CZ290611B6 - Kapalinokružné plynové čerpadlo - Google Patents

Abstract

Kapalinokružné plynové čerpadlo je opatřeno pracovní komorou, ve které se otáčí oběžné kolo (6) a která je axiálně spojena s ovládací deskou (7), podle které se oběžné kolo (6) otáčí s malou vůlí a která má alespoň jeden sací a/nebo výtlačný otvor (21, 22, 23) a je vytvořena z válcovaného plechu. Okraje (26) sacího a výtlačného otvoru jsou alespoň v části vyhnuty směrem na stranu odvrácenou od oběžného kola (6) a jsou zaobleny na straně směrem k oběžnému kolu (6) a zvýšeny na straně odvrácené od něho. Při způsobu výroby se ovládací deska (7) vyrobí z válcového plechu bez odstraňování materiálu.ŕ

Description

Vynález se týká kapalinokružného plynového čerpadla s pracovní komorou, ve které se otáčí oběžné kolo a která je axiálně ohraničená ovládací deskou, vzhledem ke které se oběžné kolo otáčí s malou vůlí, která je opatřena alespoň jedním vstupním a/nebo výstupním otvorem, kterým může do nebo ven z pracovní komory proudit plyn nebo kapalina.

Dosavadní stav techniky

V kapalinokružném plynovém čerpadle se dodávaný plyn stlačuje v komůrkách oběžného kola následkem skutečnosti, že kapalinový prstenec, umístěný v pracovní komoře excentricky vzhledem k oběžnému kolu, při pohybu plynu ze vstupního do výstupního otvoru proniká z vnějšku do oběžného kola a tím zmenšuje volný objem komůrek. Účinnost čerpadla závisí na tom, jak se podaří zabránit, aby plyn stlačený v jedné komůrce neunikl mezerou mezi oběžným kolem a ovládací deskou do následující komůrky, ve které je tlak nižší. Proto je na jedné straně nutné, aby se oběžné kolo pohybovalo podél ovládací desky s vůlí co možná nejmenší, obvykle řádově v desetinách milimetru. Na druhé straně se oběžné kolo nesmí dotýkat ovládací desky, protože to může vést k nežádoucímu velkému opotřebení a i ke svaření oběžného kola s ovládací deskou za studená a tím i k úplnému zničení čerpadla. Aby bylo možné vyrábět ovládací desky s dostatečnou přesností, byly vyráběny z odlitého nebo kovaného materiálu s velkou tloušťkou stěny a to je nákladné. Ale je také známé použití relativně tenkostěnné desky ze zvláštní oceli, tato deska je přivařována na čelní stěnu odlévaného nosného tělesa odvrácenou od pracovní komory nebo na nosné těleso vyříznuté z tlustého materiálu, zveřejněná přihláška DE 36 17 344. Tato řešení jsou však také velmi nákladná, ajsou proto ospravedlnitelná pouze tehdy, může-li být nosné těleso vyrobeno z levnějšího materiálu než krycí deska ze speciální oceli.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit ovládací desku, která je levnější než jsou známé ovládací desky a která je přesto rozměrově stálá.

Podstata řešení podle vynálezu spočívá vtom, že ovládací deska z válcovaného plechu, která není spojená se zvláštním nosným tělesem, je alespoň z části na okrajích vstupního a výstupního otvoru vyhnuta směrem od oběžného kola se zaoblením na straně obrácené k oběžnému kolu a vyvýšením na straně od něho odvrácené. Tento tvar umožňuje vytvořit ovládací desku z nenákladného válcovaného materiálu jednoduchým tvářecím způsobem. Přehnuté okraje ovládacích otvorů, které vystupují svým vyvýšením směrem od oběžného kola, mají vyztužovací účinek a ovládací deska je tak rozměrově stálá vůči převládajícím tlakovým rozdílům bez ohledu na svou malou tloušťku. Otvory jsou s výhodou vyděrovány a je možné kombinovat děrovací operaci s lemovací operací, což vede k vyhnutí okrajů otvorů v jedné operaci. Vyhnutí okrajů otvorů má ještě tu výhodu, že materiál se během této deformace nezkřiví. Plocha ovládací desky, která je obrácená k oběžnému kolu, zůstává rovná a obvykle nevyžaduje žádné další opracování.

