CZ303465B6

CZ303465B6 - Hydraulic sliding-vane converter with sliding vanes in stator

Info

Publication number: CZ303465B6
Application number: CZ20110501A
Authority: CZ
Inventors: Plíva@Roman
Original assignee: Plíva@Roman
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2012-09-26
Also published as: CZ2011501A3

Abstract

The invented hydraulic sliding-vane converter (1), particularly a sliding-vane pump or hydraulic motor, is provided with sliding vanes (8, 8?) mounted in opposite grooves (9, 9?) in a stator (2). The rotor (4) is provided with at least three rounded apexes (12, 12?, 12??) with recesses (14, 14?, 14??) therebetween, and the length (L) of the arc of each rounded apex (12, 12?, 12??) is equal or greater than the length (l) of the arc of the stator (2) inner surface extending between the sliding vane (8, 8?) apex and distal edge of an adjoining liquid outlet (11, 11?). The converter (1) of the present invention eliminates pulsations, replaces so far used two-chamber pumps and makes it possible to use a more rugged shaft (7) and transfer of higher power.

Description

Technické řešení se týká hydraulického lamelového převodníku, použitelného jako hydrogenerátor nebo hydromotor, s lamelami uloženými ve statoru.The technical solution relates to a hydraulic vane transducer, usable as a hydraulic generator or a hydraulic motor, with fins mounted in the stator.

io Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Je známa celá řada konstrukčních provedení objemových lamelových čerpadel, založených na principu excentricky uloženého rotoru v pracovní dutině čerpadla. Rotor je opatřen radiálními resp. podélnými drážkami (podle počtu lamel), v nichž jsou suvné uloženy lamely, které při otá15 cení rotoru jsou přitlačovány k vnitřní válcové ploše pracovní dutiny čerpadla a vytváří v části pracovní dutiny přítlak a v části podtlak. Každá z těchto částí pracovní dutiny je opatřena vhodně umístěnými kanály pro přívod a vývod Čerpaného média, které tvoří tvarové rozvody sání a výtlaku. Různá konstrukční provedení čerpadel s lamelami v rotoru jsou popsána např. v dokumentech CZ 18337 U, CZ 185254, CZ 124034, CZ 114 452, CZ 135 694, CZ 238 109, AO 231485,A number of designs of positive displacement vane pumps are known, based on the principle of an eccentrically mounted rotor in the pump cavity. The rotor is provided with radial respectively. longitudinal grooves (according to the number of lamellas), in which the lamellas are mounted, which, when the rotor rotates, are pressed against the inner cylindrical surface of the working cavity of the pump and creates a pressure in part of the working cavity and a vacuum in part. Each of these parts of the working cavity is provided with suitably positioned channels for the inlet and outlet of the pumped medium which form the suction and discharge manifolds. Various pump designs with rotor vane pumps are described, for example, in CZ 18337 U, CZ 185254, CZ 124034, CZ 114 452, CZ 135 694, CZ 238 109, AO 231485,

PV 3419-90.PV 3419-90.

Poněvadž umístění lamel v rotoru je náročné a snižuje pevnostní průřez pístu tj. omezuje výkon čerpadla nebo hydromotoru, byly v minulosti řešeny také hydraulické lamelové převodníky, u nichž jsou lamely uspořádány ve statoru radiálně nebo šikmo, takže vstupují do pracovní duti25 ny ze statoru ajsou přitlačovány na obvod pístu.Since the placement of the blades in the rotor is difficult and reduces the piston cross section, ie limits the performance of the pump or the hydraulic motor, hydraulic vane transducers have also been addressed in the past in which the blades are arranged radially or obliquely in the stator. on the circumference of the piston.

Takový lamelový převodník, popsaný a zobrazený např. v publikaci „Tekutinové mechanismy“ (autor Ing. Josef Pivoňka a kolektiv, vydalo SNTL v r. 1987), má dva rotory otáčející se ve dvou statorech. Každý stator je opatřen dvěma protilehlými lamelami, kteréjsou permanentně pritlačo30 vány k povrchu rotoru tvořícího píst lamelového převodníku.Such a vane converter, described and illustrated, for example, in the publication "Fluid Mechanisms" (author Ing. Josef Pivoňka et al., Published by SNTL in 1987), has two rotors rotating in two stators. Each stator is provided with two opposing blades which are permanently pressed against the surface of the rotor forming the vane plate piston.

