FI81179B - Vaetskeringpump. - Google Patents

Description

1 81179

Nesterengaspumppu Tämä keksintö liittyy nesterengaspumppuihin ja ka-vitaation ja siihen liittyvän käyttöäänen vähentämiseen 5 nesterengaspumpuissa, joissa on kartion muotoiset kanavat. Tarkemmin sanottuna kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen nesterengaspumppu.

Tyypillinen nesterengaspumppu, jossa on kartionmuo-toiset kanavat, esitetään Adamsin US-patentissa 3 289 918. 10 Vaikka Adamsin patentissa esitetyn tyyppisten pumppujen kanavat ovat itse asiassa katkaistun kartion muotoisia, kutsuvat alaan perehtyneet sellaisia kanavia yleensä kartion muotoisiksi , ja tuota terminologiaa käytetään myös joskus tässä.

15 Kavitaatiota esiintyy joskus kartion muotoisilla ka navilla varustetuissa nesterengaspumpuissa, erityisesti sellaisissa, jotka käyvät suurilla nopeuksilla ja/tai alhaisilla tulopaineilla (so. tulopaineen lähellä absoluuttisen paineen nollaa). Kavitaation uskotaan johtuvan neste-20 renkaan muodostavassa pumppausnesteessä (tavallisesti vedessä) olevien höyrykuplien äkillisestä luhistumisesta tai puhkeamisesta. Höyrykuplia saattaa myös muodostua pumpun tulopuolella ja kulkea pumpun puristuspuolella, jossa ne äkkiä luhistuvat, kun ne lähestyvät roottoria tai kanava-25 osaa. Höyrykuplia saattaa muodostua myös pumpun puristus-puolella, jossa pumppausneste lähestyy roottorin napaa sekä kanavaa, minkä vuoksi sen suunta äkkiä muuttuu. Näiden höyrykuplien äkillisen luhistumisen vaikutukset voivat kuulua pumpun ulkopuolelle ja niillä saattaa olla ei-toivottu 30 ja epämieluisa vaikutus pumpun käyttöääneen.

FI-hakemusjulkaisussa 399/73 on esitetty tekniikan tasoa oleva nesterengaspumppu.

Tämän keksinnön päämääränä on vähentää kaviotaatiota nesterengaspumpuissa, joiden kanavat ovat kartion muotoiset. 35 Tämän keksinnön toisena päämääränä on pienentää käyttöääntä nesterengaspumpuissa, joissa on kartion muotoi- 2 81179 set kanavat, pienentämällä pumpuissa kavitaatioon liittyvää ääntä.

Keksinnön nämä ja muut päämäärät saavutetaan keksinnön periaatteiden mukaan nesterengaspumpulla, jolle on tun-5 nusomaista, että pumppu käsittää toisen poistokanavan, joka on yhteydessä ensimmäiseen poistokanavaan sanotun kanava-osan välityksellä, jolloin toinen poistokanava on ensimmäisestä poistokanavasta erillään ja on sijoitettu roottorin pyörimissuunnassa kaltevan loppureunasegmentin taakse.

10 Keksinnön muut piirteet, sen luonne ja erilaiset edut käyvät ilmi selvemmin oheisesta piirustuksesta ja seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selityksestä.

Kuvio 1 on osittain leikattu pystykuva kuvaavasta, keksinnön periaatteiden mukaan valmistetusta, kaksivaihei-15 sesta nesterengaspumpusta, jossa on kartion muotoiset kanavat.

Kuvio 2 on poikkileikkauskuva otettuna pitkin kuvion 1 viivaa 2-2, kuitenkin niin, että pumpun roottori on ir-roitettu.

Kuvio 3 on perspektiivikuva kuvioiden 1 ja 2 pumpun 20 ensimmäisen vaiheen kanavaosasta.

Kuvio 4 on päätykuva kuvion 3 kanavaosasta.

Kuvio 5 on kuvioissa 3 ja 4 esitetyn kanavaosan katkaistun kartion muotoisen pinnan tasoprojektio.

Kuvioissa esitetty nesterengaspumppu on kaksivaihe-25 pumppu, jonka ensimmäinen vaihe 12 on oikealla kuviossa 1 ja toinen vaihe vasemmalla siinä kuviossa. Pumpattavaksi tarkoitettu höyry tai kaasu (jota tämän jälkeen yleistäen kutsutaan kaasuksi) tulee pumppuun tuloaukon 16 kautta ja kuljettuaan järjestyksessä ensimmäisen ja toisen vaiheen kaut-30 ta poistuu pumpun poistoaukon 18 kautta.

