Многокамерный роторный насос



Многокамерный роторный насос
Многокамерный роторный насос
Многокамерный роторный насос
Многокамерный роторный насос
Многокамерный роторный насос
Многокамерный роторный насос
Многокамерный роторный насос

 


Владельцы патента RU 2602317:

Лисицын Андрей Павлович (RU)

Изобретение относится к машиностроению, непосредственно к конструкциям самовсасывающих насосов. Многокамерный роторный насос состоит из статора 1 эллипсоидной формы со спиральными каналами и ротора 2, на котором установлены две сбалансированные крылатки-шестерни 3, зубья-лопасти 4 которых выполняют функцию поршней и создают замкнутые переменные объемы в спиральных каналах статора 1. Крылатки-шестерни 3 ротора 2 не требуют дополнительного привода, так как их зубья-лопасти 4 движутся по спиральным каналам статора 1 и придают им вращательное движение, а сами крылатки-шестерни 3 находятся в зацеплении между собой и не имеют значительного сопротивления в плоскости их вращения. В области сопряжения крылаток-шестерен 3 в технологическом пазу ротора 2 имеются отверстия с каналами отвода вытесняемого при зацеплении зубьев-лопастей 4 рабочего тела и возврата его в полость нагнетания. Изобретение направлено на повышение объема перекачиваемой рабочей среды одним зубом-лопастью, обеспечение эффекта самовсасывания. 6 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению. Непосредственно к конструированию самовсасывающих насосов и механизмов объемного вытеснения.

Конструкция многокамерного роторного насоса позволяет получить новый тип роторного механизма с объемным вытеснением, который может использоваться, как самовсасывающий насос, компрессор или гидромотор.

Ближайшим аналогом из просмотренных в базах данных и специализированной литературе можно считать «Роторную объемную машину Вихрова» RU 2278980 C1, где используются эллипсоидные формы и спиральные каналы для получения переменных рабочих объемов. Представленный механизм отличается от него принципом организации вращения крылаток и ротора, конструкцией статора, позволяющей использовать в нем встречные крылатки, находящиеся в зацеплении друг с другом, а также разделением переменных рабочих объемов на камеры «всасывание» и «нагнетание» и их уплотнением. Представленная конструкция механизма позволяет получить комбинацию работы крылаток-шестерен (подобно шестеренчатому насосу) со способом образования замкнутых переменных объемов (по образу поршневых насосов), так как созданный по данному принципу механизм представляет собой новый тип роторного механизма с переменными рабочими объемами в спиральных каналах статора. Он содержит новое решение построения кинематической схемы и получения переменных замкнутых объемов в роторном насосе. Известны такие типы насосов, как поршневые насосы (с переменными замкнутыми объемами в цилиндрах), осевые насосы (с перемещением рабочей среды лопастями крылатки) и шестеренчатые (с переносом рабочего тела по периметру зубьями шестерен и вытеснение ее в месте их сопряжения). Представленный механизм содержит в себе составляющие всех этих типов насосов.

Задача изобретения - построение новой кинематической схемы самовсасывающего насоса; получение переменных замкнутых объемов в роторном насосе (подобно поршневым насосам) без использования деталей с возвратно-поступательным, колебательным и эксцентричным движением.

Это достигается принципом конструкции нового насоса, где

- зубья-лопасти поворотных крылаток-шестерен, расположенных непосредственно на роторе, сжимают (прокачивают) рабочее тело в спиральных каналах статора, одновременно с обратной стороны зубьев-лопастей производя всасывание;

- в кинематической схеме использована комбинация вращения крылаток-шестерен с зубьями-лопастями, расположенных на роторе насоса, и вращения самого ротора, с образованием замкнутых переменных объемов (по образу поршневых насосов) в спиральном статоре насоса;

- отсутствие нагрузок в плоскости вращения крылаток-шестерен ротора, согласно шагу спирали статора, практически исключает трение между сопряженными движущимися деталями;

- изготовление ротора с двумя встречными крылатками-шестернями обеспечивает работу зубьев-лопастей с противоположных сторон ротора по одним и тем же спиральным каналам статора без применения возвратно-поступательных, кривошипных или эксцентриковых передач;

- нахождение двух встречных крылаток-шестерен в зацеплении между собой позволяет разделить в технологическом пазу ротора область всасывания и нагнетания (подобно шестеренчатому насосу).

