Oblast techniky

Vynález se týká úpravy konstrukce jednovřetenového čerpadla, eliminující vibrace způsobené hydraulickým uspořádáním objemového stroje.

Dosavadní stav techniky

Současně známé konstrukce jednovřetenových čerpadel jsou charakterizovány ve své hydraulické části vřetenem, které je uloženo osově excentricky ve dvojici se staticky a soustředně umístěným statorem. V menší míře se uplatňuje centricky uložené vřeteno s excentricky umístěným pružným statorem. Vřeteno je jednochodé nebo vícechodé a tvoří jej šroubové plochy, vznikající pohybem kružnic, jejichž středy opisují šroubovici. Stator pak obsahuje dutinu tvaru dvouchodého nebo vícechodého závitu. Uložení vřetena a statoru může být horizontální i vertikální, což je určující i pro provedení čerpadel.

Planetární pohyb vřetene ve statoru umožňují klouby na spojovacím hřídeli, které přenášejí kroutící moment od pohonu čerpadla. Spojovací hřídel je u současných konstrukčních provedení poměrně dlouhý, aby úhel jeho vychýlení při rotaci byl co nejmenší a zatěžování kloubu se snížilo na co nejmenší míru. Prodlužování délky spojovacího hřídele má však negativní vliv na celkovou stavební délku čerpadla. Kroutící moment od pohonu je pak na spojovací hřídel přenášen ve většině případů přes předlohový hřídel uložený v ložiscích v kozlíkové části, pouze u některých čerpadel je řešen přenos přímo na hřídel motoru a zatížení pak nesou přímo ložiska motoru.

Osově planetárně rotující vřeteno a spojovací hřídel s kloubem představují excentricky se pohybující hmotu, která vyvolává značné odstředivé síly a tím i vibrace čerpadla. Tyto vibrace mají vliv na ostatní provozní parametry čerpadla, mohou se i zvyšovat a způsobují opotřebení ostatních částí čerpadla a generují vibrace celé čerpací soustavy, tedy sacího a výtlačného řadu. Planetárně rotující spojovací hřídel a kloub navíc způsobuje, že při čerpání znečištěných médií se na něj namotávají vláknité částice, které mohou způsobit při absenci sanitace ucpání hydraulických prostorů čerpadla.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry konstrukce jednovřetenového čerpadla, jehož vřeteno je uloženo osově excentricky ve dvojici se staticky a soustředně umístěným statorem a je spřaženo s hřídelí pohonu, a jehož podstata spočívá vtom, že vřeteno je jednak uchyceno ve vřetenovém kloubu spojeném s hřídelí pohonu a jednak je volně uloženo ve statoru, který je kloubově uchycen v nosném tělese upevněném mezi sacím dílem a výtlačným dílem čerpadla.

Další podstatou vynálezu je, že v koncové přírubě nosného tělesa je vytvořeno vybrání, v němž je uchycena čelovým osazením trubka statoru, jejíž obvodová plocha a/nebo čelní plocha je upravena pro zatěsnění k nosnému tělesu nebo k výtlačnému dílu.

Také je podstatou vynálezu, že na obvodové ploše statoru je vytvořena obvodová drážka, v níž je uložen hřídelový kroužek, a že pro zajištění vzájemné radiální fixace polohy statoru a nosného tělesa jsou koncová příruba a čelové osazení trubky spojeny alespoň jedním jistícím elementem.

-1 CZ 293348 B6

Také je podstatou vynálezu, že buď pryžová výplň statoru je přesazena za čelové osazení trubky, a nebo že mezi čelovým osazením trubky a výtlačným dílem je uloženo ploché těsnění.

Novou konstrukcí se dosahuje vy ššího účinku v tom, že se eliminuje působení excentricky rotují5 cích hmot hydraulických částí čerpadla s tím, že otáčející se vřeteno rotuje osově v kuželovém prostoru oproti statoru, který se vykyvuje rovněž osově v kuželovém prostoru, přičemž hmotnosti těchto dvou dílů musí být v technicky⁷ limitované toleranci stejné. Nové řešení rovněž umožňuje povýšit dosavadní provozní otáčky, čímž dochází k dalšímu zlepšení provozních parametrů čerpadla. Vyvážením excentricky rotujících hmot, a tím eliminací vibrací, rovněž dochází ke 10 zvýšení životnosti funkčních částí čerpadla i pohonu. Skutečností, že vřeteno nahrazuje původní funkci spojovacího hřídele, je v novém uspořádání úhel vychýlení vřetena vždy menší než původní vychýlení spojovacího hřídele, což přispívá ke zvýšení životnosti vřetenového kloubu. Rovněž podmínky pro namotávání vláknitých částic se absencí spojovacího hřídele zmenšují.

