Насос

 

Использование: в любых областях народного хозяйства, в качестве насоса для перемещения жидких веществ. Сущность изобретения: насос содержит корпус с внутренней сферической рабочей камерой, входной камерой, с установленными в нем рабочими элементами, с взаимно пересекающимися под тупым углом осями, всасывающим и выпускным патрубками. Рабочие элементы выполнены в виде вала с вихревым колесом и головкой, выполненной в виде диска, вписанного в сферу корпуса, ограниченного со стороны ротора конической поверхностью со сферическим углублением, имеющего радиальные конические отверстия, в которые установлены упругие сегментные диафрагмы, и ротора. Головка ротора выполнена в виде части сферы, усеченной конусом со сферическим углублением и радиальными пазами для сегментных диафрагм. В сферических углублениях головок вала и ротора расположен шар. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в любых областях народного хозяйства в качестве насоса для перемещения жидких веществ.

Широко известны насосы (центробежные, осевые), содержащие: корпус, вал с лопастями, расположенными в рабочей камере, всасывающим и выпускным патрубками, при вращении вала жидкость выталкивается лопастями из рабочей камеры в выпускной трубопровод (Чиняев И.А. Лопастные насосы. Справочное пособие. Л.: Машиностроение, 1975, с. 15, 97).

Недостатками такой конструкции являются: 1) меньший КПД при малой подаче и большом напоре; 2) понижение КПД при перекачивании вязких жидкостей; 3) неспособность к самовсасыванию при отсутствии специальных устройств; 4) перепуск жидкости в рабочей камере.

Известен аксиально-поршневой насос (US, патент, 4144865, кл. F 02 B 53/00, 1979), имеющий корпус с рабочей камерой, часть внутренней поверхности которой выполнена в виде сегмента, а рабочий элемент - в виде разделительной перегородки, соединенной с кривошипным механизмом.

При вращении кривошипного механизма рабочий элемент совершает колебательное движение, изменяя объемы рабочих камер, всасывая и выталкивая перекачиваемое вещество (жидкость, газ) через клапанные системы всасывания и выпуска.

Недостатками известного устройства являются низкая удельная производительность и ограниченный напор, значительная трудоемкость при ремонте и обслуживании клапанной системы, неравномерность скорости перекачиваемой среды, значительное снижение КПД из-за наличия знакопеременных, инерционных нагрузок от кривошипного привода и неполного вытеснения перекачиваемой среды из рабочих камер.

Техническим решением задачи является увеличение удельной производительности, напора, обеспечение самовсасывания насоса стабилизации скоростных режимов перекачиваемой среды, повышение КПД за счет полного вытеснения среды из рабочих объемов, отсутствие знакопеременных инерционных нагрузок.

Техническая задача достигается тем, что насос, содержащий корпус с внутренней сферической рабочей камерой, выходной камерой, с установленными в нем рабочими элементами, со взаимопересекающимися под тупым углом осями, всасывающим и выпускным патрубками, имеет рабочие элементы, выполненные в виде вала с вихревым колесом и головкой, выполненной в виде диска, вписанного в сферу корпуса и ограниченного со стороны ротора конической поверхностью со сферическим углублением, имеющего радиальные конусные отверстия, в которые установлены упругие сегментные диафрагмы, и ротора, имеющего головку в виде части сферы, усеченной конусом со сферическим углублением и радиальными пазами для сегментных диафрагм, в сферических углублениях головок вала и ротора расположен шар.

На фиг.1 изображен насоса (разрез II-II на фиг.2); на фиг.2 - разрез I-I на фиг.1; на фиг.3 - ротор; на фиг.4 - вал.

Насос состоит из разъемного сферического корпуса 1, 2, в котором установлен вал 3 в подшипниках 4, ротор 5 в подшипниках 6, между ними установлен шар 7. В головке 8 вала 3, выполненной в виде диска, вписанного в сферу корпуса 2, 1, ограниченного со стороны ротора 5 конической поверхностью со сферическим углублением, выполнены радиально-конические отверстия 9, в которых установлены упругие сегментные диафрагмы 10, входящие в пазы 11 ротора 5, имеющего головку в виде части сферы, усеченной конусом со сферическим углублением, и делят рабочую камеру 12 на отсеки. Головки вала 8 и ротора 5 конусными поверхностями касаются друг друга по образующей OA. На валу 3 в выходной камере 13 установлено вихревое колесо 14. Выходная камера 13 соединена с выпускным каналом 15 и рабочей камерой 11. В корпусе 1 выполнены отверстия 16, соединенные между собой выпускными каналами 17. Вал 3 и ротор 5 имеют сальниковые уплотнения 18, 19, 20, корпус имеет крышки 21 и 22. В упругих диафрагмах 10 выполнены перепускные каналы 23. Сферические углубления вала 3 и ротора 5 опираются на шар 7.

Насос работает следующим образом (фиг.1, 2).

Вращаясь, вал 3 передает диафрагмами 10 вращение ротору 5 с равной угловой скоростью, конусные поверхности головки вала 8 и ротора 5 от точки A взаимно удаляются, в рабочем отсеке за диафрагмой 10, а и в пазу 11 диафрагмы а происходит увеличение объема, приводящего к всасыванию в камеру 12, за счет разрежения, по каналу 15 из выходной камеры 13 перекачиваемой жидкости, диафрагма b, проходя точку B, отсекает предыдущий отсек от зоны всасывания. Диафрагма a в точке D открывает канал 17, соединяющий рабочий отсек с выпускными отверстиями 16. От точки C до точки A происходит сближение конусных поверхностей до полного контакта по образующей OA, в результате чего из рабочего отсека 12 жидкость вытесняется в выпускной канал 17. Последующие отсеки повторяют цикл, обеспечивая равномерную перекачку жидкости.

При работе насоса в установившемся режиме вихревое колесо создает подпор жидкости в рабочую камеру, что снижает нагрузки на упругие сегментные диафрагмы.

Формула изобретения

Насос, содержащий корпус с внутренней сферической рабочей камерой, с установленными в нем рабочими элементами со взаимно пересекающимися под тупым углом осями, всасывающим и выпускным патрубками, отличающийся тем, что рабочие элементы выполнены в виде диска, вписанного в сферу корпуса, ограниченного со стороны ротора конической поверхностью со сферическим углублением, имеющего радиальные конические отверстия, в которые установлены упругие сегментные диафрагмы, и ротора, имеющего головку в виде части сферы, усеченной конусом со сферическим углублением и радиальными пазами для сегментных диафрагм, при этом в сферических углублениях головок вала и ротора расположен шар.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4