Pumpussa on yleisesti rengasmainen pesä 20, joka käsittää ensimmäisen vaiheen osan 22 ja toisen vaiheen osan 24. Pesään 20 on pyöritettävästi asennettu akseli 28 ja sille kiinteästi liitetty roottori 30. Roottorissa 30 on ensimmäisen 35 vaiheen osa 32, joka ulottuu rengasmaisesta päätykehärenkaas-ta 34 rengasmaisen välivaiheen kehärenkaaseen 36. Roottorissa 30 on myös toisen vaiheen osa 38, joka ulottuu väli- 3 81179 vaiheen kehärenkaasta 36 rengasmaiseen päätykehärenkaaseen 80. Kehän suunnassa toisistaan erillään olevat, säteittäi-sesti ulkonevat ensimmäisen vaiheen roottorin siivet 40 ulottuvat vaiheiden välisestä kehärenkaasta 36 päätykehä-5 renkaaseen 34. Kehän suunnassa toisistaan erillään olevat, säteittäisesti ulkonevat toisen vaiheen roottorin siivet 82 ulottuvat vaiheiden välisestä kehärenkaasta 36 päätykehärenkaaseen 80.

Lähellä päätykehärengasta 34 on roottorissa 30 en-10 simmäinen akselin 28 kanssa samankeskeisen katkaistun kartion muotoinen reikä. Katkaistun kartion muotoinen ensimmäisen vaiheen kanava 50 (jota joskus tässä mukavuussyistä kutsutaan kartion muotoiseksi kanavaksi 50), jatkuu tähän kanavaan akselin 28 ja roottorin 30 välissä. Kanava 50 on 15 kiinteästi liitetty ensimmäisen vaiheen päätyyn 60, joka vuorostaan on kiinteästi liitetty pesään 20. Laakeriasen-nelma 70 on kiinteästi liitetty päätyyn 60 kannattamaan pyöritettävästi akselia 28 lähellä pumpun ensimmäisen vaiheen päätä.

20 Lähellä päätykehärengasta 80 ulottuu toinen katkais tun kartion muotoinen kanava 90 roottorissa 30 olevaan toiseen katkaistun kartion muotoiseen reikään. Kanava 90 on samankeskinen akselin 28 kanssa ja asennettu kiinteästi toisen vaiheen päätyosalle 100, joka on vuorostaan asennettu 25 kiinteästi pesälle 20. Laakeriasennelma 110 on asennettu kiinteästi päätyosalle 100 kannattamaan pyöritettävästi akselia 28 lähellä pumpun toisen vaiheen päätä.

Pesän ensimmäisen vaiheen osa 22 on epäkeskinen ensimmäisen vaiheen roottoriosäan 32 nähden, ja pesän toisen 30 vaiheen osa 24 on samalla tavoin epäkeskinen toisen vaiheen roottoriosaan 38 nähden. Pesän 20 molemmat osat ovat osittain täynnä pumppausnestettä (tavallisesti vettä), niin että kun roottoria 30 pyöritetään, tarttuvat roottorin siivet pumppausnesteeseen ja saavat sen muodostamaan kiertävän 35 nesteen epäkeskisen renkaan pumpun kumpaankin vaiheeseen. Tämä neste lähenee akselia 28 ja etääntyy siitä syklisesti 4 81179 kummassakin vaiheessa kun roottori 30 pyörii. Kun neste etääntyy akselista, muodostaa sen seurauksena oleva paineen aleneminen viereisten roottorinsiipien välissä kaasun sisäänmenovyöhykkeen. Kun neste lähenee akselia muodostaa 5 sen seurauksena oleva paineen nousu viereisten roottorinsiipien välissä kaasunpuristusvyöhykkeen.

Ensimmäisen vaiheen kanavaosa 50 käsittää tulokana-van 52 kaasun päästämiseksi pumpun ensimmäisen vaiheen si-säänmenovyöhykkeeseen. Kanavaosa 50 käsittää myös poistoka-10 navan 56 kokoonpuristuneen kaasun päästämiseksi pois ensimmäisen vaiheen puristusvyöhykkeestä. Kaasu johdetaan tulo-aukosta 16 päätyosassa 60 olevan kanavan 64 ja kanavaosas-sa 50 olevan kanavan 54 kautta tulokanavaan 52. Poistokanavan 56 kautta poistuva kaasu johdetaan pois ensimmäisestä 15 vaiheesta kanavaosassa 50 olevan kanavan 58 ja päätyosassa 60 olevan kanavan 68 kautta. Tämä kaasu johdetaan ensimmäisen vaiheen päätyosasta 60 toisen vaiheen päätyosaan 100 vaiheiden välisen kanavan 26 (kuvio 2) kautta, joka muodostaa osan pesästä 20.

