НАСОС
PUMP

Изобретение относится к насосу с корпусом, образованным двумя взаимно пересекающимися частями цилиндра, причем на противоположных сторонах предусмотрены входное и выходное отверстия и в каждой части цилиндра находится вращающийся вокруг её центральной продольной оси ротор, причем большие поперечные оси роторов находятся во взаимно перпендикулярном положении по меньшей мере в одной фазе движения, а роторы перекатываются с обеспечением герметичности друг по другу и к внутренней стенке корпуса насоса, причем образующие каждого ротора, исходящие из точки пересечения больших поперечных осей в противоположном друг другу направлении, проходят наклонно относительно соответствующей центральной продольной оси, и каждый ротор охватывает две булавообразные части, которые своими более узкими концами соединены друг с другом посредством сужения, причем роторы имеют такую конфигурацию и расположены относительно друг друга таким образом, что когда большие поперечные оси обоих роторов становятся взаимно перпендикулярно, то булавообразная часть одного ротора входит в зацепление с сужением другого ротора и оба ротора перекатываются, плотно прижимаясь друг к другу, при этом в каждой фазе вращательного движения оба ротора образуют равномерно увеличивающийся объём всасывания перед входным отверстием и равномерно уменьшающийся выходной объем перед выходным отверстием.
Насос такого типа известен из патента ЕР 0363420 В2.
Насосы подобного вида известны как насосы Рута или корпуса Рута и уже давно находят практическое применение.
Роторы обычных насосов, подобных насосам Рута, имеют боковые поверхности, которые проходят параллельно центральной продольной оси и при этом перпендикулярно направлению протока, заданному прохождением через входное и выходное отверстия. Из-за такой конструкции обычных насосов подобного вида перекачиваемая среда относительно сильно пульсирует в зависимости от положения угла вращения роторов.
Из GB-A 382953 известен насос такого типа, у которого из-за предложенной конфигурации ротора необходимо считаться с повышенным сопротивлением движению из-за компрессии жидкости в мертвом пространстве.
Из DE-A 3502839 известен насос с двумя роторами, которые имеют две взаимно параллельные оси вращения, причем уплотнительные поверхности проходят наклонно к осям вращения. У таких известных насосов входное и выходное отверстия расположены аксиально на продолжении осей вращения. Конфигурация таких роторов относительно сложная.
В патенте US-A-1142734 описан насос с двумя роторами, которые в поперечном сечении имеют булавообразную, взаимно-зацепляющуюся конфигурацию. Входное и выходное отверстия при такой конфигурации находятся, с одной стороны, в зоне торцевых концов, а с другой стороны, на противоположной стороне, почти в середине корпуса.
Спиралеобразные роторы состоят из двух частей, если смотреть в продольном направлении, причем в зоне медиатрисы выгиб обеих частей роторов меняется. В соответствии с этим перекачиваемая среда перекачивается в основном в аксиальном направлении от внешней стороны к середине.
Исходя из вышесказанного, задачей настоящего изобретения является усовершенствование насоса упомянутого выше типа при сохранении его принципиальных преимуществ таким образом, чтобы достигался беспульсационный равномерный поток перекачиваемой среды при высокой производительности с устранением мертвых пространств, при этом чтобы была также обеспечена возможность перекачивать абразивные, не вызывающие износа среды, что, например, имеет место в сахарной промышленности, или при перекачивании продуктов в молочной и сыроваренной отраслях.
Эта задача согласно данному изобретению решается за счет того, что в насосе, содержащем корпус, выполненный из двух взаимно пересекающихся частей цилиндра, причем на противоположных сторонах предусмотрены входное и выходное отверстия, а в каждой части цилиндра расположен выполненный с возможностью вращения вокруг её центральной продольной оси ротор, при этом большие поперечные оси роторов по меньшей мере в одной фазе движения находятся перпендикулярно друг к другу, а роторы выполнены с возможностью перекатываться с обеспечением герметичности друг по другу и относительно внутренней стенки корпуса насоса, причем образующие, исходящие из точки пересечения больших поперечных осей каждого ротора в противоположном друг другу направлении, проходят наклонно к соответствующей центральной продольной оси, и каждый ротор охватывает две булавообразные части, которые своими более узкими концами соединены друг с другом посредством сужения, причем роторы имеют такую конфигурацию и расположены относительно друг друга таким образом, что если большие поперечные оси обоих роторов становятся взаимно перпендикулярно, то булавообразная часть одного ротора входит в зацепление с сужением другого ротора, и оба ротора перекатываются с обеспечением герметичности друг по другу, при этом в каждой фазе вращательного движения оба ротора образуют равномерно увеличивающийся объем всасывания перед входным отверстием и равномерно уменьшающийся выходной объем перед выходным отверстием, согласно изобретению функционирующие как уплотнительные линии образующие выполнены синусоидальными, входное и выходное отверстия выполнены треугольными или трапециевидными, при этом стороны или боковые кромки входного или выходного отверстий выполнены в форме синусоиды или косинусоиды.