Конструкция механизма заключается в комбинации работы зубьев-лопастей образующих замкнутые переменные объемы в спиральных каналах статора (по образу поршневых насосов) и вращения крылаток-шестерен ротора, находящихся в зацеплении между собой (подобно шестеренчатому насосу).

Представленный насос (Фиг. 1) состоит из статора эллипсоидной формы (1) со спиральными каналами и ротора (2). В роторе установлены две сбалансированные крылатки-шестерни (3), зубья-лопасти которых (4) выполняют функцию поршней, создающих замкнутые переменные объемы в спиральных каналах статора (5), образованных как тела вращения сопрягаемой дуги окружности зуба-лопасти крылатки-шестерни ротора, также совершающей вращение в перпендикулярной плоскости относительно вращения ротора. Статор, крылатки-шестерни и корпус ротора образуют в насосе две камеры: «всасывание» (7) и «нагнетание» (8). Замкнутые переменные объемы в камерах образованы стенками ротора, спиральным каналом статора и зубьями-лопастями крылатки-шестерни ротора. Крылатки-шестерни установлены в роторе, в технологических пазах, на подшипниках (6, Фиг. 3) и не требуют дополнительного привода, так как их зубья-лопасти, при вращении ротора, движутся по спиральным каналам статора, как бы вкручиваясь по резьбе и придавая вращение крылаткам-шестерням. Сами же крылатки-шестерни находятся в зацеплении между собой и не имеют значительного сопротивления в плоскости их вращения, так как прилагаемая к ним нагрузка направлена вдоль диагональных каналов статора. В областях сопряжения корпуса ротора с гребнями статора находятся фторопластовые или медные уплотнители (15), устанавливаемые в пазы, выполненные на гребнях статора, для уплотнения и разделения объемов соседних каналов. В области сопряжения крылаток-шестерен, в технологическом пазу ротора имеются отверстия с каналами отвода (14, Фиг. 3) вытесняемого при зацеплении зубьев-лопастей рабочего тела и возврата его в полость нагнетания насоса.

В начале (по ходу вращения крылаток-шестерен ротора) кольцевой камеры «всасывание» на статоре находятся лопатки впускного импеллера (10), для направления потоков рабочего тела и также выполняющие функцию опор верхнего подшипникового узла (11) ротора насоса.

В конце (по ходу вращения крылаток-шестерен ротора) кольцевой камеры «нагнетание» на статоре находятся лопатки выпускного импеллера (12), для направления потоков рабочего тела и также выполняющие функцию опор нижнего подшипникового узла (13) ротора насоса.

Рабочие циклы насоса:

1. Зуб-лопасть крылатки-шестерни ротора, проходя из ВТ (верхней точки) статора кольцевую камеру «всасывание» и двигаясь согласно с вращением приводимого ротора по спиральному каналу статора далее, засасывает рабочее тело в камеру «всасывание».

2. Одновременно фронтальная сторона зуба-лопасти крылатки-шестерни ротора сжимает (вытесняет) по спиральному каналу статора поступивший ранее заряд рабочего тела в камеру «нагнетание».

Все циклы происходят одновременно, при вращении ротора, так как осуществляются в разных секторах спирально-кольцевых камер насоса. Это позволяет сделать насос самовсасывающим, производительным и компактным.

