РОТОРНАЯ ОБЪЕМНАЯ МАШИНА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НАСОС

Предлагаемая полезная модель относится к области общего машиностроения, а именно к области объемных роторных машин, в частности роторным насосам.
В настоящее время в мире, в связи с бурным ростом новых технологий, ростом автоматизации производства, все большее значение приобретают средства транспортировки различных жидких, вязких, порошкообразных и т.п. компонентов и продуктов производства.
Отсюда и огромный интерес к разработке высокоэффективных средств реализации данного направления техники.
Одним из направлений такого рода технических средств являются роторные насосы так называемого «вытеснительного» типа.
Главной проблемой данного рода устройств является проблема герметизации при перекачке продукта, в частности, жидкого.
Известен роторный насос (1), в котором имеются два идентичных, параллельно установленных и синхронизированных по вращению от привода ротора, с рабочей частью в виде набора радиальных выступов, взаимодействующих при вращении роторов.
Недостатком данной конструкции насоса «вытеснительного» типа является низкий КПД при перекачке жидкого продукта, вследствие больших вредных утечек его через технологические зазоры при работе насоса.
Известен роторный насос (2), в котором также имеются два идентичных, параллельно установленных и синхронизированных по вращению от привода ротора, с рабочей частью в виде двух, диаметрально расположенных радиальных выступов, взаимодействующих при вращении роторов.
Недостатком данного насоса «вытеснительного» типа также является снижение КПД насоса при перекачке жидкого продукта, вследствие вредных утечек его через технологические зазоры при работе насоса.
Известен роторный насос (3) с двумя идентичными, параллельно установленными и синхронизированными по вращению от привода роторами, с рабочими частями в виде одного радиального выступа на каждом, взаимодействующими между собой при вращении роторов.
Недостатками данной конструкции роторного насоса являются: во-первых, ограничение живучести насоса в связи с эксцентричным консольным расположением рабочих частей роторов относительно оси ротора, во-вторых, значительные утечки перекачиваемого жидкого продукта из-за наличия в цикле взаимодействия рабочих частей роторов участков с низкой площадью перекрытия, как следствие, приводящих к существенному снижению КПД насоса.
Известен роторный насос (4) с двумя идентичными, параллельно установленными и синхронизированными по вращению от привода роторами с рабочими частями в виде двух, диаметрально расположенных радиальных выступов, с дополнительными конструктивными элементами, позволяющими уменьшить вредные утечки при перекачке жидкого продукта.
Недостатком данной конструкции роторного насоса при некотором повышении КПД является существенное усложнение конструкции насоса при сопоставимых геометрических параметрах с насосом (2).
Вышеуказанная конструкция взята авторами в качестве прототипа предложенной, как наиболее близкая по технической сути, так и по техническому эффекту, достигаемому при эксплуатации насоса.
Задачей, которую решал автор, разрабатывая данный насос, являлось повышение живучести насоса с одновременным повышением КПД насоса за счет уменьшения утечек перекачиваемого продукта.
Эта задача решена в предложенной конструкции насоса, содержащего корпус с входным и выходным отверстиями, размещенные внутри него на параллельных неподвижных втулках с продольными наружными скосами рабочие части роторов, в виде полувтулок, по типу половины сборного подшипника скольжения, со скосами между наружной и внутренней поверхностями для прохода соседней полувтулки при работе насоса, установленных с возможностью синхронного, в противоположные стороны вращения от привода, и взаимодействующих между собой при вращении.
Новыми существенными признаками предложенного роторного насоса являются:
- выполнение рабочей части каждого ротора в виде полувтулки по типу половины разрезного подшипника скольжения;
- выполнение на каждой полувтулке скосов между наружной и внутренней поверхностями для обеспечения прохода соседней полувтулки при работе насоса.
В частных случаях реализации насоса:
- привод вращения полувтулок выполнен в виде двух валов, установленных в отверстиях неподвижных втулок, и соединенных между собой зубчатой передачей, а через приводной диск на каждом валу - с соответствующей полувтулкой;
- соединение полувтулки с приводным диском на каждом валу ротора выполнено разъемным в осевом направлении, например, за счет винтового соединения;
- на внутренней стороне каждого приводного диска выполнена выемка для стравливания давления жидкого продукта из внутренней полости, образующейся при вращении полувтулок роторов.