Согласно данному изобретению синусо- или косинусоидальные образующие по первому варианту исполнения могут быть выполнены в виде геометрических линий, причем такая форма исполнения особенно годится для насосов, предназначенных для перекачивания продукции сахарной промышленности.
При альтернативной форме исполнения образующие расширены до лентоообразных уплотнительных поверхностей. Такое исполнение предназначено для молочной и сырной промышленности.
В дальнейшем развитии изобретения предусмотрено, что в последнем варианте исполнения, в поперечном разрезе роторов, по обе стороны от большой продольной оси или по обе стороны от малой продольной оси образованы вогнутые углубления.
Преимущественно на стороне входа предусмотрено входное отверстие, а точно противоположно, соосно с входным отверстием, зеркально расположено выходное отверстие.
Входное и выходное отверстия могут быть выполнены преимущественно в виде треугольника или трапеции.
Особенно благоприятную гидравлическую характеристику потока получают благодаря тому, что стороны, т.е. боковые грани входного или выходного отверстий имеют конфигурацию синусо- или косинусоиды.
Подводя итоги относительно решения по данному изобретению, можно констатировать, что остроугольные кромки роторов или поршней уменьшены на угол в 90°. Это ведет к снижению износа в этой зоне, минимизирует таким образом потери давления и удлиняет срок службы. К тому же возможно взаимодействие двух роторов торцевыми сторонами, имеющими форму синуса и косинуса, которое удваивает подачу при одинаковой приводной головке. Поскольку переход от одного ротора к другому закруглен и не существует никаких острых углов, то износ деталей сокращается до минимума.
Качательная нагрузка, вызванная спиралеобразно проходящим потоком, в значительной степени выравнивается, и тем самым уменьшается нагрузка, воздействующая на уплотнения и опорные узлы, а также почти беспульсационный режим подачи дополнительно оптимизируется.
Преимущества возникают также благодаря еще и щадящему транспортированию рабочей среды. Так поштучная загрузка и чувствительные к резке продукты в зоне торцовых поверхностей корпуса вытеснения больше не блокируются клинообразно, а проталкиваются вперед под прямым углом к торцевой поверхности.
Ниже данное изобретение подробнее поясняется на предпочтительных примерах исполнения в сочетании с приведенными чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - вид насоса по данному изобретению с открытыми торцами;
фиг.2 - вид на торец первого варианта исполнения ротора согласно данному изобретению;
фиг.3 - соответствующий фиг.2 вид второго варианта исполнения;
фиг.4 и 5 - изображения в аксонометрии каждого из двух обкатывающих друг друга роторов по данному изобретению в относительно различных положениях;
фиг.6 и 7 - схематическое изображение конфигурации и положения входного или выходного отверстий.
Изображенный на чертеже насос содержит корпус 1, который состоит из двух взаимно пересекающихся частей цилиндра 2, 3.
В зоне пересечения частей цилиндра 2, 3 на боковых поверхностях цилиндров предусмотрены входное отверстие 4 и выходное отверстие 5.
Входное отверстие 4 и выходное отверстие 5 расположены диаметрально противоположно и имеют почти трапецеидальное поперечное сечение.
Внутри каждой части цилиндра 2, 3 находится ротор 6 или 7, центральные продольные оси 8 или 9 которых проходят параллельно центральной продольной оси соответствующей части цилиндра 2 или 3.
Роторы 6 или 7 приводятся во вращательное движение вокруг своих продольных осей 8 или 9 в противоположном направлении (стрелки 10, 11). Скоординированный привод обоих роторов 6, 7 может осуществляться известным образом, например через насаженные на валы роторов 8, 9, входящие в зацепление друг с другом шестерни.
Каждый ротор 6, 7 в поперечном сечении имеет почти овальную форму, а в продольном направлении выполнен спиралеобразным, то есть в виде винта, вращающегося вокруг продольной оси. Эта спиральность образована таким образом, что возникают образующие 12, которые проходят синусоидально.
В примере исполнения, изображенном на фиг.2, эти образующие в геометрическом смысле выполнены в виде линий. Роторы 6, 7 в этом примере исполнения в поперечном сечении имеют два противолежащих боковых вогнутых углубления 13. Эта форма исполнения предназначена для перекачивания абразивных сред, что, например, имеет место в сахарной промышленности.
При форме исполнения, изображенной на фиг.3, синусоидальные образующие расширены до ширины лент. В поперечном сечении при этой форме исполнения на каждой стороне предусмотрены два углубления (14), которые располагаются попеременно на большой центральной продольной оси 15 и малой центральной продольной оси 16.
На фиг.6 и 7 справа изображены контуры роторов 6, 7, что позволило слева от них наглядно показать положение выходного отверстия 5, это же соответственно касается и диаметрально противоположного входного отверстия 4.
В этом примере осуществления входное и выходное отверстия 4, 5 выполнены в форме трапеций, причем стороны трапеции 17 расходятся в форме синусоиды или косинусоиды.
Ввиде альтернативы возможно выполнить входное или выходное отверстия в основном в виде треугольника. В этом случае, как видно из фиг.6 и 7, стороны треугольника 18 также выполнены в форме синусоиды или косинусоиды.