РЕГУЛИРУЕМЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ НАСОС
ADJUSTABLE CIRCULAR PUMP

Заявляемое техническое решение относится к насосному машиностроению и может быть использовано в качестве нагнетающего насоса в различных гидравлических системах.
Известен жидкостно-кольцевой насос, содержащий корпус с торцовыми крышками и эксцентрично расположенным в нем рабочим колесом, одна из торцовых крышек снабжена подвижной лобовиной с возможностью осевого перемещения, а рабочее колесо выполнено сборным, позволяющим при изменении положения лобовины изменять его осевой размер [RU 2307261, 27.09.2007].
Известен также жидкостно-кольцевой вакуумный насос, содержащий корпус, эксцентрично размещенное в нем с зазором и с возможностью вращения полое рабочее колесо с лопатками, образующими рабочие камеры, и распределительный полый вал с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другого - выходной патрубки, при этом на валу с эксцентриситетом размещены неподвижные части подшипников, в которых выполнены каналы подвода и отвода жидкости, корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя и с образованием жидкостного кольца, рабочее колесо установлено на валу на подшипниках свободно и выполнено из двух торцевых дисков и жестко соединенных с ними радиальных плоских лопаток, снабженных уплотнительными элементами, расположенными со стороны вала, который установлен на внутренних эксцентричных втулках, размещенных во внешних эксцентричных втулках, находящихся в неподвижных частях подшипников, подвижные части которых закреплены корпусе, а втулки имеют возможность независимого поворота относительно друг друга в неподвижных частях подшипников посредством механических передач, выполненных в виде рычажных передач с возможностью перемещения полого вала по вертикальной оси и регулирования эксцентриситета между полым валом и корпусом в процессе работы насоса [RU 2322613, 20.04.2008].
Недостатками известных устройств являются низкий КПД из-за больших потерь мощности и сложность конструкции.
Известен также кольцевой насос, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями и вращающийся внутри корпуса ротор. Эксцентрично установленный в корпусе ротор выполнен с радиальными пазами, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения лопатки прямоугольной формы, которые образуют рабочие камеры [RU 54642, 10.07.2006].
Недостатком известного насоса является малая надежность из-за возможного заклинивания лопаток в радиальных пазах при больших оборотах ротора и, как следствие, ограниченный диапазон производительности насоса.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является кольцевой насос, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, установленный внутри корпуса с возможностью вращения ротор в виде вала, снабженного торцевыми дисками с радиально выполненными пазами, в которых с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлены оси размещенных между торцевыми дисками роликов, наружная поверхность которых взаимодействует с наружной поверхностью компенсирующего кольца свободно и эксцентрично установленного на валу ротора [RU 163727 U1, 10.08.2016].
Недостатком известного технического решения является невозможность регулирования производительности насоса без изменения скорости вращения ротора, т.е. для уменьшения или увеличения производительности насоса требуется дополнительное регулирование приводом насоса.
Целью полезной модели (технической задачей) является устранение указанного недостатка, а именно расширение функциональности насоса, которое характеризуется возможностью регулирования производительности без изменения скорости вращения ротора и без значительного усложнения конструкции насоса.
Решение технической задачи заключается в том, что в кольцевом насосе, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, установленный внутри корпуса с возможностью вращения ротор в виде вала, снабженного торцевыми дисками с радиально выполненными пазами, в которых с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлены оси размещенных между торцевыми дисками роликов, наружная поверхность которых взаимодействует с наружной поверхностью компенсирующего кольца, свободно и эксцентрично установленного на валу ротора, согласно изобретению внутри корпуса с возможностью принудительного возвратно-поступательного перемещения между торцевыми дисками установлен элемент в форме стакана с внутренней цилиндрической поверхностью, контактирующей с наружной поверхностью роликов, при этом в обечайке стакана выполнены отверстия, обеспечивающие бесперебойный поток перекачиваемой среды от входного до выходного отверстий в корпусе, в корпусе выполнены перепускные отверстия, а на обечайке стакана с противоположных сторон установлены компенсационные клапаны.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид регулируемого кольцевого насоса; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Кольцевой насос состоит из цилиндрического корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями. Корпус 1 выполнен в форме двух полуцилиндров соединенных прямоугольными элементами. Внутри корпуса 1 установлен ротор в виде вала 4 с торцевыми дисками 5 и 6. В торцевых дисках 5 и 6 геометрически подобно выполнены радиальные пазы 7, в которых между торцевыми дисками 5 и 6 установлены на осях 8 ролики 9. Оси 8 роликов 9 установлены в пазах 7 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Своей наружной поверхностью ролики 9 контактируют с наружной поверхностью компенсирующего кольца 10, которое установлено на валу 4 свободно и эксцентрично по отношению к оси вала 4, при этом внутренний диаметр кольца 10 выбирается больше наружного диаметра вала 4 из условия безударного контактного перемещения роликов 9 по наружной поверхности кольца 10.
Внутри корпуса 1 между торцевыми дисками 5 и 6 установлен элемент 11 в виде стакана, наружная поверхность которого выполнена геометрически подобной внутренней поверхности корпуса 1 с целью обеспечения возвратно-поступательного перемещения элемента 11 по внутреннему сечению корпуса 1 посредством регулирующего механизма перемещения 12, например, в виде ручной винтовой передачи. Внутренняя поверхность элемента 11 выполнена цилиндрической и она контактирует с наружной поверхностью роликов 9. Кроме того на обечайке элемента 11 выполнены отверстия 13 и 14, обеспечивающие бесперебойный поток перекачиваемой среды между входным 2 и выходным 3 отверстиями корпуса 1. В частности отверстия 13 и 14 могут быть выполнены овальной формы. Для обеспечения возвратно-поступательного перемещения элемента 11 по внутреннему сечению корпуса 1 на обечайке элемента 11 установлены компенсирующие клапаны 15 и 16, а в стенках полуцилиндров корпуса 1 выполнены компенсационные перепускные отверстия 17 и 18.
Регулируемый кольцевой насос работает следующим образом.
При запуске привода (условно не показано) через вал 4 ротора и радиальные пазы 7 в торцевых дисках 5 и 6 на передается крутящий момент на ролики 9, которые вращаются с угловой скоростью ротора с одновременным собственным вращением вокруг осей 8, которое вызвано трением качения по внутреннему контуру элемента 11. Кольцо 10 в процессе вращения ротора обеспечивает уплотнение между наружной поверхностью роликов 9 и внутренней цилиндрической поверхностью элемента 11. При положении элемента 11 в крайнем левом положении относительно оси вращения вала 4 оси 8 в пазах 7 торцевых дисков 5 и 6 будут находиться в положении равного радиуса относительно оси вращения вала 4 (фиг. 1). В этом случае объемы межроликовых полостей остаются неизменными и при вращении вала 4 будет отсутствовать вытеснение перекачиваемой среды (нулевая производительность при вращении ротора). При перемещении элемента 11 влево по сечению корпуса 1 ролики 9 в результате углового вращения относительно оси вала 4 меняют свои радиусы вдоль радиальных пазов, тем самым изменяя объемы А и Б, образованные роликами 9 торцевыми дисками 5 и 6, внутренней полостью элемента 11 и наружной поверхностью кольца 10, в результате осуществляется течение среды из входного отверстия 2 к выходному отверстию 3. При крайнем правом положении элемента 11 обеспечивается максимальная разность полостей А и Б и обеспечивается максимальная производительность насоса без увеличения скорости вращения ротора. Компенсирующими клапанами 15 и 16 производится соответственно сброс и всасывание объемов компенсации. Через отверстия 13 и 14 производится перетекание среды при перемещении элемента 11.
Предложенное техническое решение прошло испытания в ООО «НЛП «УралТехПром». Испытания подтвердили улучшенную функциональность регулируемого кольцевого насоса.
Использование предложенного технического решения позволяет обеспечить плавное регулирование производительности насоса без существенного усложнения конструкции насоса, улучшить пуск электропровода насоса и, в результате, снизить риск перегрузок в линиях электропередач. Кроме того, возможна реверсивная работа насоса в специальных гидравлических системах.