20 Toisen vaiheen kanavaosa 90 käsittää tulokanavan (ei esitetä) kaasun päästämiseksi pumpun toisen vaiheen sisäänmeno vyöhykkeeseen, sekä poistokanavan 96 kaasun päästämiseksi pois toisen vaiheen puristusvyöhykkeestä. Kaasu johdetaan vaiheiden välisestä kanavasta 26 toisen vaiheen 25 tulokanavaan päätyosassa 100 olevan kanavan 104 ja kanava-osassa 90 olevan kanavan 94 kautta. Toisen vaiheen poisto-aukon 96 kautta poistettu kaasu johdetaan poistoaukkoon 18 kanavaosassa 90 olevan kanavan ja päätyosassa 100 olevan kanavan 108 kautta.

30 Kuten on tavanomaista, kaksivaiheisissa nesterengas- pumpuissa, on ensimmäisen vaiheen poistopaine (joka on suunnilleen sama kuin toisen vaiheen tulopaine) huomattavasti suurempi kuin ensimmäisen vaiheen tulopaine, ja toisen vaiheen poistopaine on huomattavasti suurempi kuin toisen vai-35 heen tulopaine. Tyypillisessä tyhjöpumppuasennuksessa on esimerkiksi ensimmäisen vaiheen tulopaine lähellä nollaa 5 81179 absoluuttista painetta, toisen vaiheen poistopaine on ilmakehän paine ja vaiheiden välinen paine (so. ensimmäisen vaiheen poistopaine ja toisen vaiheen tulopaine) on näiden kahden paineen välillä.

5 Edellä selitetyn tyyppisissä pumpuissa esiintyy jos kus kavitaatiota, erityisesti pumpun ensimmäisessä vaiheessa, ja varsinkin lähellä ensimmäisen vaiheen poistokanavaa. Tähän kavitaatioon voi liittyä melko voimakas ääni.

On havaittu, että sekä kavitaatiota että siihen 10 liittyvää ääntä voidaan vähentää tai ne voidaan eliminoida lisäämällä sitä poistokanavaa, johon kavi^aatio liittyy (tavallisesti ensimmäisen vaiheen poistokanava 56 sen tyyppisissä kaksivaiheisissa pumpuissa, joka esitetään piirustuksissa ja jota edellä selitettiin) siten, että sijoite-15 taan toinen, suhteellisen pieni, apupoistokanava 130 juuri pääpoistokanavan loppureunan viereen.

Piirustuksisas esitetyssä pumppumallissa on poisto-kanavan 56 loppureunassa kaksi segmenttiä 120a ja 120b. Segmentti 120a on kalteva roottorin pyörimissuuntapistees-20 tä X (kuvio 5), joka on kanavaosan 50 ensimmäisessä, kehältään suhteellisen suuressa osassa, pisteeseen Y, joka on kanavaosan 50 toisessa, kehältään suhteellisen pienessä, osassa. Segmentti 120b on aksiaalinen (so. olennaisesti samantasoinen kuin roottorin 30 pyörintäakseli) ja kulkee 25 kanavaosan 50 toisessa, kehältään suhteellisen pienessä, osassa olevasta pisteestä Y kanavaosan 50 kolmannessa, kehältään vieläkin pienemmässä, osassa olevaan pisteeseen Z. Tämän keksinnön apupoistokanava 130 sijoitetaan mieluummin kanavaosan 50 pinnan sille alueelle, jota rajoittavat 30 (1) kalteva loppusegmentti 120a, (2) kanavaosan ensimmäinen suhteellisen suuri kehä, joka kulkee pisteen X kautta ja (3) viiva, joka sattuu yhteen aksiaalisen loppureunasegmentin 120b kanssa. Vielä mieluummin on apupoistokanava 130 pitkittäisrako, joka on olennaisesti kaltevan loppureuna-35 segmentin 120b suuntainen. Kaikkein mieluiten ulottuu apu-poistokanavan 13 muodostava rako 130 kanavaosan 50 yllä- 6 81179 mainittuun viivaan, joka sattuu yhteen aksiaalisen loppu-reunasegmentin 120b kanssa. Piirustuksissa esitetään tämä kaikkein suosituin suoritusmuoto.

