CZ20003848A3 - Čerpací zařízení - Google Patents

Description

Čerpací zařízení

Oblast techniky

Řešení se týká čerpacího zařízení na přečerpávání kapaliny, pracujícího na odstředivém, principu.

ř

I Současny stav techniky í

Existuje celá řada zařízení na čerpání kapaliny, které pracují na odstředivém principu. V těchto zařízeních odevzdává-otáčející se rotor kapalině kinetickou energii, čímž dochází k jejímu proudění. Mohou to být zařízení se stálým průtokem kapaliny, ale jsou známa i zařízení s regulovatelným tokem.

Pracovním prvkem těchto hydrodynamických čerpadel je kanál, popřípadě lopatka, která vůči ose rotace zaujímá polohu radiální, diagonální nebo axiální. Podle účelu použití však jde o stroje vzájemně velmi odlišné co do konstrukčních tvarů, tak i použitými materiály a hydraulické možnosti různých typů kanálů nebo lopatek jsou značně odlišné. Pro jednotlivé typy je důležitý poměr průměrů oběžného kola na výstupu a na. vstupu a s poklesem této hodnoty se snižuje měrná energie kapaliny a současně roste průtok - hltnost kanálů - oběžného kola. Energie zdroje, který dodává rotaci kanálu musí být dostatečná, a v případě její velikosti vyjádřené měrnou energií /y^? E = 1 J *kg-1 a menší, není jejich použití efektivní.

Y

Z českého patentu CZ 284^483 a z mezinárodní přihlášky PCT/CZ97/GGG34 je známý odvalovací tekutinový stroj, sestávající z komory opatřené přívodem kapaliny a \ , nejméně jedním výstupním otvorem, před kterým je na přidržovacím zařízení uložen odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru.

y UJc ^cťy' 6Ϊ ypG

Z českého užitného vzoru č. 7^06 a z mezinárodní přihlášky PGŤ/GZG8/G0013 je známý hydromotor, určený zejména pro pohon rotujících nástrojů, sestávající — 2z komory opatřené přívodem kapaliny a nejméně jedním výstupním otvorem, před kterým je na přidržovacím zařízení uložen odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru. Komora má na vnitřním povrchu rotační tvar se zužujícím se průměrem, přičemž komora je na straně největšího průměru otevřena a na straně nejmenšího průměru je omezena stěnou, ve jejímž středu je umístěn otvor, jímž s vůlí prochází hřídel, nesoucí odvalovací rotor.

Ze stavu techniky není známo zařízení, které by dokázalo jednoduše využít precesní pohyb k čerpání kapalin.

Cílem vynálezu je navrhnout čerpací zařízení, které bude konstrukčně jednoduché, levné a nenáročné na obsluhu a údržbu.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle se dosahuje čerpacím zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že sestává ze zdroje precesního pohybu, jehož precesní hřídel zasahuje alespoň částí svého výstupního konce do čerpané kapaliny, přičemž výstupní konec precesnl^fířídele je zasunut do průběžné dutiny čerpacího rotoru, který je na jednom konci ponořen do čerpané kapaliny a opírá se o třecí plochu, ^ř spojenou s výstupním koncem precesn^ířídele a na opačném konci je průběžná dutina čerpacího rotoru zakončena výstupním otvorem. Výstupní konec precesníta hřídele má menší průměr než je průměr průběžné dutiny čerpacího rotoru a..

Výhodou čerpacího zařízení podle vynálezu je, že umožňuje čerpání kapaliny všude tam, kde není k dispozici dostatečná energie pro pohon nějakého konvenčního čerpadla. Například při instalování čerpacího zařízení podle vynálezu na vodním toku se spádem 0,1 m a průtokem 0,1 l*sec-1, je možné dosáhnout čerpání a rozprašování kapaliny na plochu o průměru cca 1m.

Optimálního rozprášení čerpané tekutiny se dosáhne, když má čerpací rotor tvar trubky, zahnuté v úhlu 1° až 170°.

Podle výhodného provedení sestává zdroj precesního pohybu z komory s rotační vnitřní stěnou, přičemž komora je opatřena přítokem kapaliny a nejméně jedním odtokovým otvorem, a v-.podélné ose komory je otočně a výkyvné uložený precesní hřídel, nesoucí odvalovací rotor.