Přehled obrázků na připojených výkresech

Konkrétní příklady provedení jedno vřetenového čerpadla jsou schématicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr. 1 je podélný osový řez základním provedením čerpadla, a obr. 2 20 je podélný osový řez čerpadlem s alternativním řešením vřetenového kloubu a obr. 3 je detail konstrukčního uzlu připojení statoru k nosnému tělesu.

Příklady provedení vynálezu

Provedení jednovřetenového čerpadla podle vynálezu sestává z pohonu J, k němuž je pomocí stahovacích šroubů 2 připevněn ložiskový uzel 3, sací díl 4, tvořený s výhodou děrovaným plechovým válcem, a nosné těleso 5. K nosnému tělesu 5 je jednak připevněn výtlačný díl 6 a jednak je v jeho koncové přírubě 51 uchycen stator 7, tvořený trubkou 71 a pryžovou výplní 30 72. Ve vnitřní dutině statoru 7 je uloženo vřeteno 8, jehož konec 81 je prostřednictvím vřetenového kloubu 9 spřažen s hřídelí 11 pohonu 1.

Ložiskový uzel 3 je tvořen ložiskovým tělesem 31, v němž je pomocí ložiska 32 a hřídelových kroužků 33 uložena hřídelová spojka 34, která je upevněna na drážkovaný hřídel 11 pohonu 1. 35 K hřídelové spojce 34 je pak uchycen vřetenový kloub 9. Vlastní vřetenový kloub 9 běžné konstrukce sestává z pláště 91, v němž jsou uloženy kloubová příruba 92, ozubená koule 93, věnec 94, stranové opěrky 95 a těsnění 96, přičemž všechny tyto prvky 91, 92, 93, 94, 95 a 96 jsou opláštěný a překryty kloubovým krytem 97, který je zachycen na plášti 91 a konci 81 vřetene 8 sponami 98. Konec 81 vřetena 8 je pak k vřetenovému kloubu 9 fixován maticí 99.

Pro uchycení statoru 7 je v koncové přírubě 51 nosného tělesa 5 vytvořeno vybrání 52, do něhož dosedá čelové osazení 711 trubky 71, přičemž vzájemná radiální fixace polohy statoru 7 a nosného tělesa 5 je realizována pomocí těsnicích jistících elementů 712, například kolíků, jak je patrné z obr. 1 a obr. 3. Na čelovém osazení 711 trubky 71 statoru 7 je pak vytvořena 45 obvodová drážka 713, v níž je uložen hřídelový kroužek 714. Pryžová výplň 72 statoru 7 je přesazena za čelové osazení 711 trubky 71, čímž umožňuje kývavý pohyb statoru 7 při osově excentricky planetárním pohybu vřetene 8.

Při rotačním pohybu vřetene působí odstředivé síly vřetene 8 a statoru 7 vlivem výše popsaného 50 uložení proti sobě, takže se vzájemně eliminují, což má zásadní vliv na snížení vibrací způsobených hydraulikou objemového jednovřetenového stroje.

Popsaná konstrukce není jediným možným provedením podle vynálezu ale spojení vřetena 8 a pohonného hřídele 11 může být realizováno pomocí pružného vřetenového kloubu 9 opatřené ho zajišťovacím kroužkem 901, jak je znázorněno na obr. 2. Rovněž tak pryžová výplň 72 statoru 7 nemusí být přesazena za čelové osazení 711 trubky 71, když kývavý pohyb statoru 7 je zajišťován plochým těsněním 10, které je uloženo mezi čelovým osazením 711 trubky 71 a výtlačným dílem 6 a které rovněž zajišťuje těsnění tlakového spádu čerpaného média, jak je patrné ze stejného obrázku. Konečně pak jističi element 712 nemusí být tvořen kolíkem ale může být realizován kuličkou nebo jiným jistícím prvkem.

Průmyslová využitelnost

Konstrukční řešení podle vynálezu je realizovatelné u veškerých jednovřetenových čerpadel, u nichž je požadováno snížení stavební délky a zajištění eliminace vibrací od excentricky rotujících hmot.