Uspořádání převodníku se dvěma rotory (komorami) vychází z toho, že pri použití jednokomorového čerpadla jsou dodávky kapaliny výrazně pulzační, což je nežádoucí. Konstrukce dvoukomorového převodníku je založena na principu, podle kterého dva pulzující průtoky, popř. momenty, mohou v kombinaci dát výslednou hodnotu bez pulzací. Oba rotory jsou vzájemně pootočeny o 90°. Poloha drážek, v nichž se pohybují lamely, je u statorů ve stejné rovině. Rozvod kapaliny je ve statoru.The arrangement of the converter with two rotors (chambers) is based on the fact that when using a single-chamber pump, the supply of liquid is significantly pulsating, which is undesirable. The design of the two-chamber transmitter is based on the principle that two pulsating flows, respectively. moments, in combination, can give the resulting value without pulsations. Both rotors are rotated 90 ° to each other. The position of the grooves in which the slats move is in the same plane for the stators. The fluid distribution is in the stator.

Nevýhoda výše popsaného dvoukomorového převodníku spočívá v tom, že jde o výrobně složité a nákladné zařízení s velkými zástavbovými rozměry. Další nevýhoda spočívá v tom, že i u tohoto řešení dochází k pulzaci průtoku způsobené stlačitelností kapaliny. Pri dvojitém průtoku kapaliny na trase ze vstupu do výstupu u každé komory dochází k větší změně objemu stlačované kapaliny. Tyto ztráty musí být nahrazeny z tlakové větve, takže dochází ke kolísání průtoku. Nevýhoda tohoto dvoukomorového převodníku dále spočívá i ve větších amplitudách a menším počtu frekvencí množství kapaliny dodávaného za jednu otáčku, což znamená větší změny rychlosti průtoku a pulzy vycházející z nuly do maxima.A disadvantage of the above-described dual-chamber converter is that it is a complex and expensive device with large installation dimensions. A further disadvantage is that even with this solution the flow pulsation is caused by the compressibility of the liquid. With a double flow of liquid on the route from the inlet to the outlet of each chamber, the volume of the compressed liquid changes more. These losses must be compensated from the pressure branch so that the flow fluctuates. The disadvantage of this two-chamber transmitter is also the greater amplitudes and fewer frequencies of the amount of liquid delivered per revolution, which means greater flow rate changes and zero to maximum pulses.

Úkolem vynálezu je nalézt takové řešení hydraulického lamelového převodníku, které by odstranilo nevýhody známého řešení dvoukomorového lamelového převodníku s lamelami ve statoru, odstranilo či snížilo by pulzace průtoku kapaliny a bylo by snadno vyrobitelné s nízkými výrobními náklady a s malými zástavbovými rozměry.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hydraulic vane transducer solution which overcomes the disadvantages of the known two-chamber vane transducer solution with stator vane blades, eliminates or reduces fluid flow pulsations and is easy to manufacture with low manufacturing costs and small installation dimensions.

