CZ10909U1 - Čerpadlo tekutin - Google Patents

Description

Čerpadlo tekutin

Oblast techniky

Technické řešení se týká čerpadla k čerpání nebo kompresi tekutých látek, to je kapalin a plynů, použitelného jako hydrogenerátor, hydromotor, vývěva, kompresor, vzduchový motor nebo jako prvek spalovacího motoru.

Dosavadní stav techniky

V současné době se jako čerpadlo pro tekuté látky, to je kapaliny a plyny, používají obvykle pístová čerpadla. Klasické pístové čerpadlo zahrnuje píst ve tvaru válce, uložený posuvně ve válcové komoře, klikovou skříň s klikou a ojnicí a těsnicí komponenty. Nevýhodami pístových čerpadel je prostorová náročnost následkem nutnosti pístu a válce, relativně nízká životnost následkem opotřebování pístu a případně válce.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody odstraňuje navržené technické řešení. Jeho podstata spočívá v tom, zeje vytvořeno čerpadlo tekutin, u něhož je dosavadní pístové zařízení nahrazeno nově uspořádaným klikovým ústrojím. Navržené čerpadlo tekutin má nosné těleso ve formě klikové skříně, opatřené těsně doléhajícím víkem, v níž se uvnitř nachází klikové vybrání válcového tvaru pro kliku, která je uložena v tomto klikovém vybrání a má dřík ojnice upevněn ke klikovému kotouči. Je zvolen klikový kotouč, který je opatřen kolmo vybíhajícím středovým čepem a na opačné straně kolmo vybíhajícím excentricky situovaným spojovacím prvkem vůči ojnicí. Podstatou nového řešení je, že kliková vybrání jsou dvě a též klikové kotouče jsou dva, každý na jednom konci ojnice a uložen v jednom klikovém vybrání. Přitom, první klikové vybrání má velikost shodnou s druhým klikovým vybráním a obě kliková vybrání jsou situována v klikové skříni vedle sebe, to znamená ve stejné výšce a rovnoběžně vůči sobě. Mezi nimi se nachází alespoň jeden vstupní kanál a alespoň jeden výstupní kanál pro čerpané médium, a současně také drážka, v níž je posuvně uložen těsnicí element, jenž odděluje navzájem prostor prvního klikového vybrání od prostoru druhého klikového vybrání. Těsnicím elementem prochází dřík ojnice kliky, tento dřík je uložen vůči těsnicímu elementu posuvně.

Klikové kotouče mají tvar a průměr zvoleny výhodně tak, že na obvodu těsně zapadají do klikových vybrání. Jsou v klikové skříni uloženy tak, že jejich středový čep prochází středem dna klikových vybrání, a to prostřednictvím středových otvorů, vytvořených za tímto účelem v klikové skříni.

Upevnění dříku ojnice vůči klikovému kotouči je realizováno s výhodou tak, že dřík ojnice je na obou koncích opatřen ojničním okem, zatímco oba klikové kotouče jsou na straně opačné vůči svému středovému čepu opatřeny excentricky situovaným, kolmo vybíhajícím ojničním čepem.

Každý z těchto ojničních čepů je uložen v jednom ojničním oku. Je možná také jiná realizace vzájemného upevnění, například obráceně, pomocí vytvoření ojničního čepu a naopak oka v klikovém kotouči, avšak z hlediska výrobního i funkčního je podstatně výhodnější první z uvedených možností.

Dřík ojnice je v optimálním případě plochý, výška dříku ojnice i výška ojničních ok se rovná výšce volného prostoru v klikovém vybrání, to je hloubce klikového vybrání zmenšené o výšku klikového kotouče. Vzdálenost os ojničních ok se musí rovnat vzdálenosti os středových otvorů. To umožňuje těsnost a optimální funkčnost zařízení.

