CS218550B1

CS218550B1 - A method for damping displacement oscillations of rotary displacement machines and apparatus for performing this method

Info

Publication number: CS218550B1
Application number: CS801881A
Authority: CS
Inventors: Vilibald Kolarcik
Original assignee: Vilibald Kolarcik
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1981-11-02
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález spadá do oboru rotačních objemových čerpadel a kompresorů a řeší tlumení kmitů na výstupu zejména třívřetencvého čerpadla na olej. Podstatou vynálezu je, že posouvající se uzavřené pracovní prostory rotačního stroje jsou s výtlakem stroje spojovány postupně přes tlumicí prvek.The invention falls into the field of rotary positive displacement pumps and compressors and solves the damping of vibrations at the output of a three-spindle oil pump in particular. The essence of the invention is that the moving closed working spaces of a rotary machine are connected to the machine discharge gradually via a damping element.

Description

Vynáleiz se týká způsobu tlumení kmitů na výtlaku rotačních objemových strojů, zejména třívřetenových čerpadel na olej, a zařízení k provádění tohoto způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for damping the displacement of rotary displacement machines, in particular three-screw oil pumps, and to an apparatus for carrying out the method.

Známá třívřetenová rotační objemová čerpadla sestávají z tělesa, v němž jsou rovnoběžně uložena tři pracovní vřetena upravená do tvaru šroubů tak, že mezi vřeteny a tělesem jsou vytvořeny uzavřené pracovní prostory. Otáčením vřeten se tyto pracovní prostory posouvají směrem od sání k výtlaku čerpadla, čímž dochází k čerpání dopravované kapaliny v pracovních prostorách uzavřené. Nevýhodou této konstrukce je, že při čerpání například oleje je na sací straně vlivem snížení tlaku umolněn v oleji rozpuštěný vzduch ve formě 'bublinek a tato směs oleje a vzduchu postupuje čerpadlem, aniž se její tlak prakticky zvyšuje. Ke zvýšení tlaku dojde prakticky skokem až v okamžiku, kdy boky závitů vřeten vyjedou na výtlaku čerpadla ze záběru a spojí tak příslušný pracovní prostor čerpadla s výtlakem. Vlivem zvýšeného tlaku se bublinky vzduchu opět částečně rozpustí. Tím dochází na výtlaku čerpadla k cyklickému připojování dopravovaného objemu kapaliny s jinou stlačitelností a flakem, -než má kapalina ve výtlačném potrubí k sloupci kapaliny ve výtlačném potrubí, což způsobuje takzvané parametrické kmity tohoto sloupce. Takto vybuzené kmitání kapaliny ve výtlačném potrubí způsobuje uvolňování a poškozování výtlačného potrubí a klade zvýšené nároky na jeho kotvení. Vzhledem k nutnosti omezit rázy na únosnou mez je nutno u vysokých sacích výšek provést úpravu sacího řádu ke snížení obsahu vzduchu v oleji, což je však velmi nákladná záležitost.The known three-spindle rotary positive displacement pumps consist of a housing in which three working spindles arranged in the shape of screws are arranged in parallel so that enclosed working spaces are formed between the spindles and the housing. By rotating the spindles, these working spaces are moved from the suction to the discharge of the pump, thereby pumping the transported liquid in the closed working spaces. A disadvantage of this design is that when pumping, for example, oil, air is dissolved in the form of bubbles on the suction side due to pressure reduction and this oil-air mixture flows through the pump without practically increasing its pressure. The pressure increase is practically a jump only when the flanks of the threads of the spindles come out of engagement on the pump discharge and thus connect the respective working space of the pump with the discharge. Due to the increased pressure, the air bubbles are partially dissolved again. Thereby, the pump displacement cyclically connects the conveyed volume of liquid with a different compressibility and vapor than the liquid in the discharge line has to the liquid column in the discharge line, causing the so-called parametric oscillations of this column. Such induced vibration of the liquid in the discharge pipe causes loosening and damage to the discharge pipe and places increased demands on its anchoring. Due to the need to limit the shocks to the carrying limit, at high suction heights it is necessary to adjust the suction order to reduce the air content in the oil, but this is a very expensive matter.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje v podstatě vynález, kterým je způsob tlumení kmitů na výtlaku rotačních objemových strojů, zeména třívřetenových čerpadel na olej, a jeho' podstata spočívá v -tom, že posouvající se uzavřené pracovní prostory rotačního strojje jsou s výtlakem stroje spojovány postupně přes tlumicí prvek.The above-mentioned disadvantages essentially overcome the invention, which is a method of damping oscillations on the displacement of rotary positive displacement machines, the earth of three-screw oil pumps, and its essence is that the shifting closed working spaces of the rotary machine are connected sequentially to the displacement of the machine element.