Není nezbytně nutné, aby všechny ovládací otvory a všechny okraje ovládacích otvorů měly tvar podle vynálezu. Je však výhodné, jestliže alespoň okraje vstupních otvorů jsou olemovány a hrany na straně oběžného kola jsou zaobleny. Na druhé straně může být účelné vytvořit okraje výstupních otvorů neolemované a, je-li to žádoucí, ostré alespoň v jejich zadní části (část, ke které se lopatky oběžného kola dostanou nej později).

- 1 CZ 290611 B6

Tloušťka použitého válcovaného plochého materiálu s výhodou není větší než 4 mm, nejlépe mezi 2 a 3,5 mm.

Zaoblení okrajů otvoru na straně obrácené k oběžnému kolu umožňuje vytvořit výhodné přítokové a výtokové podmínky. V určitých oblastech, zejména na radiálním vnějším okraji plynule se otvírajícího výtokového otvoru, může být toto zaoblení vytvořeno s větším poloměrem než v ostatních okrajových oblastech tohoto otvoru nebo vstupního otvoru.

Z hydraulických příčin může být výhodné oblast plynule se otvírajícího výstupního otvoru, kterou dosáhnou lopatky oběžného kola nejdříve, zaclonit od výstupní komory stěnou, která vystupuje z povrchové plochy ovládací desky na straně oběžného kola. Výsledkem toho je z pohledu oběžného kola prohlubeň ve tvaru kapsy nebo ve tvaru žlábku, otevřená směrem k té oblasti výstupního otvoru, která je dále dozadu ve směru otáčení. Tuto kapsu nebo žlábek lze snadno vyrobit tvářením materiálu podobně jako lemování okrajů otvorů.

Jestliže jako doplněk k plynule se otvírajícímu výstupnímu otvoru má ovládací deska také další výstupní otvory, které lze uzavírat pomocí ventilů, ventilová sedla mohou být vytvořena přehnutými okraji otvorů. V jiném provedena vynálezu nejsou tyto ventilové otvory olemovány nebo alespoň zvýšeny na straně ovládací desky odvrácené od oběžného kola, místo toho je ovládací deska pevně a nastálo připojena v příslušné oblasti na straně odvrácené od oběžného kola k zvláštní ventilové skříni, která tvoří ventilová sedla a poskytuje v této oblasti ovládací komoře přídavnou tuhost a rozměrovou stálost. Součást tvořící ventilovou skříň muže být rovněž použita k vytvoření shora zmíněného krytu oblasti plynule se otvírajícího výstupního otvoru, kterou lopatky oběžného kola dostihnou jako první. K tomuto účelu je tato součást opatřena nástavcem, výstupkem nebo jazykem, který vyčnívá částečně přes trvale otevřený výtlačný otvor.

Pro vyztužení ovládací desky ve vnější oblasti mohou být její vnější okraje olemovány.

Právě tak je možno zlepšit rozměrovou stálost a tuhost v radiálně vnitřní oblasti ovládací desky její deformací. Lemy, které s výhodou vystupují radiálně nebo mají radiálně vystupující ohnuté okraje, jsou s výhodou vytvořeny v oblasti náboje oběžného kola. Okraj každého otvoru, kterým prochází hřídel může být přehnut a na jedné straně zvýšen. Vyhnutý okraj může být také použit pro uložení ložiskového pouzdra, které je například do něho nalisováno. Takové ložiskové pouzdro může být výhodné, pokud se počítá s tím, že náboj oběžného kola se bude opřen uložen na ovládací desce pomocí axiálního ložiska. Je to rovněž výhodné, protože je potom možné nastavit požadovanou velikost vůle mezi ovládací deskou a lopatkami oběžného kola.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji vysvětlen pomocí výkresů, které představují výhodná příkladná provedení vynálezu. Na výkresech obr. 1 znázorňuje podélný řez čerpadlem podle vynálezu, obr. 2 znázorňuje pohled na první provedení ovládací desky, obr. 3 znázorňuje řez C-D z obr. 2, obr. 4 znázorňuje částečný řez A-B z obr. 2, obr. 5 znázorňuje částečný řez podobný řezu z obr. 4 jiným provedením, obr. 6 znázorňuje axiální pohled na druhé provedení ovládací desky, obr. 7 znázorňuje řez E-F z obr. 6, obr. 8 znázorňuje axiální pohled na třetí provedení ovládací desky, obr. 9 znázorňuje řez G-H z obr. 8 a obr. 10 znázorňuje částečný podélný řez odpovídající obr. 1 dalším provedením.