Vstupní kanál i výstupní kanál ústí do obou klikových vybrání. Toto ústí, a též prostor prvního klikového vybrání a prostor druhého klikového vybrání, jsou propojeny drážkou. V drážce je uložen posuvný těsnicí element, přičemž tento těsnicí element ve všech svých polohách odděluje

-1 CZ 10909 Ul prostor prvního klikového vybrání od prostoru druhého klikového vybrání a jím procházející dřík ojnice odděluje vstupní kanál od výstupního kanálu.

Výhodně jsou kanály vytvořeny ve dvojicích, alespoň v oblasti ústí do klikových vybrání. Je-li vytvořena výhodná dvojice vstupních kanálů a dvojice výstupních kanálů, pak jeden člen z dvoji5 ce ústí vždy do prvního klikového vybrání a druhý do druhého klikového vybrání.

Těsnicí element může být uspořádán různě, vždy však musí oddělovat prostor prvního klikového vybrání od prostoru druhého klikového vybrání a umožňovat posuvný průchod dříku ojnice. Výhodné je uspořádání pomocí otočného těsnicího válečku. Pokud je těsnicí element opatřen otočným těsnicím válečkem, těsnicí váleček má v sobě dříkový otvor pro dřík ojnice. Těsnicí váleček je uložen tak, že má osu rovnoběžnou s osami středových čepů a ojničních čepů a dříkový otvor má formu štěrbiny těsně doléhající na dřík ojnice. To umožňuje dokonalé plnění oddělovací a těsnicí funkce těsnicího elementu, a také posuvný a současně otočný pohyb dříku.

Zařízení se uvádí do chodu otáčením klikových kotoučů. Za tím účelem je výhodně najeden ze středových čepů klikových kotoučů, nebo lépe na oba, připojena vhodná pohonná jednotka.

Vzhledem ktomu, že při práci tohoto zařízení dochází k nesouměrným vzájemným otáčkám obou klikových čepů, je potřeba, aby byl každý klikový kotouč poháněn samostatně.

Navržené zařízení umožňuje čerpání, nebo kompresi látek v tekutém stavu, kapalin a plynů, bez nutnosti použití pístového zařízení. Výhody navrženého zařízení spočívají především v prostorové úspoře a v dlouhé životnosti. Zařízení umožňuje miniaturní provedení, neboť k načerpání látek využívá prostor klikových vybrání a odpadá nutnost dalšího prostoru pro posuvný pohyb pístu. Zařízení je využitelné v mnoha technických oborech, například jako hydrogenerátor, hydromotor, vývěva, kompresor, vzduchový motor nebo jako prvek spalovacího motoru.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je objasněno pomocí výkresů, kde znázorňují obr. 1 prostorové uspořádání čerpadla tekutin, v prostorovém pohledu šikmo z přední strany na jednotlivé součásti zařízení, obr. 2 pohled na řez týmž čerpadlem, vedený kolmo středem klikových vybrání, obr. 3 pohled shora do klikových vybrání téhož čerpadla, při odstraněném víku, obr. 4 až 6 funkci zařízení pomocí znázornění následnosti dalších pracovních poloh téhož čerpadla.

Příklad provedení technického řešení

Příkladem provedení navrženého technického řešení je čerpadlo tekutin podle obr. 1 až 6.