- I CZ 303465 B6- I CZ 303465 B6

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je známý hydraulický lamelový převodník, zejména lamelové čerpadlo nebo hydromotor, zahrnující stator s pracovní dutinou, ve kteréje otočně uložen rotor, a která je z jedné strany uzavřena víkem a z druhé strany přírubou, kterou prochází hřídel spojená s rotorem, kde stator je opatřen alespoň dvěma protilehle uspořádanými suvnými lamelami uloženými v drážkách a přitlačovanými v pracovní dutině k obvodu rotoru, přičemž v oblasti statoru mezi lamelami je v pracovní dutině uspořádán vždy alespoň jeden vstup a alespoň jeden výstup kapaliny.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a known hydraulic vane transducer, in particular a vane pump or hydraulic motor, comprising a stator with a working cavity in which a rotor is rotatably supported and closed on one side by a cover and flange through which a shaft connected to the rotor extends. at least two opposing sliding lamellas disposed in the grooves and pressed in the working cavity to the periphery of the rotor, wherein at least one liquid inlet and at least one liquid outlet are arranged in the working cavity in the stator region between the lamellas.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že rotor je opatřen alespoň třemi oblými vrcholy, vytvářejícími křivkovou obálku korespondující s vnitřním zakřivením statoru, přičemž v oblastech mezi vrcholy jsou vytvořena vybrání, a délka oblouku každého z oblých vrcholů je stejná nebo větší než délka oblouku vnitřní plochy statoru mezi vrcholem lamely a vzdálenějším okrajem výstupu ležícího před lamelou ve směru otáčení rotoru.The invention is characterized in that the rotor is provided with at least three rounded peaks forming a curvilinear envelope corresponding to the internal curvature of the stator, wherein recesses are formed in the areas between the peaks, and the arc length of each rounded peak is equal to or greater than between the apex of the lamella and the distal edge of the outlet lying in front of the lamella in the direction of rotation of the rotor.

Ve výhodném provedení vynálezu je rotor opatřen více vrcholy než třemi, a stator je opatřen alespoň dvěma dvojicemi protilehlých lamel.In a preferred embodiment of the invention, the rotor is provided with more peaks than three, and the stator is provided with at least two pairs of opposing fins.

V dalším výhodném provedení vynálezu je křivková obálka rotoru kružnice, vrcholy rotoru mají tvar kruhových oblouků a vnitřní plocha statoru je válcová.In a further preferred embodiment of the invention, the curve envelope of the rotor is a circle, the rotor peaks are in the form of circular arcs and the inner surface of the stator is cylindrical.

V dalším výhodném provedení vynálezu jsou vybrání mezi vrcholy tvořena plochými úseky opatřenými v místech napojení na vrcholy rádiusy.In a further preferred embodiment of the invention, the recesses between the vertices are formed by flat sections provided at the points of connection to the radius vertices.

Výhoda hydraulického lamelového převodníku podle vynálezu spočívá zejména v tom, že umožňuje levnou výrobu jednoduchého jednokomorového zařízení s podstatně sníženým vlivem pulzací při průtoku kapaliny, a rovněž se zmenšeným vlivem změn objemu kapaliny stlačováním oproti známým dvoukomorovým řešením čerpadla s lamelami ve statoru. Další výhoda spočívá v tom, že průměr hřídele může být téměř stejně tak velký jako průměr rotoru, což je výhodné zejména u válcových rotorů. To umožňuje dosažení lepších výkonových parametrů než u běžných lamelových čerpadel s lamelami v rotoru, nebo u zubových čerpadel. Silnější hřídel umožňuje přenášení vyšších tlaků a dosažení delší životnosti celého zařízení, rovněž tak lze dosáhnout lepšího těsnění.The advantage of the hydraulic vane converter according to the invention lies in the fact that it allows the low-cost production of a simple single-chamber device with substantially reduced pulsations in the flow of liquid, as well as a reduced effect of changes in liquid volume by compression. A further advantage is that the shaft diameter can be almost as large as the rotor diameter, which is particularly advantageous for cylindrical rotors. This enables better performance to be achieved than conventional vane pumps with rotor vane or gear pumps. A thicker shaft allows the transfer of higher pressures and a longer service life of the entire device, as well as a better seal.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude blíže osvětlen pomoci výkresů, na nichž znázorňují obr. 1 pohled na sestavu hydraulického lamelového čerpadla s odkrytou přírubou, obr. 2 osový podélný řez hydraulickým lamelovým čerpadlem rovinou A-A a pootočený částečný řez rovinou C-C z obr. 1, obr. 3 pohled jako na obr. 1 s vyznačením detailu B, obr. 4 detail B z obr. 3 s vyznačením šířky oblouku vrcholu rotoru, obr. 5 pohled na čelní stranu rotoru, obr. 6 perspektivní axonometrický pohled na rotor.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of the hydraulic vane pump assembly with exposed flange; FIG. 2 is an axial longitudinal sectional view of the hydraulic vane pump along the plane AA and a rotated partial section along the plane CC in FIG. FIG. 1 shows detail B, FIG. 4 shows detail B from FIG. 3 showing the arc top width of the rotor, FIG. 5 a front view of the rotor, FIG. 6 a perspective axonometric view of the rotor.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky nejdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší Či menši počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. Především tam, kde je popisována funkce objemového lamelového čerpadla, má se za It is to be understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented by way of illustration and not by way of limitation of the examples to the examples. Those skilled in the art do not or will be able to ascertain using routine experimentation more or less equivalents to specific embodiments of the invention specifically described herein. Especially where the function of a positive displacement vane pump is described, it is assumed