Popis příkladu provedení

Kapalinokružné plynové čerpadlo 2 poháněné a nesené poháněcím motorem 1 obsahuje spojovací skříň 3, ve které jsou vytvořena vstupní a výstupní šroubení 4, dále obsahuje skříň 5

-2 CZ 290611 B6 pracovní komory, ve které se otáčí oběžné kolo 6 a ovládací desku 7 umístěnou mezi spojovací skříní 3 a skříní 5 pracovní komory.

Spojovací skříň 3 obsahuje přírubu 8, která je spojena s přírubou 9 motoru 1 a náboj JO spojovací skříně 3, který obklopuje mechanické těsnění 12 pro utěsnění Čepu 11 hřídele motoru

1. Spojovací skříň 3 dále tvoří vnější plášť 13 skříně, ze které vystupují spojovací šroubení 4, jehož ploché čelo 14 je přišroubováno k přírubě 15 skříně 5 pracovní komory s ovládací deskou 7 uzavřenou mezi nimi.

Čep 11 hřídele motoru 1 nese náboj 16 oběžného kola 6, jehož axiální poloha na čepu 11 může být nastavena pomocí známého seřizovacího prostředku 17. Lopatky oběžného kola 6 jsou vzájemně spojeny na straně odvrácené od motoru 1 kotoučem 18, který v podstatě uzavírá na této straně komůrky vytvořené mezi lopatkami oběžného kola 6. Na druhé straně jsou komůrky oběžného kola 6 otevřeny směrem k ovládací desce 7 a následkem toho, může plyn a dopravovaná pracovní kapalina proudit známým způsobem do komůrek oběžného kola 6 sacím otvorem vytvořeným v ovládací desce 7 a výtlačným otvorem opět proudit ven.

Ovládací deska 7 má v podstatě kruhový kotoučový tvar a, je-li to požadováno, má na obvodu vytvořenou řadu radiálních upevňovacích výstupků 20. Sací otvor 21, trvale otevřený výtlačný otvor 22 a ventilové výtlačné otvory 23, které lze zavírat pomocí ventilu, jsou uspořádány na svých obvyklých místech. Na vhodném místě může být dále uspořádán otvor 24 pro přívod pracovní kapaliny, jehož okraje jsou také vyhnuty.

Ovládací deska 7 podle vynálezu je vytvořena z kovového válcovaného plechu o takové tloušťce, aby mohla být podrobena tvářecím operacím, při kterých je vyříznuta, otvory jsou vyděrovány a příslušné okraje příslušným způsobem vyhnuty. K tomuto účelu by tloušťka neměla být větší než 4 mm. Bylo prokázáno, že pro průměr pracovní komory do 300 mm je vhodná tloušťka okolo 3 mm.

Celý obklopující okraj 26 sacího otvoru 21 je olemován s tím výsledkem, že je zaoblený-směrem k pracovní komoře, zatímco olemovaná vyvýšená okrajová část vystupuje směrem k druhé straně. Takovéto tvarování tvoří z hlediska proudění pro médium vtékající do pracovní komory výhodné vedení. Výstupní otvor je vytvořen řadou jednotlivých otvorů, zejména ventilových výtlačných otvorů 23 které mohou být uzavřeny pomocí ventilových dílu 27, zejména ventilových kuliček, a trvale otevřeným výtlačným otvorem 22. Celý okraj ventilových výtlačných otvorů 23 je olemován ve tvaru límce, jak je nejlépe vidět na obr. 4. To vytváří dobré sedlo pro ventilové díly 27, zejména ventilové kuličky, které jsou přidržovány přídržnou částí 28 spojovací skříně 3, rovnoběžnou s ovládací deskou 7 na straně odvrácené od oběžného kola 6. Pro vytvoření ventilového sedla mohou být olemované okraje ventilových výtlačných otvorů 23 obrobeny. Není to však většinou vůbec nutné.