В представленном варианте насоса имеется семь спиральных каналов статора, так как количество заходов для зубьев-лопастей в статоре, при данной схеме зацепления крылаток-шестерен, обязательно должно быть нечетным, независимо от кратности количества зубьев-лопастей. Это обеспечивает согласование входов зубьев-лопастей в каналы статора с диаметрально противоположных сторон. А количество зубьев-лопастей на каждой крылатке должно быть, как минимум, на единицу больше, чем количество заходов в статоре. Это обеспечивает замкнутость всех рабочих объемов и постоянное разделение сторон всасывания и нагнетания во всех каналах статора.

Изготовление ротора с двумя встречными вспомогательными крылатками обеспечивает работу зубьев-лопастей с противоположных сторон ротора по одним и тем же спиральным каналам статора без применения возвратно-поступательных, кривошипных или эксцентриковых передач.

Подшипник со стороны всасывания, при использовании роторного механизма в качестве насоса или компрессора, должен выполняться опорно-упорным. Так как одна из составляющих сил, действующих на зубья-лопасти ротора, будет направлена вдоль оси ротора, навстречу потоку всасывания. А при использовании роторного механизма в качестве гидромотора опорно-упорный подшипник устанавливается со стороны слива (возврата) рабочего тела.

На рисунке (Фиг. 2) показан ротор (продольный разрез вдоль крылаток-шестерен), где просматриваются разгрузочные отверстия каналов отвода (14) вытесняемого при зацеплении зубьев-лопастей рабочего тела и возврата его в полость нагнетания насоса. А также видно расположение двух встречных крылаток-шестерен в зацеплении между собой, что позволяет разделить в технологическом пазу ротора область всасывания и нагнетания (подобно шестеренчатому насосу).

На рисунке (фиг. 3) показан продольный разрез ротора поперек крылаток-шестерен, в плоскостях А-А и В-В. На нем видно разгрузочные каналы (14) и установочные подшипники (6) вала крылаток-шестерен, а также уплотнения вала (9).

На рисунке (Фиг. 4) показан поперечный разрез ротора, где видно взаимное расположение крылаток-шестерен относительно друг друга и корпуса ротора, а также места установки подшипников и уплотнений вала крылаток-шестерен.

На рисунке (Фиг. 5) показана нижняя крышка статора (вид сверху), где показано расположение семи диагональных каналов статора, а также выпускных импеллеров, служащих как для выпуска нагнетаемого рабочего тела, так и для крепления подшипникового узла ротора. Отверстия на фланце крышки служат для болтового соединения с верхней крышкой насоса при сборке.

На рисунке (Фиг. 6) показан разрез четверти корпуса насоса, где просматриваются спиральные каналы статора с уплотнителями и подшипниковые узлы установки ротора.

Представленный роторный механизм является универсальным и может использоваться как самовсасывающий насос или как гидромотор, а также как компрессор (с одной или несколькими ступенями сжатия, устанавливаемых на одном валу).

Принципиальные отличия от известных и используемых механизмов перекачки или сжатия рабочих сред заключаются в том, что объем перекачиваемой рабочей среды одним зубом-лопастью на порядок больше, чем одним зубом шестеренчатого насоса. В отличие от осевого или центробежного насосов, здесь образуются переменные рабочие объемы, при этом сохранено свободное вращение ротора безвозвратно-поступательных, кривошипных или эксцентриковых передач в кинематической схеме механизма, что также выгодно отличает представленный механизм от поршневых машин.

Для производства деталей механизма может использоваться стандартное промышленное оборудование, токарные, фрезерные и сверлильные станки. Материалы и сплавы для деталей насоса, применяемые в машиностроении. Изготовление статора со спиральными каналами целесообразно литьем, с последующей чистовой обработкой шаблонными фрезами. Так как получение спиральных каналов, как тел вращения сопрягаемой дуги окружности, легче произвести в мягком материале, таком как полимер, глина или дерево. Поверхность каналов, полученного литьем статора, необходимо подвергнуть цементации и поверхностной закалке. Подобно втулкам цилиндров поршневых насосов или компрессоров.

Существенность отличий предлагаемого насоса от других роторных, осевых или поршневых насосов:

- присутствие составляющих всех этих типов насосов,

- содержит новый принцип получения переменных объемов и построения кинематической схемы самовсасывающего насоса,

- является новым типом роторного механизма, с возможностью его использования в качестве самовсасывающего насоса, гидромотора или компрессора.