Nosným tělesem zařízení je kliková skříň I, v níž se nachází dvě vedle sebe situovaná kliková vybrání 2, 2 válcového tvaru, mající stejnou velikost. Obě jsou situována v klikové skříni i vedle sebe a v každém je uložen jeden klikový kotouč 3. Mezi prvním klikovým vybráním 2 a druhým klikovým vybráním 2 se nachází ústí dvojice vstupních kanálů 4 a ústí dvojice výstupních kanálů 5 pro čerpané médium, a rovněž se zde nachází drážka 6. V drážce 6 je posuvně uložen těsnicí element 7, jenž odděluje prostor prvního klikového vybrání 2' od prostoru druhého klikového vybrání 2. Těsnicím elementem 7 prochází dřík 8 ojnice kliky. Klikové kotouče 3 mají tvar a průměr zvoleny tak, že na obvodu těsně zapadají do klikových vybrání 2’, 2. Z každého klikového kotouče 3 vybíhá směrem dolů jeden středový čep 9, uložený ve středových otvorech 10 v klikové skříni 1, uprostřed dna klikových vybrání 2, 2. Dřík 8 ojnice je na obou koncích opatřen ojničním okem U· Oba klikové kotouče 3 jsou na straně opačné vůči svému středovému čepu 9 opatřeny excentricky situovaným, kolmo vybíhajícím ojničním čepem 12. Každý ojniční čep 12 je uložen v jednom ojničním oku 11. Dřík 8 ojnice je plochý, výška dříku 8 ojnice i výška ojničních ok Π. je stejná, rovná se hloubce volného prostoru v klikových vybráních 2', 2, zbývajícího po uložení klikových kotoučů 3. Vzdálenost ojničních ok 11 se rovná vzdálenosti středových otvorů 10. Těsnicí element 7 je opatřen otočným těsnicím válečkem 13, v němž se nachází dříkový otvor 14 pro dřík 8 ojnice. Těsnicí váleček 13 má osu

-2CZ 10909 Ul rovnoběžnou s osami středových čepů 9 a ojničních čepů 12 a dříkový otvor 14 má tvar štěrbiny, která těsně doléhá na dřík 8 ojnice. Najeden ze středových čepů 9 klikových kotoučů 3, nebo na oba, může být připojena pohonná jednotka. Na klikové skříni 1 je upevněno snímatelné víko 15, které těsně uzavírá kliková vybrání 2', 2 a přiléhá nahoře také na pohyblivé součásti, to je dřík 8 ojnice a ojniční oka 11, avšak jen tak lehce, že jim nebrání v pohybu.

Zařízení funguje následovně. Při uvedení zařízení do chodu se otáčením středových čepů 9 roztočí klikové kotouče 3, a to směrem proti sobě. Pohyb se dále přenese, a to pomocí ojničních čepů 12, na ojniční oka U. Tím se vyvolá pohyb dříku 8 ojnice. Dřík 8 se posunuje v dříkovém otvoru 14 a současně se natáčí podle aktuální vzájemné polohy ojničních ok 11. Pomocí otáčení těsnicího válečku 13 je možná změna polohy ojnice bez narušení těsnicí funkce těsnicího elementu 7. Dochází ke změně velikosti volného prostoru v klikových vybráních 2', 2 před a za dříkem 8 ojnice. Ojniční oka 11 opisují kružnici kolem stěny válcového pláště klikového vybrání 2', 2. V oblasti zvětšování prostoru v klikových vybráních 2', 2 dochází k nasávání čerpaného média ze vstupních kanálů 4, v oblasti zmenšování prostoru dochází buď ke kompresi, nebo k vytlačování média do výstupních kanálů 5. Proudění, resp. vytlačování média, nastane jen v případě otevřeného výstupního kanálu 5. Vzhledem k tomu, že obě kliková vybrání 2', 2 mění své vnitřní prostory současně a přitom vůči sobě navzájem odděleně, lze v každém z nich čerpat nebo stlačovat jiné médium.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   20 1. Čerpadlo tekutin s nosným tělesem ve formě klikové skříně, opatřené těsně doléhajícím víkem a uvnitř opatřené klikovým vybráním válcového tvaru pro kliku, která je uložena v tomto klikovém vybrání a má dřík ojnice upevněn ke klikovému kotouči, jenž je opatřen kolmo vybíhajícím středovým čepem a na opačné straně kolmo vybíhajícím excentricky situovaným spojovacím prvkem vůči ojnicí, vyznačující se tím, že kliková vybrání/2', 2/pro