Další podstatou vynálezu je, že pracovní prostor mezi rotorem a tělesem je spojen s výtlakem čerpadla alespoň jedním přepouš'tecím otvorem.It is a further object of the invention that the working space between the rotor and the housing is connected to the discharge of the pump by at least one relief hole.

Další podstatou vynálezu je, že přepouštěcí otvor je tvořen vnitřním obvodovým odlehčením tělesa.It is a further object of the invention that the relief opening is formed by an inner circumferential relief of the body.

Další podstatou vynálezu je, že přepouštěcí otvor je tvořen odlehčením rotoru.It is a further object of the invention that the overflow opening is formed by a relief of the rotor.

Konečně je podstatou vynálezu, že odlehčení má tvar kužele.Finally, it is an object of the invention that the relief is conical.

Vyšší účinek vynálezu je dán podstatným omezením parametrických kmitů na 'výtlaku rotačních Objemových čerpadel, čímž se odstraní potíže s kotvením a údržbou výtlačného potrubí a plným využitím parametrů čerpadla se sníží pořizovací náklady.The greater effect of the invention is due to the substantial reduction of the parametric oscillations on the displacement of the rotary positive displacement pumps, thereby eliminating the problems of anchoring and maintaining the discharge line and by fully utilizing the pump parameters, reducing the purchase cost.

Příklad konkrétního' provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese, představujícím nárysný řez třívřetenovým čerpadlem v místě uložení středního vřetena.An example of a particular embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawing, representing a front sectional view of a three-spindle pump at a central spindle bearing location.

Čerpadlo podle vynálezu sestává z tělesa 1, v němž jsou v objímce 2 uložena rovnoběžná otočná vřetena 3 s vnějšími obvody upravenými .ve tvaru do sebe navzájem zapadajících šroubovic. Mezi závity vřeten 3 a objímkou 2 jsou tak vytvořeny uzavřené pracovní prostory 4. Na výtlaku 5 ve vhodné vzdálenosti 1 od konce objímky 2 je v objímce 2 upraven přepouštěcí otvor 6, spojující pracovní prostor 4 čerpadla S výtlakem 5 čerpadla. Případně je na výtlaku 5 čerpadla konec objímky 2 na své vnitřní obvodové ploše opatřen kuželovité se rozšiřujícím odlehčením 7. Obdobným odlehčením 8 může být opatřena i vnější obvodová plocha vřeten 3.The pump according to the invention consists of a body 1 in which the sleeve 2 accommodates parallel rotating spindles 3 with outer circumferences arranged in the form of interlocking helices. Thus, closed working spaces 4 are formed between the threads of the spindles 3 and the sleeve 2. A discharge opening 6 connecting the pump working space 4 with the pump discharge 5 is provided in the sleeve 2 at a suitable distance 1 from the end of the sleeve 2. Alternatively, at the pump discharge end 5, the end of the sleeve 2 is provided with a conically extending relief 7 on its inner circumferential surface. Similarly, the outer circumferential surface of the spindles 3 can be provided with a similar relief 8.