Плюсы конструкции:

- Отсутствие возвратно-поступательных, кривошипных или эксцентриковых передач в кинематической схеме механизма.

- Однонаправленное и свободное вращение ротора насоса, а также крылаток-шестерен.

- Наличие замкнутых переменных объемов, подобно поршневым машинам.

- Отсутствие нагруженных сопряжений и трущихся деталей механизма, вследствие чего возможность использования высоких скоростей вращения.

- Получение 5-и, 7-и и более рабочих камер в одном статоре и с одним ротором позволяет достигать высокой производительности при компактных габаритах.

Все вышеизложенное позволяет автору надеяться на широкое применение нового типа роторного механизма, такого как многокамерный роторный насос в быту, сельском хозяйстве, промышленности и транспорте.

Многокамерный роторный насос, состоящий из статора эллипсоидной формы со спиральными каналами и ротора, в котором установлены две сбалансированные крылатки-шестерни, зубья-лопасти которых выполняют функцию поршней и создают замкнутые переменные объемы в спиральных каналах статора, образованных как тела вращения сопрягаемой дуги окружности зуба-лопасти крылатки-шестерни ротора, также совершающей вращение в перпендикулярной плоскости относительно вращения ротора, а статор, крылатки-шестерни и корпус ротора образуют две камеры: «всасывание» и «нагнетание», где замкнутые переменные объемы образованы стенками ротора, спиральными каналами статора и зубьями-лопастями крылаток-шестерен ротора, которые получают вращательное движение от своих зубьев-лопастей, движущихся по спиральным каналам статора, а сами крылатки-шестерни находятся в зацеплении между собой и в области их сопряжения, в технологическом пазу ротора имеются отверстия с каналами отвода вытесняемого при зацеплении зубьев-лопастей рабочего тела и возврата его в полость «нагнетание», где в конце кольцевой камеры на статоре находятся лопатки выпускного импеллера, также выполняющие функцию опор нижнего подшипникового узла ротора насоса, а в начале кольцевой камеры «всасывание» на статоре находятся лопатки впускного импеллера, выполняющие функцию опор верхнего подшипникового узла, также количество спиральных каналов статора и заходов для зубьев-лопастей, при данной схеме зацепления крылаток-шестерен, должно быть нечетным, независимо от кратности количества зубьев-лопастей, которых должно быть, как минимум, на единицу больше количества заходов статора.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к кожуху статора одновинтового насоса, к сегменту кожуха для такого кожуха статора, к одновинтовому насосу с таким кожухом статора и к способу изготовления статора.

Изобретение относится к роторному насосу для нагнетания жидкостей и для нагнетания содержащих твердые вещества жидкостей. Коловратный насос (10) содержит корпус (12), снабженный впуском (14) и выпуском (16), расширяющимися к соответствующим концам, футеровку (18), расположенную в корпусе (12), и по меньшей мере два противоположно вращающихся ротора (20), расположенных внутри футеровки (18), образующих во время своего вращения насосные камеры и уплотненных по отношению друг к другу и по отношению к футеровке (18).

Группа изобретений относится к шестеренчатым насосам и к гидравлическим шестеренчатым моторам. Шестеренчатый насос (100) содержит ведущее зубчатое колесо (1), ведомое зубчатое колесо (2), передний фланец (6), от которого выступает вперед выступающий участок (13) вала, связанный с валом (10) колеса (1), заднюю крышку (7), прикрепленную к корпусу (3), и промежуточный фланец (8), расположенный между корпусом (3) и фланцем (6).

Группа изобретений относится к статору для одновинтового насоса. Статор для одновинтового насоса содержит кожух (16) статора, окружающий снабженную по меньшей мере одним буртиком эластомерную обойму для размещения ротора.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано для одновременного и попеременного сжатия жидкостей и газов. Машина состоит из цилиндра (1) с ротором (2) с пазами (3), в которых имеются подпружиненные пластины (4), и с двумя серповидными камерами (6) и (7).