   25 kliku jsou dvě a též klikové kotouče /3/ jsou dva, každý na jednom konci ojnice a uložen v jednom klikovém vybrání /2', 2/, přičemž první klikové vybrání /2’/ má velikost shodnou s druhým klikovým vybráním /2/ a obě jsou situována v klikové skříni /1/ vedle sebe a mezi nimi se nachází alespoň jeden vstupní kanál /4/ a alespoň jeden výstupní kanál /5/ pro čerpané médium, a současně také drážka /6/, v níž je posuvně uložen těsnicí element /7/, jenž odděluje

   30 navzájem prostor prvního klikového vybrání /27 od prostoru druhého klikového vybrání /2/, a tímto těsnicím elementem /7/ prochází dřík /8/ ojnice kliky, uložený vůči těsnicímu elementu /7/posuvně.
2. 2/ zmenšené o výšku klikového kotouče /3/ a vzdálenost ojničních ok /11/ se rovná vzdálenosti středových otvorů /10/.

   2. Čerpadlo tekutin podle nároku 1, vyznačující se tím, že klikové kotouče /3/ mají tvar a průměr zvoleny tak, že na obvodu těsně zapadají do klikových vybrání /2', 2'7 a jsou

   35 v klikové skříni /1/ uloženy tak, že jejich středový čep /9/ prochází středem dna klikových vybrání /2', 27, a to prostřednictvím středových otvorů /10/, vytvořených za tímto účelem v klikové skříni/1/.
3. 3. Čerpadlo tekutin podle nároků la2, vyznačující se tím, že upevnění dříku /8/ ojnice vůči klikovému kotouči /3/ je realizováno tak, že dřík /8/ ojnice je na obou koncích

   40 opatřen ojničním okem /11/, zatímco oba klikové kotouče /3/jsou na straně opačné vůči svému středovému čepu /9/ opatřeny excentricky situovaným, kolmo vybíhajícím ojničním čepem /12/ a každý z těchto ojničních čepů /12/je uložen v jednom ojničním oku /11/.
4. 4. Čerpadlo tekutin podle nároku 3, vyznačující se tím, že dřík /8/ ojnice je plochý, výška dříku /8/ ojnice i výška ojničních ok /11/ se rovná hloubce klikového vybrání /2',

   -3CZ 10909 Ul
5. 5 klikového vybrání /2'/ a prostor druhého klikového vybrání /2/jsou propojeny drážkou /6/, v níž se nachází posuvný těsnicí element /7/, přičemž tento těsnicí element /7/ ve všech svých polohách odděluje prostor prvního klikového vybrání /27 od prostoru druhého klikového vybrání /2/ ajím procházející dřík /8/ ojnice odděluje vstupní kanál /4/ od výstupního kanálu /5/.

   5. Čerpadlo tekutin podle nároků 1 až4, vyznačující se tím, že vstupní kanál /4/ i výstupní kanál /5/ ústí do obou klikových vybrání /2', 2/ a toto ústí a též prostor prvního
6. 6. Čerpadlo tekutin podle nároku 5, vyznačující se tím, že alespoň v oblasti ústí ío do klikových vybrání /2', 27 je vytvořena dvojice vstupních kanálů /4/ a dvojice výstupních kanálů /5/, z nichž jeden člen z dvojice ústí vždy do prvního klikového vybrání /27 a druhý do druhého klikového vybrání /2/.
7. 7. Čerpadlo tekutin podle nároků laž6, vyznačující se tím, že těsnicí element /7/ je opatřen otočným těsnicím válečkem /13/ sdříkovým otvorem /14/ pro dřík /8/ ojnice,

   15 přičemž těsnicí váleček /13/ má osu rovnoběžnou s osami středových čepů /9/ a ojničních čepů /12/ a dříkový /14/ otvor má formu štěrbiny těsně doléhající na dřík /8/ ojnice.
8. 8. Čerpadlo tekutin podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že na alespoň jeden ze středových čepů /9/ klikových kotoučů /3/je připojena pohonná jednotka.