Коловратный насос
Иллюстрации
Реферат
K 93932
Класс 59е, 2
59е, 5
СССР
1 !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ
М. И. Павлов
КОЛОВРАТНЫй НАСОС
Заявлено 17 августа 1950 r. за № 433236/2455 в Гостехнику СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 7 за 1952 г.
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, допускающим 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 между крышкой корпуса и диском.
На фиг. 1 изображен в осевом разрезе коловратный насос по первому варианту, дающий лучшее разделение процесса всасывания от нагнетания, преимущественно для работы в качестве вакуум-насоса н 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, осево"; 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 центрооежного
«acoca). № 93932
Насос по первому варианту (фиг. 1 — 4) состоит из статора 1 с .ê0ëüöåâûì каналом 2, разрезанным перегородкой 8, с центральной полостью 4 и со всасывающей 5 и нагнетающей б трубами, соединенными с кольцевым каналом 2 через серповидные окна 7, ротора 8, снабженного диском 9, разрезным цилиндрическим кольцом 10 и центральным пальцем 11, крышки 12, статора, пружины 18, прижимающей ротор 8 к статору, подшипникового вкладыша 14 и вала 15, несущего вкладыш 14 и вращающегося внутри статора на подшипниках 1б.
Ротор, свободно вставленный в статор, диском 9 и торцом кольца I10 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 канал 2, разобщая всасывающую трубу 5 от нагнетающей б.
Разрезное кольцо статора, прижимаясь к торцовой и цилиндрическим етенкам кольцевого канала, образует стенку, играющую в этом насосе роль поршня.
Если ротору посредством вала 15 и вкладыша 14 через палец 1( дать кругсвое 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 поршень, с одной стороны, засасывая в канал и, с другой стороны, выталкивая из него рабочую жидкость.
Посредством отверстий 17 и l18 в торцевой стенке ротора полость нагнетания канала соединена с полостью между крышкой 12 и ротором и центральной полостью, закрытой манжетным уплотнением 19.
Давление рабочей жидкости на торец ротора с внешней 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 внешней стороны и с внутренней стороны центральной полости уравновешено.
Постоянно существующая избыточная внешняя сила, давящая на торец ротора, плотно прижимает его к статору.
Радиальная составляющая P силы Р вала (фиг. 9), действующая через вкладыш на палец ротора, прижимает цилиндрическое кольцо ротора к цилиндрическим стенкам канала статора, уплотняя ротор и по цилиндрическим поверхностям сопряжений ротора со статором.
Подшипниковый вкладыш 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 хорошо 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 8, а кулисой 21, качающейся вокруг неподвижного пальца 22 и скользящей в пазу внешней торцовой части ротора. Пружина 18 од№ 93932 ним кснцом 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, находящийся 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, всасывающее и нагнетающее окна 28 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 Р„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 PR, 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 будет работать по нормальной устойчивой характеристике поршневого насоса.
При сочетании размеров кривошипа (фиг. 10), когда сила Р с линией тангенса образует отрицательный угол а, проекция этой силы на 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 стенкой, жестко укрепленной на корпусе, отличающийся тем, что, с целью обеспечения самоуплотнения ротора, его диск снабжен соосно расположенным пальцем, сочлененным с приводным валом посредством эксцентрикового вкладыша, 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. № 93932
Л
/б
ФигУ
Фиг5
Фиг/О
Фиг B
Редактор О. А. Филиппова Техред А. А. Кудрявицкая Корректор И. М. Козлова
Подп. к печ. 19/111 — 64 г. Формат бум. 70Х108 /gg Объем 0,44 изд. л.
Заказ 571/9 Тираж 200 Цена 5 коп.
ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.
Типография, пр. Сапунова, 2