Изобретение относится к винтовым героторным гидромашинам, применяемым в качестве винтовых двигателей, вращение ротора с долотом в которых осуществляется насосной подачей текучей среды, для бурения нефтяных и газовых скважин, а также в качестве винтовых насосов для добычи нефти, мультифазных насосов для перекачки газожидкостных смесей и может быть использовано для винтовых двигателей или насосов общего назначения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве насоса для газов и жидкостей. Роторный насос включает полый корпус 1, ротор 3, всасывающее устройство 7, поршень 2, выпускное устройство 9, подвижный затвор 5, расположенный между всасывающим устройством 7 и выпускным устройством 9.

Изобретение относится к системам подачи и дозирования рабочего тела с электроприводными насосами, в частности к системам топливоподачи и управления газотурбинных двигателей.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Способ работы роторно-лопастной машины заключается в преобразовании энергии рабочего тела в энергию механического вращения вала и/или придания дополнительной энергии потоку рабочего тела.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, и может быть использовано при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин.

Группа изобретений относится к компрессорному устройству. Компрессорное устройство снабжено по меньшей мере винтовым компрессором (2) с камерой сжатия (3), которая образована корпусом сжатия (4), приводным двигателем (10), который снабжен камерой (12) двигателя, образованной корпусом (11) двигателя, и выпускным отверстием (26) для выпуска сжатого воздуха, которое присоединено к сосуду высокого давления (32) через выпускной трубопровод (31). Корпус сжатия (4) и корпус (11) двигателя присоединены непосредственно друг к другу для образования корпуса (48) компрессора. Камера (12) двигателя и камера сжатия (3) не изолированы друг от друга. Выпускной трубопровод (31) между сосудом высокого давления (32) и винтовым компрессором (2) не имеет запирающих средств. Группа изобретений направлена на создание компрессорного устройства, в котором потери энергии минимизированы и, в частности, когда винтовой компрессор остановлен, потеря сжатого воздуха ограничена. 2 н. и 32 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области бурения скважин. Сборка бурового снаряда, который содержит сборку забойного двигателя, содержащую верхний переводник, содержащий бурт, имеющий первый внутренний диаметр вблизи дистального конца верхнего переводника, и рабочую пару, содержащую винтовой двигатель, имеющий статор и ротор, выполненные с возможностью эксцентрического вращения при прохождении бурового раствора через двигатель и имеющие ближний конец и дистальный конец, ближний конец статора прикреплен к дистальному концу верхнего переводника; зацепление ротора, содержащее вал, имеющий ближний конец и дистальный конец и эксцентрически вращающийся посредством трансмиссии эксцентриковой передачи ротора; дистальный конец вала напрямую или опосредованно прикреплен к ближнему концу ротора; а вал проходит от дистального конца зацепления ротора в верхний переводник на расстоянии мимо бурта, при том что по меньшей мере часть вала, проходящая мимо бурта, имеет внешний диаметр меньше, чем первый внутренний диаметр бурта; ближний конец вала имеет эффективный внешний диаметр, больший, чем первый внутренний диаметр, и/или прикреплен к сборному зацеплению ротора, содержащему одну или более деталей, которые имеют эффективный внешний диаметр, больший, чем первый внутренний диаметр; по меньшей мере, одно устройство, расположенное между ближним концом и дистальным концом вала зацепления ротора, которое выполнено с возможностью ограничения радиального и/или тангенциального перемещения вала зацепления ротора и с помощью трансмиссии через вал для ограничения радиального и/или тангенциального перемещения ротора; внешний вал двигателя, напрямую или опосредованно прикрепленный к ближнему концу ротора; буровое долото, напрямую или опосредованно прикрепленное к дистальному концу внешнего вала двигателя. Обеспечивается увеличение эффективности двигателя. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 17 ил.
Наверх