Otáčením vřeten 3 se pracovní prostory 4 posouvají směrem od Sání 9 čerpadla k výtlaku 5, čím, dochází k čerpání směsi kapaliny a plynu v pracovních prostorách 4 uzavřené. Jakmile zadní hrana příslušného závitu přejede přepouštěcí otvor 6 nebo počátek odlehčení 7, 8 tělesa 1 nebo· vřeten 3, izačne proudit dopravovaná kapalina z výtlaku 5 do pracovního prostoru 4 a tím postupně vyrovnávat tlak v pracovním prostoru 4 čerpadla na úroveň tlaku na výtlaku 5. Zvyšováním -tlaku v pracovním prostoru 4 se bublinky plynu rozpustí zpět do kapaliny. V okamžiku, kdy boky závitů vřeten 3, uzavírající pracovní prostor 4, vyjedou na výtlaku 5 čerpadla ze vzájemného záběru a spojí tak pracovní prostor 4 s výtlakem 5, je již tlak v pracovním prostoru 4 čerpadla vyrovnán s tlakem na výtlaku 5 a dopravovaná kapalina již neobsahuje nerozpuštěné bublinky plynu. Stlačitelnost a tlak dopravované kapaliny jsou stejné jako u kapaliny ve výtlačném potrubí a nedochází tak k parametrickým kmitům sloupce kapaliny ve výtlačném potrubí.By rotating the spindles 3, the working spaces 4 move away from the pump suction 9 to the discharge 5, whereby the liquid-gas mixture is pumped in the working spaces 4 closed. As soon as the trailing edge of the respective thread has passed the overflow opening 6 or the beginning of the relief 7, 8 of the body 1 or the spindles 3, the conveyed liquid flows from the discharge 5 into the working space 4 and thereby gradually equalizes the pressure in the working space 4 of the pump to the pressure level of the discharge 5. By increasing the pressure in the working space 4, the gas bubbles dissolve back into the liquid. As soon as the flanks of the threads of the spindles 3 closing the working space 4 come out of the displacement 5 of the pump and thus connect the working space 4 with the displacement 5, the pressure in the working space 4 of the pump is already balanced with the pressure on the displacement 5 and it does not contain undissolved gas bubbles. The compressibility and pressure of the conveyed liquid are the same as that of the liquid in the discharge line, thus avoiding parametric oscillations of the liquid column in the discharge line.

Vhodně zvoleným průměrem d př-epouštěcích otvorů 6 a jejich vzdáleností 2 od konce objímky 2, případně vhodně zvolenou délkou L kuželového odlehčení 7, 8 a jeho vrcholového úhlu 2 a, tedy lze úplně potlačit vznik parametrických kmitů v potrubí za čerpadlem, přičemž požadovaného účinku lze dosáhnout přepouštěcími otvory 6 nebo odlehčením 7, 8 tělesa 1 nebo, vřeten 3 nezávisle na sobě.By suitably chosen diameter d of the orifices 6 and their distance 2 from the end of the sleeve 2, or by a suitably selected length L of the conical relief 7, 8 and its apex angle 2 a, it is possible to completely suppress parametric oscillations in the piping after the pump. this can be achieved by the through holes 6 or by relieving 7, 8 of the body 1 or of the spindles 3 independently of each other.

Odlehčení 7, 8 mohou být jiného tvaru než je znázorněno na připojeném výkrese, mohou být vytvořena na bocích závitů, na patních kružnicích vřeten a podobně. Přepouštěcí otvor lze upravit také přímo ve vřetenech.The reliefs 7, 8 may be of a shape other than that shown in the accompanying drawing, may be formed on the sides of the threads, on the root circles of the spindles and the like. The through hole can also be adjusted directly in the spindles.

Předmětu vynálezu lze využít například u zubových, vřetenových, vačkových a lamelových čerpadel a kompresorů.The invention can be used, for example, in gear, screw, cam and vane pumps and compressors.

Claims

Method for damping discharge displacement oscillations (rotary displacement machines, in particular three-spindle oil pumps), characterized in that the shifting closed working spaces of the rotary machine are connected successively to the displacement of the machine via a damping element.

Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a body in which at least one working rotor is mounted, characterized in that the working space (4) between the rotor (3) and the body (1) is connected to the displacement of the invention (5J). at least one discharge port (6).

Device according to claim 2, characterized in that the overflow opening (6) is formed by an inner circumferential relief (7) of the body (1).

Device according to Claims 2 and 3, characterized in that the overflow opening (6) is formed by a relief (8) of the rotor (3).

Device according to Claims 3 and 4, characterized in that the relief (7, 8) has the shape of a cone.