Podle dalších výhodných provedení výstupní konec precesní^řídele vyčnívá z komory buď na straně přítoku kapaliny, nebo na straně odtoku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže popsán s odkazy na výkresy, na kterých jsou na obr. 1 a 2 znázorněny příklady provedení čerpacího zařízení podle vynálezu.

Příklady provedení

Čerpací.zařízení podle obr. 1 sestává ze zdroje 1. precesního pohybu, který je tvořen odvalovacím tekutinovým strojem, známým z českého patentu CZ 284^483 a z mezinárodní přihlášky PGT/GZ97/0003'4. Zdroj 1 precesního pohybu má komoru 5 s rotační vnitřní stěnou kónického tvaru, která je v horní části opatřena přítokem 6 kapaliny a v dolní části komory 5 je soustava odtokových otvorů 7 pro odtékající kapalinu 10. V dolní části komory 5 je prostřednictvím kloubu 9 otočně a současně výkyvné uložený precesní hřídel 2. Na precesní%řídeli 2 je v komoře 5 uložen odvalovací rotor 8, který má tvar pláště polokoule. Ta část precesnj%řídele 2, na které je nasazen čerpací rotor JI, se nazývá výstupní konec 3. U příkladu provedení podle obr. 1 vyčnívá výstupní konec 3 precesrn^fiřídele 2 z vnitřní, strany polokoule odvalovacího rotoru 8. Čerpací rotor H je tvořen trubkou s průběžnou dutinou 4,

Λ která je v tomto provedení zahnuta v úhlu 90°. Pro různé aplikace se tento úhel může pohybovat v rozmezí 1° až 170°. Trubka je jedním koncem nasunuta na výstupní konec 3 precesnj/frřídele 2 a na druhém konci má výstupní otvor 13.

Výstupní konec 3 precesn^fiřídele 2 má kruhový průřez s průměrem o 15 % menším než je vnitřní průměr válcové dutiny 4 čerpacího rotoru 1L Rozdíl mezi zmíněnými průměry může podle výhodných -provedení činit 5 až 50 %. Výstupní otvor 13 je umístěn tak, že je nad hladinou kapaliny v komoře 5.

Čerpací rotor 11 se opírá o třecí plochu, která je v tomto příkladu provedení tvořena přímo vnitřní plochou polokoule odvalovacího rotoru 8. Čerpací rotor 11 je na třecí plochu přitlačován vlastní vahou. Podle neznázorněného provedení může být čerpací rotor H na třecí plochu přitlačován neznázorněným přitlačovacím zařízením.

Po přivedení kapaliny přítokem 6 do komory 5 se odvalovací rotor 8 začne odvalovat po vnitřní stěně komory 5. Detailní popis fungování komory 5 s odvalovacím rotorem je uveden v českém patentu CZ 284483 a v mezinárodní přihlášce WO ^817-970 Τ'

PGT/GZ97/O06341 a proto nebude blíže rozváděn. Výsledkem odvalování odvalovacího rotoru 8 je precesní pohyb precesnyliřídele 2 a tím i precesní pohyb čerpacího rotoru 11. V čerpacím rotoru 11 vzniká v meziprostoru mezi vnějším povrchem výstupního konce 3 precesníyhřídele 2 a vnitřním povrchem dutiny 4 působením rotačně precesního pohybu čerpacího rotoru H čerpací efekt. Čerpaná kapalina je přemísťována do prostou výstupního otvoru 13. ze kterého je odstředivou silou čerpacího rotoru 11 rozprašovaná do okolního prostoru.

Přítlak čerpacího rotoru 11 na třecí plochu na odvalovacím rotoru 8 musí být takový, aby umožňoval při pohybu výstupního konce 3 precesnj/^ířídele 2 přenos kroutícího momentu třením na čerpací rotor 1L Množství přečerpané kapaliny je pak dáno rychlostí oběhů odvalovacího rotoru 8, poměrem mezi průměrem výstupního konce 3 precesní^iřídele 2 a vnitřním průměrem dutiny 4 čerpacího rotoru 11. Zmenšováním rozdílu mezi průměrem odvalovacího rotoru 8 a průměrem vnitřní stěny komory 5 v místě jejich dotyku se dosahuje vyššího počtu odvalení na jedno otočení odvalovacího rotoru 8, což má za následek pomalejší otáčení precesnj/fířídele 2 a naopak.