Na svém konci 30, který je ve směru otáčení vzadu, má trvale otevřený výtlačný otvor 22 neolemovaný okraj. Tímto opatřením se dosáhne toho, že tento okraj má co nejmenší axiální rozměr a tím klade co možno nejmenší odpor médiu, které na něj naráží. Na svých radiálně vnitřních a radiálně vnějších okrajových částech je trvale otevřený výtlačný otvor 22 s výhodou olemován. V oblasti 31 umístěné vpředu ve směru otáčení, kterou proto míjejí lopatky oběžného kola nejdříve, má s výhodou vytvořen na straně odvrácené od oběžného kola kryt 32. Jak je nejlépe vidět z obr. 4, kryt 32 může být vyroben hlubokým tažením materiálu ovládací desky do tvaru žlábku. Jak je naznačeno na obr. 5, zakrytí oblasti 31 muže však být také provedeno výstupkem 34 vytvořeným na přídržné části 28 spojovací skříně 3 obsahující ventilové díly 27, zejména ventilové kuličky. Tato přídržná část 28 spojovací skříně 3 může být navíc konstruována a spojena s ovládací deskou 7 takovým způsobem, aby tím byla ovládací deska 7 vyztužena v oblasti výtlačných otvorů 22, 23.

-3 CZ 290611 B6

Je-li ovládací deska 7, znázorněná na obr. 2 až 4 uspořádána v čerpadle způsobem znázorněném na obr. 1, je uprostřed opatřena otvorem 46 s přehnutým okrajem 47 pro průchod hřídele. Takový otvor 46 pro průchod hřídele se nevyžaduje, jestliže uspořádání spojovací skříně 3 a skříně 5 pracovní komory vzhledem hnacímu motoru 1. je opačné než je uspořádání z obr. 1.

Shora uvedené vysvětlení obr. 2 až 5 také platí pro provedení podle obr. 6 a 7 a provedení podle obr. 8 a 9, pokud dále nebude uvedeno jinak.

U provedení podle obr. 6 a 7, je na obvodu vytlačena drážka 35, která slouží k uložení těsnicího kroužku 36 (obr. 1), kterým se provádí utěsnění připojené skříňové části. Vnější okraj 37 ovládací desky 7 je dále olemován, aby se dosáhlo další stabilizace. Konečně, středová část sousedící s nábojem 16 oběžného kola 6 má rovněž dvě vzájemně opačné oblasti 38 ve tvaru kvadrantů vytvořené hlubokým tažením, jejichž radiální okraje 39 a obvodově probíhající okraje 40, 41 tvoří výztužné okraje vytvořené příčně k rovině ovládací desky 7, přičemž tyto okraje vyztužují ovládací desku 7. Je samozřejmé, že tyto výztužné okraje by mohly byt uspořádány i jinak než ve tvaru kvadrantů.

V provedení podle obr. 8 a 9 je ve střední části ovládací desky 7 vytvořené kruhové vybrání 43. Jeho okraj 44 tvoří kruhový výztužný okraj, který vyztužuje ovládací desku 7. Dále tento výztužný okraj tvoří sedlo pro ložiskový kroužek 45, který spolu s nábojem 16 oběžného kola 6 tvoří axiální ložisko k zachycení axiálního tlaku oběžného kola 6. To je zejména důležité tehdy, když je oběžné kolo 6 uložené na čepu 11 hřídele takovým způsobem, že je axiálně posuvné. Toto uspořádání má tu výhodu, že styk oběžného kola 6 s ložiskovým kroužkem 45 přesně vymezuje jeho nastavení vzhledem k ovládací desce 7 a tím i minimální vůli mezi oběžným kolem 6 a ovládací deskou 7.

Na vnějším okraji mohou být vytvořeny pomocné montážní vyhnuté okraje 49, které umožňují vložit nástroj mezi ovládací desku 7 a sousední součást, aby se ovládací deska 7 mohla oddělit od této součásti.

