вала, образует положительный угол а с линией тангенса, проведенной через ось пальца касательно к окружности его движения, проекция этой силы на тангенциальное направление создает рабочее усилие Р, вращающее ротор, а проекция на радиальное направление создает усилие Р;, прижимающее ротор к цилиндрической поверхности
статора. При этом, чем больше повышается рабочее давление, тем сильнее ротор прижимается к статору и, следовательно, уплотнения становятся еще герметичнее, а производительность насоса при изменении давления остается постоянной, т. е. насос работать по нормальной устойчивой характеристике поршневого насоса.
При сочетании размеров кривошипа (фиг. 10), когда сила Рд с линией тангенса образует отрицательный угол а, проекция этой силы па радиальное направление создает усилие Р , направленное к центру
статора, и стремится отжать ротор от статора. Если при возрастании давления рабочей среды эта центростремительная сила становится больше центробежной силы ротора, прижимающей его к статору, то ротор начинает отходить от статора, пропуская обратно часть жидкости и тем самым ограничивая дальнейшее повышение давления рабочего тела, т. е. насос будет работать на неустойчивой характеристике аналогично центробежному насосу.
Предмет изобретения
1.Коловратный насос с корпусом, имеющим с одного конца открытую кольцевую полость, и. с ротором, выполненным в виде разрезного кольца, жестко укрепленного на диске, входящего в кольцевую полость и взаимодействующего своей прорезью со степкой, жестко укрепленной на корпусе, отличающийся тем, что, с целью обеспечения самоуплотнения ротора, его диск снабжен соосно расположенным пальцем, сочлененным с приводным валом посредством эксцентрикового вкладыща, помещенного в пазу вала с зазором.
2.Коловратный насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уравновешивания давления жидкости на ротор, в его диске имеются отверстия, по которым подводится жидкость в кольцевую полость ротора и в полость между диском и крышкой корпуса.
- 3 -№ 93932
P.
Фиг.В