CZ 303465 Β6 to, že v kinematickém obrácení může stejný hydraulický lamelový převodník fungovat i jako hydromotor, pouze s rutinními technickými úpravami.In the kinematic reversal, the same hydraulic vane converter can also function as a hydraulic motor, only with routine technical modifications.

V příkladu provedení znázorněném na obr, 1 až obr. 6 je zobrazen hydraulický lamelový převodník 1 v provedení jako čerpadlo, které sestává ze statoru 2 s pracovní dutinou 3, ve které je uložen rotor 4 spojený pomocí pera a drážky s hřídelí 7.In the embodiment shown in Figs. 1 to 6, a hydraulic vane converter 1 is shown as a pump consisting of a stator 2 with a working cavity 3, in which a rotor 4 is connected by means of a tongue and a groove to the shaft 7.

Pracovní dutina 3 je z jedné strany uzavřena víkem 5 a z druhé strany přírubou 6, kterou z převodníku 1 vystupuje hřídel 7 pro připojení k nezobrazenému pohonu.The working cavity 3 is closed on one side by a cover 5 and on the other side by a flange 6, from which the shaft 7 extends from the converter 1 for connection to a drive (not shown).

Ve statoru 2 jsou vytvořeny dvě protilehlé drážky 9, 9', ve kterých jsou suvně uložené lamely 8, 8' s hydraulickým přítlakem, které zasahují do pracovní dutiny 3 a jsou přitlaěovány k obvodu rotoru 4. Ve statoru 2 je před lamelou 8 vytvořen výstup J_L kapaliny, a za lamelou 8 je vytvořen vstup 10 kapaliny. Obdobně před lamelou 8' je vytvořen výstup 11' kapaliny, a za lamelou 8' je vytvořen vstup 10' kapaliny. Předložky „před“ a „za“ znamenají ve smyslu tohoto popisu polohu udávanou ve směru otáčení rotoru 4. Kapalina je do pracovní dutiny 3 nasávána vstupy ]0,10' a vytlačována výstupy 11, 11'.In the stator 2, two opposing grooves 9, 9 'are formed, in which sliding plates 8, 8' with hydraulic thrust are inserted, which extend into the working cavity 3 and are pressed against the periphery of the rotor 4. The liquid inlet 10 is formed behind the lamella 8. Similarly, a liquid outlet 11 'is formed upstream of the lamella 8', and a liquid inlet 10 'is formed downstream of the lamella 8'. The prepositions "upstream" and "downstream" mean, in the sense of this description, the position indicated in the direction of rotation of the rotor 4. The liquid is sucked into the working cavity 3 through the inlets 10, 10 'and forced out through the outlets 11, 11'.