Vaikka siinä nimenomaisessa suoritusmuodossa, joka 5 esitetään piirustuksissa, käytetään vain yhtä apupoistoka-navaa 130, voidaan haluttaessa käyttää useampia sellaisia kanavia. Raon muotoinen kanava 130 voidaan esimerkiksi korvata sarjalla pyöreitä reikiä tai kahdella tai useammalla pitkittäisraolla, jotka ovat raon 130 suuntaisia ja jotka 10 on sijoitettu joko peräkkäin tai rinnakkain.

Tämän keksinnön apupoistokanava 130 on mieluummin suoraan yhteydessä kanavaosan 50 poistokanavaan 58. Apupoistokanava 130 on ensi sijassa kaasun poistokanava, vaikka tyypillisesti poistuu kanavan 130 kautta myös jonkin 15 verran liikaa pumppausnestettä. On todettu, että apupoistokanava 130 vähentää merkittävästi kavitaatiota ja siihen liittyvää ääntä kartiomaisilla kanavilla varustetuissa nes-terengaspumpuissa.

Vaikka keksintöä on kuvattu sen sovellutuksena kar-20 tiomaisilla kanavilla varustettujen nesterengaspumppujen ensimmäisessä vaiheessa, on selvää, että keksintöä voidaan yhtä hyvin käyttää muissa kartiomaisilla kanavilla varustetuissa nesterengaspumppumalleissa, kuten kartiomaisilla kanavilla varustetuissa yksivaiheisissa nesterengaspumpuissa. 25 Esimerkiksi tätä keksintöä käyttävä kartiomaisilla kanavilla varustettu yksivaiheinen nesterengaspumppu voidaan konstruoida jättämällä pois toinen vaihe piirustuksissa esitetystä ja edellä selitetystä pumpusta.

Claims (5)

7 81179

1. Nesterengaspumppu, joka käsittää rengasmaisen pesän (20) , pesään pyöritettävästä asennetun roottorin 5 (30), jossa on roottorin akselin kanssa samankeskinen katkaistun kartion muotoinen reikä, sekä reikään sijoitettu ja pesän suhteen kiinteästi asennettu katkaistun kartion muotoinen kanavaosa (50), joka käsittää ensimmäisen poistokanavan (56), jonka loppureunassa (120) on segraent-10 ti (120a), joka on kalteva roottorin pyörimissuuntaan ka-navaosan ensimmäisestä, kehältään suhteellisen suuresta osasta kanavaosan toiseen, kehältään suhteellisen pieneen, osaan, tunnettu siitä, että pumppu käsittää toisen poistokanavan (130), joka on yhteydessä ensimmäiseen pois-15 tokanavaan (56) sanotun kanavaosan (50) välityksellä, jolloin toinen poistokanava (130) on ensimmäisestä poistokanavasta erillään ja on sijoitettu roottorin pyörimissuunnassa kaltevan loppureunasegmentin (120a) taakse.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesterengaspumppu, 20 tunnettu siitä, että toinen poistokanava (130) on pitkittäisrako, joka on olennaisesti kaltevan loppureunasegmentin (120a) suuntainen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen nesterengaspumppu, tunnettu siitä, että pitkittäisrako on suunnilleen 25 yhtä pitkä kuin kalteva loppureunasegmentti (120a).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen nesterengaspumppu, tunnettu siitä, että toinen poistokanava (130) on sijoitettu kanavaosan sille alueelle, jota rajoittavat a) kalteva loppureunasegmentti (120a), 30 b) kanavaosan ensimmäinen, kehältään suhteellisen suuri, osa ja c) viiva (YZ), joka sattuu yhteen aksiaalisen loppureunasegmentin (120b) kanssa, joka on olennaisesti samantasoinen roottorin akselin kanssa, ja joka ulottuu kaltevan loppureunasegmentin (120a) lopusta kanavaosan (50) toises-35 sa kehältään suhteellisen pienessä, osassa, kanavaosan kolmanteen, kehältään vieläkin pienempään osaan. β 81179

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen nesterengas-pumppu, tunnettu siitä, että rako (130) ulottuu kanavaosan (50) ensimmäisestä, kehältään suhteellisen suuresta, osasta viivaan (yz), joka sattuu yhteen aksiaa-5 lisen loppureunasegmentin (120b) kanssa. 9 81179