Obr. 10 znázorňuje pozměněné provedení z obr. 1, u kterého je okraj ovládací desky 7 těsně sevřen mezi přírubou 15 skříně 5 pracovní komory a spojovací skříní 3 naplocho bez přehybů. Pro vyztužení ovládací desky 7 je vytvořen přehnutý okraj 50, ležící vně skříňových částí. Podobně nevzniká nutně potřeba přehnutých okrajů při připojování ovládací desky 7 k náboji 10 spojovací skříně 3. Provedení podle obr. 10 má v některých případech mnohem jednodušší těsnění mezi skříňovými částmi 3, 5, a 10 kapalinokružného plynového čerpadla.

Claims (15)

1. Kapalinokružné plynové čerpadlo s pracovní komorou, ve které se otáčí oběžné kolo (6) a která je axiálně omezena ovládací deskou (7), podél které v malé vzdálenosti prochází oběžné kolo (6) a která je opatřena alespoň jedním sacím otvorem a/nebo výtlačným otvorem (21, 22, 23) a je vytvořena z válcovaného plechu, vyznačující se tím, že okraje (26) sacího a výtlačného otvoru jsou vyhnuté alespoň z části směrem ke straně odvrácené od oběžného kola (6) a jsou na straně přivrácené k oběžnému kolu (6) zaobleny a na straně odvrácené od něho jsou vytvarovány do zvýšení.

2. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že válcovaný plech tvořící ovládací desku (7) není tlustší než 4 mm.

-4 CZ 290611 B6

3. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároku 2, vyznačující se tím. že válcovaný plech tvořící ovládací desku (7) má tloušťku přibližně 2,5 až 3,5 mm.

4. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že trvale otevřený výtlačný otvor (22) je ve své oblasti (31), kterou dosáhnou lopatky oběžného kola (6) jako první, opatřen vyhnutým krytem (32), který částečně překrývá otvor na straně odvrácené od oběžného kola (6).

5. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároku 4, vyznačující se tím, že vyhnutý kryt (32) tvoří vzhledem k pracovní komoře prohloubení.

6. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že ovládací deska (7) obsahuje jeden nebo více ventilových výtlačných otvorů (23) spolupůsobících s ventilovými díly (27), přičemž ventilové sedlo pro ventilové díly (27) je příslušně vytvořeno přehnutým okrajem ventilových výtlačných otvorů (23).

7. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že ovládací deska (7) obsahuje kromě trvale otevřeného výtlačného otvoru (22) jeden nebo více ventilových výtlačných otvorů (23) spolupůsobících s ventilovými díly (27), přičemž ventilové sedlo pro ventilové díly (27) je vytvořeno přídržnou částí (28), která je namontována k ovládací desce v sousedství ventilových výtlačných otvorů (23) a která vyztužuje ovládací desku.

8. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároku 7, vyznačující se tím, že přídržná část (28) obsahuje výstupek (34), který vyčnívá v odstupu od oběžného kola (6) nad oblastí (31) trvale otevřeného výtlačného otvoru (22), která je lopatkami oběžného kola (6) dosažena jako první.

9. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že v obvodové oblasti ovládací desky (7), která spolupůsobí s přilehlou skříňovou částí (4, 5) je vylisována drážka (35) pro zasunutí těsnicího kroužku (36).

10. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že vnější okraj (37) ovládací desky (7) je olemován.

11. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že ovládací deska (7) má vyztužovací zesílené okraje (39, 40, 41, 44) v oblasti sousedící s nábojem (16) oběžného kola (6).

12. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároku 11, vyznačující se tím, že výztužné okraje (39) vystupují radiálně.

13. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků lažl2, vyznačující se tím, že ovládací deska (7) je opatřena otvorem (46) pro průchod hřídele, jehož okraj (47) je na jedné straně přehnut a zvednut.

14. Kapalinokružné plynové čerpadlo podle nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že v sousedství náboje (16) oběžného kola (6) je ovládací deska (7) opatřena kruhovým vyztuženým okrajem (44) tvořícím sedlo pro ložiskový kroužek (45).

15. Způsob výroby ovládací desky definované v nárocích 1 až 14, vyznačující se tím, že ovládací deska se vyrobí z válcovaného plechu bez odstraňování materiálu.