Новыми существенными признаками насоса в частных случаях его реализации являются:
- выполнение привода вращения полувтулок в виде двух валов, установленных в отверстиях неподвижных втулок и соединенных между собой зубчатой передачей, а через приводной диск на каждом валу - с соответствующей полувтулкой;
- выполнение соединения полувтулки с приводным диском на каждом валу ротора разъемным в осевом направлении, например, за счет винтового соединения;
- выполнение на внутренней стороне каждого приводного диска выемки для стравливания давления жидкого продукта из внутренней полости, образующейся при вращении полувтулок роторов.
Несмотря на известность в роторных насосах роторов с однолепестковой рабочей частью, новая их компоновка с элементами привода ротора насоса (на втулке, вместо эксцентричной консольной подвески) позволила повысить живучесть насоса и одновременно значительно уменьшить утечку жидкого перекачиваемого продукта за счет обеспечения стабильности площадей взаимодействия полувтулок при вращении и, тем самым, повысить КПД насоса, что, по мнению автора, позволяет считать новые признаки существенными.
Разработанная конструкция роторного насоса изображена на фиг.1 и фиг.2, где на фиг.1 представлен поперечный разрез предлагаемого насоса (схема), а на фиг.2 - продольный разрез.
Насос содержит сборный корпус 1, с входным и выходным отверстиями 2, 3 для перекачиваемого жидкого продукта, и установленные в нем два ротора, размещенные в корпусе 1 с возможностью синхронного вращения в разные стороны вокруг параллельных осей на расстоянии, достаточном для взаимодействия их рабочих частей.
Это обеспечено выполнением рабочих частей роторов в виде полувтулок 4, 5 (по типу половинок сборного подшипника скольжения для вала), установленных с возможностью вращения вокруг неподвижных втулок 6, 7, закрепленных в корпусе 1, от привода, выполненного в виде валов 8, 9, установленных в отверстиях 10, 11 втулок 6, 7 и соединенных между собой зубчатой передачей 12, а через приводные диски 13, 14 на каждом валу 8, 9 - с соответствующими полувтулками 4, 5.
Для обеспечения взаимодействия полувтулок 4, 5 при их вращении вокруг неподвижных втулок 6, 7 между наружной и внутренней поверхностями каждой полувтулки 4, 5 с обоих ее краев выполнены скосы 15, 16, 17, 18, а на втулках 6, 7 - соответствующие наружные продольные скосы 19, 20.
Для смены полувтулок 6, 7 роторов их соединение с соответствующими приводными дисками 13, 14 выполнено разъемным в осевом направлении, например, за счет винтового соединения 21, 22.
Для уменьшения влияния на стабильность вращения роторов насоса давления жидкого продукта, возникающего во внутренней полости при вращении полувтулок 6, 7, на внутренних сторонах приводных дисков 13, 14 выполнены соответствующие выемки 23, 24.
Работа предложенного роторного насоса при перекачке жидкого продукта, например воды, заключается в следующем.
Вода, поступая через входное отверстие 2, заполняет полость между полувтулками 4, 5.
Последние, вращаясь на втулках 6, 7 синхронно и в противоположные стороны от привода (движение от движителя передается через валы 8, 9, приводные диски 13, 14 и через соединение 21, 22 на полувтулки 4, 5), поочередно перемещают порцию воды к выходному отверстию 3.
При перемещении полувтулок 4, 5 в момент взаимодействия их концевых частей в середине насоса образуется внутренняя полость, в которой происходит некоторое сжатие жидкости, которое гасится за счет переброса части жидкости из полости в выемки 23, 24 на внутренних сторонах дисков 13, 14.
При перемещении полувтулок 4, 5 в положение, когда открывается выходное отверстие 3, перемещаемая ими порция воды выталкивается поочередно из объема насоса.
За один оборот полувтулок 4, 5 производится выталкивание двух порций воды.
Для смены полувтулок 4, 5, необходимо снять одну из половин корпуса, отвернуть винты 21, 22, крепящие их к приводным дискам 13, 14, и заменить старые полувтулки 4, 5 на новые, произведя все действия в обратном порядке.
Все детали насоса изготавливаются из стандартных для данной продукции материалов с использованием известных технологий и оборудования.
В настоящее время автором изготовлен опытный образец, предварительные испытания которого подтвердили технический эффект, указанный в материалах заявки.
Литература.
1. Патент РФ на изобретение №2141578 от 20.11.1999 г. МПК: F04C, 2/18. Роторная объемная машина.
2. Патент РФ на изобретение №2197641 от МПК: F04C, 2/18. Роторная объемная машина.
3. Роторный насос ZL. Производства компании JEC-PAMPS.
httl:/pampanion.ru/.
4. Патент РФ на изобретение №2197642 от 25.12.2001 г. МПК: F04C, 2/18. Роторная объемная машина.