РОТОРНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к отрасли насосостроения и может быть использована, как насос объемного типа для перекачки жидкостей, газов, создания вакуума, или в качестве компрессора.
Известен роторный насос, содержащий корпус, в расточках которого размещены два совпадающих по форме и размеру ротора в виде профильных кулачков с выступами и впадинами взаимосвязанного вращения и параллельными осями вращения, камеры всасывания и нагнетания в виде зазоров между торцевыми поверхностями роторов и расточек (см. Башта Т.М. «Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем». М.: Машиностроение, 1974 г., стр.364-365, рис.139-в).
Недостатками такого технического решения являются:
Ограниченный объем прокачиваемой среды величиной, заключенный во впадине ротора постоянного объема камер - впадин при движении по двум полуокружностям, равноудаленным от центра, в середине рабочего цикла.
Непостоянный, периодический перенос с разрывом потока перекачиваемой среды, связанный с кинематикой поворота роторов (кулачков). При этом заключенная в камере-впадине среда должна быть сначала вытеснена в трубопровод нагнетания, камера полностью освобождается и лишь затем, при дальнейшем повороте ротора, вновь заполняется на входе в насос. Поскольку впадина ротора занимает менее 180°, то более половины оборота ротор делает с незаполненной впадиной, так же происходит со вторым ротором. Дискретность процесса снижает производительность насоса и его к.п.д. Еще одним недостатком является механический захват и перенос роторами объема перекачиваемой среды в этих камерах без создания разности давления на входе и выходе из насоса, что не позволяет использовать известный насос для создания напора (высоты подъема) перекачиваемой среды.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности работы насоса и увеличение его к.п.д.
Поставленная задача достигается тем, что известный роторный насос, содержащий корпус, в расточках которого размещены роторы с зубом и впадиной взаимосвязанного вращения и параллельными осями вращения, камеры всасывания и нагнетания в виде зазоров между поверхностями роторов и расточек, патрубки всасывания и нагнетания, согласно полезной модели, отличается тем, что на одном из роторов выполнен зуб, а на другом впадина, расточки выполнены цилиндрическими с пересечением боковых образующих поверхностей и образованием выступов, направленных внутрь корпуса, камеры всасывания и нагнетания выполнены с возможностью изменения объема за счет взаимного расположения поверхностей зуба и впадины, а патрубки размещены в зоне выступов.
Выполнение на одном из роторов зуба, а на другом впадины, позволяет организовать непрерывный процесс перекачки среды, когда в одно и то же время по одну сторону зуба происходит всасывание, а по другую - нагнетание. По сравнению с прототипом, имеющим дискретный характер работы, предлагаемый насос работает более эффективно, с большим напором и к.п.д.
Выполнение расточек цилиндрическими с пересечением боковых образующих поверхностей и образованием выступов, направленных внутрь корпуса, размещение патрубков всасывания и нагнетания в зоне выступов дает возможность выполнить их максимально близко друг к другу и использовать большую часть круга в рабочем процессе. Это повышает объемный расход, и, соответственно, производительность, напорную характеристику и к.п.д. насоса.
Камеры всасывания и нагнетания выполнены с возможностью изменения объема за счет взаимного расположения поверхностей зуба и впадины. Полости всасывания и выталкивания формируются, благодаря корпусу, расположению отверстий, и взаимодополняющим выемкам на роторах. При взаимном вращении роторов вокруг ротора с зубом в зазоре формируются камеры противоположного давления, которые в начале и в конце рабочего цикла действуют поочередно, а весь основной период рабочего цикла - одновременно, непрерывно меняясь в объеме. Объем камер меняется многократно, при этом зуб совершает поступательно-круговое движение по зазору, наподобие поршня. Второй ротор выполняет вспомогательную роль, в нем не формируются такие полости.
«Краткое описание чертежей».
Полезная модель поясняется схемой роторного насоса на поперечном разрезе, где
на фиг.1 показано нейтральное положение насоса,
на фиг.2 показано начало фазы выталкивания,
на фиг.3 показано начало фазы всасывания, с одновременным продолжением фазы выталкивания,
на фиг.4 показано одновременное продолжение обеих фаз, в завершающей фазе выталкивание,
на фиг.5 показано завершение фазы всасывания.
Роторный насос содержит установленные в расточках корпуса 1 ведущий 2, и ведомый 3, роторы, кинематически связанные, например, зубчатой передачей, впускной 4 и выпускной 5 патрубки, размещенные соответственно в зонах всасывания и выталкивания, у стыков пересекающихся окружностей.
На роторах 2, 3 выполнены элементы, совместно формирующие камеры всасывания и нагнетания, соответственно зуб - 6 на цилиндрической поверхности ротора 2; и впадина 7, выполненная в теле ротора 3. Взаимосвязанное вращение роторов после выхода из совмещения зуба с впадиной приводит к образованию в зоне ротора 2 камеры всасывания 8 и камеры нагнетания 9.
Насос работает следующим образом.
Фиг 1. В нейтральном положении зуб 6 во впадине 7 закрывает впускной 4 и выпускной 5 патрубки, ограничивающие камеру, занимающую большую часть окружности ротора 2.
Фиг 2. При вращении зуба (против часовой стрелки) внутри корпуса 1 ротора 2, после выхода его из впадины 7, вначале формируется камера нагнетания 9. Из нее через патрубок 5 выталкивается перекачиваемая среда.
Фиг 3. По мере вращения зуба 6 образуется камера всасывания 8, которая постоянно увеличивается, создавая разрежение, и всасывает среду через патрубок 4. Одновременно продолжается уменьшение камеры нагнетания 9, в которой с ростом давления продолжается выталкивание среды через патрубок 5.
Фиг 4. При дальнейшем вращении зуба 6 камера нагнетания 9 уменьшается до предела, выпускной патрубок 5 будет закрываться. Всасывание в камеру 8 продолжается.
Фиг 5. Происходит внедрение зуба 6 ротора 2 во впадину 7 ротора 3, закрылась камера выталкивания, и выпускной патрубок 5. Приближается к концу фаза всасывания и камера всасывания 8 приближается к своему максимальному размеру. Идет возврат в нейтральное положение.
Камера 8 всасывания и камера нагнетания 9 разделены вращающимся зубом 6, ограничены поверхностями цилиндрических расточек корпуса 1 и впадины 7 и поверхностями вращающихся роторов 2 и 3. На протяжении вращения ротора 2 камеры 8 и 9 непрерывно меняются в объеме: одна увеличивается, другая - уменьшается.
Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства.