Лопастной насос

Авторы патента:

F04C15/04 - прочие виды регулирования или управления

F04B49/02 - органы управления и регулирования для остановки, пуска, снятия нагрузки или перевода на холостой ход (управляемые электрически F04B 49/06)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЪЖЬ.!1 .о ".!.А

H ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3444078/25-06 (22) 06.05.82 (31) 621 ° 645 (32) 07.05.81 (33) (JS (46) 15.07.86. Бюл. И - 26 (71) ТРВ, Инк (US) (72) Джилберт Х. Дратчас (US) (53) 621.65)(088.8) (56) Патент США Р 40!4330, кл. 417-283, опуГлик. 19?7. (54)(57) 1. ЛОПАСТНОЙ НАСОС для по-: дачи жидкости в гидросистему, содержащий расположенные в корпусе роторный и охватывающий его кулачковый элементы со средствами их относительного вращения вокруг оси насоса, причем роторный элемент имеет радиальные пазы с полостями, установленными с воэможностью контакта при относительном вращении с кулачковым элементом и с образованием рабочих камер переменного объема, попеременно сообщаемых с входным и выходным отверстиями насоса, средства для регулирования величины объемной подачи насоса, включающий расположенную перпендикулярно оси вращения и установленную с возможностью осевого перемещения в камере управления и поджатую при помощи пружины к одной стороне роторного и кулачкового элементов боковую плиту для разобщения и сообщения рабочих камер между собой, средства, определяющие дросселирующее отверстие между входным отверстием,насоса и нагнетательным

„.,Я0„„1245266 A 3 (11 4 F 04 В 49/02; F 04 С 15/04 трубопроводом, связанным с гидросистемой, при этом выходное отверстие насоса и нагнетательный трубопровод при помощи каналов сообщены с торцовыми поверхностями сервоклапана для сброса да ления в камере управления положением боковой плиты по достижении заданного уровня избыточного давления в нагнетательном трубопроводе, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и снижения подачи жидкости в гидросистему при скоростях нагнетания, превышающих предварительно заданную, средства, определяющие регулируемое управляющее дросселирующее отверстие, включают связанный с боковой плитой и входящий в дросселирующее отверстие конический элемент для регулирования поперечного сечения управляющего дросселирующего отверстия при перемещении плиты, причем конический элемент установлен с возможностью уменьшения сечения отверстия при удалении плиты от кулачкового и воторного элементов.

2. Насос по и. l, о т л и ч а ювЂ” шийся тем, что управляющее дросселирующее отверстие выполнено во втулке, укрепленной в корпусе перед нагнетательным трубопроводом.

3. Насос по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что один из каналов для подвода давления из нагнетательного трубопровода к торцовой поверхности сервоклапана выполнен в коническом элементе.

Изобаетение относится к насосостроению, в частности к лопастным насосам для подачи жидкости: в гидросистему со средствами,цля разгрузки насоса от давления, Целью изобретения является уменьшение габаритов и снижение подачи жидкости в гидрасистему при: скоростях нагнетания, превышающих предварительно заданную.

На фиг. 1 изображен лопастной насос, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 5 сечение Г-Г на фиг. 3, на фиг. 6 сечение Д-Д на фиг. 3; на фиг. 7 сечение Е-Е на фиг. 1; на фиг. 8 сечение Ж-Ж на фиг. 1; на фиг. 9 вид И на фиг. 8; на фиг. 10 вЂ” сече вЂ . ние К-К на фиг. 9; на фиг. 11 вЂ” сече не Л-Л на фиг. 1; на фиг. 12 вЂ” сечение И-М на фиг. 11; на фиг. 13 сечение Н-Н на фиг. 12; на фиг. 14вЂ” лопастной насос в зоне расположения сервоклапана, на фиг. 15 вЂ” сервоклапан, перемещенный в рабочее. положение; на фиг. 16 вЂ” график рабочей характеристики насоса.

Лопастной насос содержит расположенные в корпусе 1 роторный 2 и охватывающий ега кулачковый 3 элементы.

Роторный элемент 2 имеет радиальные пазы 4 с лопастями 5, установленными с возможностью контакта при вращении роторнаго элемента 2 при помощи приводного вала б с кулачковым элементом 3 с образованием множества рабочих камер 7 переменного объема, переменно сообщаемых с входным 8 и выходным 9 отверстиями насоса. Насос имеет средства для регулирования его объемной подачи, включающие распаложенную перпендикулярно оси вращения и установленную с возможностью осевого перемещения в камере 10 управления и поджатую при помощи пружины ll к одним сторонам роторного 2 и кулачковаго 3 элементов боковую плиту 12 для разобщения и сообщения рабочих камер 7 между собой, при этом другие .стороны роторного 2 и кулачковога 3 элементов находятся в постоянном контакте с крыш. кай 13 корпуса 1.

Насос имеет средства, определяющие регулируемое дросселирующее от5266 2 верстие 14, включающие связанные с боковой плитой 12 конический элемент

15 и втулку 16, закрепленную в корпусе 1 между выходным отверстием 17

5 насоса и входом в нагревательный трубопровод (не показан), подключаемый к осевому отверстию 18 в корпусе 1. При рабате насоса уменьшение поперечного сечения дросселизуюшега отверстия 14 обеспечивается :- ри перемещении боковой плиты 12 or ротарного 2 и кулачковага 3 элементов, а увеличение вЂ” при перемешении боковой плиты 12 к раторному 2 и кулачкаваму 3 элементам. Выходное 17 и осевое 18 отверстия в корпусе при помощи каналов сообщены с торцовыми поверхностями 19 и 20 серваклапана 21, предназначенного для контроля давления в камере 10 управления положением боковой плиты 12.

Корпус l охвачен обечайкай 22, внутренняя полость 23 которой служит в кач:естве резервуара для жидкости, перекачиваемой насосом, в который через входное отверстие 8 возвращается жидкость из системы.

Полость 23 при помаши канала 24 в корпусе 1 связана с кальцеэой каЗО мерои 2 > этого корпуса, охватывающей кула:ковый элемент 3..

На торцовой поверхности 26 кулачковаго элемента 3 выполнены два диаметрально противоположных паза 27

35 и 28 для сообщения с кольцевой камерой 25. Торцовая поверхность 29 кулачксвого элемента З,-противоположная поверхности 26„ также имеет два паза 30 и 31. Пазы 27 и 28 кулачкового элемента 3 обращены па входным каналам 32 и 33, образаванцым в крыш ке 13, имеющей также входные каналы 34 и 35. При помощи каналов 34 и 35 рабочая жидкость подводится к нагревгтельным камерам в раторнам элементе 2 H к лопастям 5. Канал 32 соединяется с каналам 34 при помощи канала 36 в крышке 13, а канал 33 соединяется с каналом 35 при помощи

5О канала 37. при помощи канала 37 осуществляется также смазка приводнога вала 6. Пазы 30 и 31 обращены по входным каналам 38 и 39 в боковой плите 12, которая прилегает к бокоЫ вой стороне 29 кулачкового элемен .га .3 и боковой поверхности ротора 2.

Каналы 40 и 41 расположень. на одном диаметре, меньшем, чем диаметр

3 12452 расположения каналов 38 и 39, и служат для подачи жидкости к лопастям 5, I

Каналы 38, 39, 40 и 41 расположены аксиально противоположно каналам 33, 35, 32.и 34 в крышке 13 корпуса 1.

При работе насоса жидкость из полости 23 по каналу 34 поступает в кольцевую камеру 25 и далее во входные каналы, связанные с рабочими ка1О мерами 7, объем которых увеличивается. Давление в различных входных каналах 32, 33, 34, 35, 38, 39, 40 и 41 одинаково и определяется как входное давление. При уменьшении

15 объема рабочих камер 7 происходит вытеснение из них рабочей жидкости в выходные каналы 42, 43, 44, 45 в крьппке 13 корпуса l. Каналы 42 и 43 связаны между собой каналом 46. Каналы 43 и 45 связаны между собой каналом 47 и расположены на диаметре меньшем, чем диаметр расположения каналов 42 и 44 и служат для приема жидкости, вытесняемой из-под лопас25 тей 5. Поток из каналов 42, 43, 44 и 45 направляется через кулачковый элемент 3 к поверхности 29 в боковой плите 12 по каналам 48 и 49, обращенным к каналам 42 и 43 соответ- ЗО ственно.

Одновременно рабочая жидкость иэ рабочих камер 7 вытесняется в выходные каналы 50, 51, 52 и 53 боковой плиты 12. Все каналы 50, 51, 52 и 53 связаны с камерой 54, расположенной с внутренней стороны боковой плиты 12. Кроме этого, каналы 48 и 49 в кулачковом элементе 3 соединены с каналами 50 и 52 боковой плиты 12, поэ. тому весь выходной поток из рабочих камер накапливается в камере 54, и давление в этой камере является вы ходным давлением насоса.

Весь поток из камеры 54 направля- 45 ется через дугообразный паз 55 в боковой плите 12 в выпускное отверстие 17 насоса, откуда поступает во внутреннее пространство трубчатого элемента 56, затем в дросселирующее отверстие 14 и далее в канал втулки 16 и выпускное осевое отверстие

18 корпуса.

Давление в камере 10 управления контролируется сервоклапаном 21, 55 включающее корпус 57, подвижно установленным в расточке 58 кулачкового элемента 3 и подпружиненным пружи66 4 ной 59 относительно элемента 60, установленного в кулачковом элементе 3 и боковой плите 12 и имеюшего осевой канал 61 для подвода давления к торцу 19 сервоклапана, сообщенный с каналом 62 в боковой плите 12, причем канал 62 при помощи канала 63 в коническом элементе 15 сообщен с выходным осевым отверстием 18 корпуса 1. В корпусе 57 сервоклапана встроен предохранительный клапан, включающий затвор 64 и пружину 65.

Давление к торцовой поверхности 20 сервоклапана подводится по дугообразному каналу 66, который соединяется с каналом 44. В кулачковом элементе 3 выполнены каналы 67, 68, 69 и 70, при этом канал 67 при помощи трубчатого элемента 71 сообщен с камерой 10 управления, канал 68 входит в расточку 58 кулачкового элемента 3, а каналы 67 и 70 соединены с-кольцевой камерой 25. На поверхности корпуса 57 сервоклапана в зоне выхода канала 68 выполнены кольцевая разгрузочная канавка 72 и коническая кольцевая канавка 73. Каналы 68, 69 и 70 смещены один относительно другого вдоль оси расточки 58, а вход в канал 68 заглушен пробкой 74. Давление в камере 54 при помощи дроссельного канала 75 передается в камеру 10 управления.

Лопастной насос работает следующим образом.

При вращении проводного вала 6 происходит вращение связанного с ним роторного элемента 2 относительно кулачкового элемента 3, что приводит к периодическому увеличению и уменьшению объема рабочих камер 7. При увеличения объема рабочих камер 7 рабочая жидкость от кольцевой камеры 25 по каналам 32, 33, 34, 35, 38, 39, 40 и 41 поступает в эти рабочие камеры вЂ” происходит такт всасывания. При уменьшении объема рабочих камер 7 рабочая жидкость из них вытесняется в каналы 42, 43, 44, 45 крышки 13 и далее по каналам 48 и 49 в кулачковом элементе 3 к соответствующим выходным каналам 50, 51, 52, 53 в боковой плите 12, откуда поступает в камеру 54 в боковой плите 12. Из камеры 54 через дугообразный паз 55 рабочая жидкость через выпускное отверстие 17 и дресселирующее отверстие 14 вытесняется в осевое отверс1245266 тие 18 и далее в нагнетательньпл трубопровод. При работе насоса на давлении йиже заданного уровня боковая плита 12 давлением в камере 1 0 управления и усилием пружины Il прижа.та к кулачковому 3 и роторному 2 элементам, герметизируя рабочие камеры 7, что соответствует закрытому положению сервоклапана 21. При ловы- 10 шении давления выше заданного уровня сервоклапан 21, преодолевая усилие пружины 59 и давление жидкости, действующее на торец 1.9 его корпу" са 57, смещается вправо, как показа- !5 но на фиг. 15, что приводит к сообщению каналов 68 и 69, при котором жидкость из камеры 10 управления через трубчатый элемент 71 поступает по каналу 67 в канал 68 и далее 2О по кольцевой конической канавке 73 в канал 69, откуда сбрасывается в кольцевую камеру 25, имеющую низкое давление, что приводит к падению давления в камере 10 управления. Па- р5 дение давления в камере 10 управления приводит к отходу плиты 12 от роторного 2 и кулачкового 3 элементов и сообщению рабочих камер 7 между собой с перепуском жидкости из нагнетательных камер во всасывающие, После перемещения корпуса 57 сервоклапана 21 в положение, показанное на фиг. 15, он может немного сме; щаться или модулировать возле этого положения для того, чтобы точно управлять потоком жидкости, нагнетаемым насосом в систему. Так, если давление жидкости в системе увеличивается, происходит немедленное . 4 уменьшение потока через дросселирующее отверстие 14, это приводит к то,му, что разность давлений, действующих на противоположные торцы 19 и 20 сервоклапана 21, уменьшается, послед- 45 нее влечет за собой смещение корпуса 57 сервоклапана влево в положение, показанное на фиг. 14. Такое смещение сервоклапана приводит к уменьшению сброса жидкости из камеры 10 управления и повьппению давления в ней. В результате повьппения давления в камере 10 управления смешается боковая плита 12 в положение, более близкое к роторному 2 и кулачковому 3 элементам и происходит немедленное увеличение потока в систему в

При увеличении скорости нагревания жидкости в систему поток через дросселирующее отверстие I4 также увеличится, что приведет к увеличению перепада давления в этом отверс. тии, при этом разность давлений, действующих на противоположные торцы 19 и 20, также увеличится.и корпус 57 сервоклапана 21 сместится вправо1 как показано на фиг. 15, для того„ чтобы сбросить давление в камере 10 управления. Падение давления в камере 10 управления приведет к перемещению боковой плиты 12 вправо с перепуском большого количества жидкости из нагнетательных камер во всасывающие.

Далее циклы повторяются

При превышении давления в системе вьппе заданного уровня, срабатывает предохранительный клапан, встроенный в сервоклапан 21, при этом затвор 64 преодолевая усилие пружины 65. отходит от седла и перемещает

1 жидкость из канала 62 в кольцевую камеру 25, что приведет к перемещению боковой плиты 12 вправо.

Таким образом, использование изобретения позволяет обеспечить уменьшение габаритов насоса и снизить объемную подачу .жидкости в гидросистему при скоростях нагнетания, превьппающих предварительно заданную скорость.

1245266

7 б

Фиг. 3

12452об

,, (,ЬХ

1245266

Е- Е

Фиг. 7

7а

68 69 I-„„Фиг. У

1 2 52бб

И1