Další příklad čerpacího zařízení podle vynálezu je zobrazen na obr. 2. Toto provedení se liší od provedení z obr. 1 zejména tím, že výstupní konec 3 precesn^ťřldele 2 s čerpacím rotorem 11 je umístěn za odtokovými otvory 7 pro odtékající kapalinu 10. Zdroj 1. precesního pohybu je opět tvořen odvalovacím tekutinovým strojem, jehož komora 5 je umístěna pod hladinou kapaliny v zásobníku 14. Výstupní konec 3 precesni^fířídele 2 vyčnívá z otvoru v horní stěně komory 5, která je opatřena odtokovými otvory 7. Precesní hřídel 2 je uvnitř komory 5 opatřený osazením 12, kterým se opírá o horní stěnu komory 5, na kterou je přitlačovánjS tlakem protékající kapaliny.

Na precesnj/hrideli 2 je v komoře 5 pevně připojen odvalovací rotor 8, který má tvar koule. Pro dosažení výrazného rozdílu mezi specifickými hmotnostmi odvalovacího rotoru 8 a proudící kapaliny je koule dutá.

Třecí plochu mezi čerpacím rotorem 11 a výstupním koncem 3 precesní/hřídele 2 tvoří zarážka 15, vytvořená na výstupním konci 3 precesni^ířídele 2 v oblasti nad horní, stěnou komory 5. Výstupní konec 3 precesni^ířídele 2 je zasunut do dutiny 4 čerpacího rotoru 11., který má provedení analogické s provedením podle obr. 1.

Funkce čerpacího zařízení je obdobná jako u provedení podle obr. 1. Přítokem 6 se do komory 5 přivede tlaková kapalina, například neznázorněným čerpadlem. Kapalina vytéká odtokovými otvory Z^řičemž v důsledku průtoku kapaliny se odvalovací rotor 8 začne odvalovat po vnitřní stěně komory 5. Kapalina odcházející z komory 5 odtokovými otvory 7 se shromažďuje v zásobníku 14, odkud je část kapaliny rozprašována čerpacím rotorem 11. do prostoru nad čerpací zařízení a zbývající část kapaliny se vrací na sací stranu neznázorněného čerpadla.

— 6~

Pro pohon čerpacího zařízení podle vynálezu je samozřejmě možné použít jakýkoli zdroj precesního pohybu, to znamená, jakýkoliv motor, jehož výstupní hřídel koná precesní pohyb.

Z precesnpnřídele 2 zařízení podle obr. 1 a 2 lze také odebírat mechanickou energii a to např. neznázoměným klikovým, nebo podobným mechanismem.

ý Průmyslová využitelnost

Čerpací zařízení podle vynálezu je možné využít všude tam, kde je třeba nenáročným způsobem čerpat a rozprašovat kapalinu na větší plochu, zejména pro zvlhčování vzduchu vodou a pro zavlažování v domácnosti a v zemědělství.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Čerpací zařízení, vyznačující se tím, že sestává ze zdroje (1) precesního pohybu, jehož precesní hřídel (2) zasahuje alespoň částí svého výstupního konce (3) do čerpané kapaliny, přičemž výstupní konec (3) precesní/nřídele (2) je zasunut do průběžné dutiny (4) čerpacího rotoru (11), který-je na jednom konci ponořen do čerpané kapaliny a opírá se o třecí plochu, spojenou s výstupním koncem (3) precesnÉnřídele (2) a na opačném konci je průběžná dutina (4) čerpacího rotoru (11) zakončena výstupním otvorem (13), přičemž výstupní konec (3) precesní/Hřídele (2) má menší průměr než je průměr průběžné dutiny (4) čerpacího rotoru (11),
2. 2. Čerpací zařízení podle nároku. 1, vyznačující .se tím, že čerpací rotor (11) má tvar trubky, zahnuté v úhlu 1° až 170°.
3. 3. Čerpací zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zdroj (1) precesního pohybu sestává z komory (5) s rotační vnitřní stěnou, přičemž komora (5) je opatřena přítokem (6) kapaliny a nejméně jedním odtokovým otvorem (7), a v podélné ose komory (5) je otočně a výkyvné uložený precesní hřídel (2), nesoucí odvalovací rotor (8).
4. 4. Čerpací zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že výstupní konec (3) precesn^ířldele (2) vyčnívá z komory (5) na straně přítokd^kapaliriy^b}.
5. 5. Čerpací zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že výstupní konec (3) precesní/nřídele (2) vyčnívá z komory (5) na straně odtokď(7)·