Stator 2 má v zobrazeném příkladu provedení válcovou pracovní dutinu 3, ale může mít i jiné, v podstatě libovolné zakřivení. Rotor 4 je opatřen třemi oblými vrcholy 12,12', 12. které vytvářejí křivkovou obálku 13 korespondující s vnitřním zakřivením statoru 2. Vzhledem k tomu, že vnitřek statoru 2 je válcový, je křivková obálka ]_3 tvořená v daném příkladu provedení kružnici, ale v jiném provedení statoru 2 může mít tvar jiné křivky.In the illustrated embodiment, the stator 2 has a cylindrical working cavity 3, but it can also have other, essentially arbitrary curvature. The rotor 4 is provided with three rounded peaks 12, 12 ', 12 forming a curvilinear envelope 13 corresponding to the internal curvature of the stator 2. Since the interior of the stator 2 is cylindrical, the curvilinear envelope 13 formed in this embodiment is a circle but in another embodiment of the stator 2, it may take the form of a different curve.

Délka L oblouku každého z oblých vrcholů 12, 12', 12” je stejná jako délka 1 oblouku vnitřní plochy statoru 2 mezi vrcholem lamely 8, 8' a vzdálenějším okrajem příslušného výstupu 11, 1Γ. ležícího před lamelou 8, 8' ve směru otáčení rotoru 4. Vybrání 14, 14'. Γ4 jsou tvořena plochými úseky, které jsou nejjednodušší z hlediska výroby rotoru 4 z válcového polotovaru, ale mohou mít i jiný, zakřivený tvar. V oblastech napojení vybrání 14,14', 14” na oblé vrcholy 12,12', 12 jsou rádiusy R, pro odstranění ostrých přechodů.The arc length L of each of the rounded tips 12, 12 ', 12 ”is the same as the arc length 1 of the stator inner surface 2 between the apex of the lamella 8, 8' and the distal edge of the respective outlet 11, 1Γ. lying in front of the lamella 8, 8 'in the direction of rotation of the rotor 4. The recess 14, 14'. Γ4 are made up of flat sections which are the simplest in terms of manufacturing the rotor 4 from a cylindrical blank but may also have a different, curved shape. In the connection areas of the recesses 14, 14 ', 14 ' to the rounded tips 12, 12 ', 12 there are radii R to remove sharp transitions.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Hydraulický lamelový převodník podle vynálezu lze využít jako univerzální lamelové čerpadlo nebo hydromotor.The hydraulic vane converter according to the invention can be used as a universal vane pump or a hydraulic motor.

Claims

PATENT CLAIMS

A hydraulic vane converter (1), in particular a vane pump or a hydraulic motor, comprising a stator (

2) with a working cavity (3) in which a rotor (4) is rotatably mounted in the axis and which is closed on one side by a cover (5) and on the other side by a flange (6) through which a shaft (7) connected to the rotor ( 4), wherein the stator (2) is provided with at least two opposing sliding plates (8, 8 ') arranged in the grooves (9, 9') and pressed in the working cavity (3) to the periphery of the rotor (4), (2) at least one liquid inlet (10, 10 ') and at least one liquid outlet (11, 1 Γ) are arranged in the working cavity (3) between the slats (8, 8'), characterized in that the rotor (4) is provided with at least three rounded peaks (12, 12 ', 12) forming a curved envelope (13) corresponding to the internal curvature of the stator (2), wherein recesses (14, 14') are formed in the areas between the peaks (12, 12 ', 12) , 14 ”), and the arc length (L) of each rounded vertex (12,

-3 *

12 ', 12 ”) is equal to or greater than the arc length (I) of the stator inner surface (2) between the apex of the slat (8, 8) and the distal edge of the outlet (11, 1 Γ) lying in front of the slat (8, 8') direction of rotation of the rotor (4).

Hydraulic vane converter according to claim 1, characterized in that the rotor (4) is provided with more peaks (12, 12 ', 12 ") than three, and the stator (2) is provided with at least two pairs of opposing plates (8, 12, 12'). 8),

The hydraulic vane converter according to claim 1 or 2, characterized in that the curved envelope (13) of the rotor (4) is a circle, the tips (12, 12 ', 12 ”) of the rotor (4) have the shape of circular arcs, and the stator surface (2) is cylindrical,

A hydraulic vane converter according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the recesses (14, 14 ', 14 ") of the rotor (4) between the peaks (12, 12', 12") are formed by flat sections 15, provided with radii (R) at the points of connection to the apexes (12, 12 ', 12).