NO116931B - - Google Patents

Description

Anordning ved roterende pumper, motorer og lignende maskiner for fluider.

Foreliggende oppfinnelse angår roterende pumper, motorer og lignende maskiner for fluider, hvilke maskiner i det følg-ende er gitt fellesbetegnelsen «pumper». Disse omfatter et hus i hvilke en pumperotor med pumpeskovler og en tetningsrotor er anordnet på parallelle aksler hvilen-de i lågere og giret sammen på sådan måte at de roterer i motsatte retninger i sylindriske rom i huset, som har en for rommene felles langsgående åpning, slik at pumpeskovlene kan tre inn i tilsvarende slisser i tetningsrotoren uten tetningsanlegg mot denne. Pumpeskovlene stikker aksialt frem fra pumperotoren og danner tetning mot huset. På grunn av at skovlene ikke tetter mot slissene i tetterotoren, opptas alltid det hovedsakelige dreiemoment av pumperotoren i motsetning til tannhjulspumper eller andre kjente rotorpumper av annen art, hvor hovedrotorens skovler tetter mot tetterotoren eller mot tetterotorens slisser hvorved dreiemomentet veksler fra den ene til den andre av de samvirkende rotorer. Da de samvirkende rotorer er giret sammen, betyr dette en hurtig veksling av dreiemomentet i girene under rotasjon med derav følgende ulemper såsom vibrasjon, slitasje, støy og redusert effektivitet. Ved slike kjente konstruksjoner hvor hovedrotorens skovler tetter mot tetterotoren eller mot tetterotorens slisser, er det av vesentlig betydning å anordne avløpskanaler for det fluidum som innesluttes eller innesper-res i slissene under gang av pumpen fordi slissenes volum minskes eller økes etter at skovlene tetter mot slissene. Men på grunn av vanskeligheter ved synkronisering av tetning og åpning av avløpskanalene i re-lasjon til pumpeskovlenes tetning og åpning mot slissene, kan det oppstå skadelige overtrykk i tetningsrotorenes slisser, like-ledes kan det i slissene oppstå for stort vakuum, og slike vekslinger av for høyt

trykk eller for høyt vakuum i slissene kan

forårsake lignende ulemper som ovenfor anført, såsom vibrasjon, slitasje, støy og redusert effektivitet.

Ved en annen kjent type av pumper hvor skovlene ikke tetter mot slissene i

tetterotoren var det tidligere vanlig å ut-føre slissene i tetterotoren så store i forhold til skovlene at det blir rikelig klaring

mellom skovlen og kanten av slissen (og

mellom skovlen og huset ved kanten av slissen) når skovlen trer inn i eller forlater slissen, slik at hele eller en vesentlig del av fluidet som forskyves av skovlene må passere klaringene rundt endene og/eller sidene av skovlen mellom bladet og kanten av slissene for å tre inn i eller ut av slissene. Denne tilleggsklaring er imidlertid uheldig, da den særlig har tilbøyelighet til å begrense pumpens ytelse. Reduksjon av

klaringen har tilfølge vibrasjoner som be-grenser hastigheten og dermed ytelsen av pumpen.

En av hensiktene med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en pumpe som er således konstruert at den med en gitt stør-reise gir forholdsvis store ytelser, uten utilbørlig øking i vibrasjon eller slitasje, samt gjøre det mulig å bygge større pumper.

I pumper av denne type er det foreslått å anordne en rekke slisser i tetningsrotoren for å oppta pumperotorens skovler" og for å skaffe begrenset forbindelse mellom de forskjellige slisser for at de hydrostatiske trykk som virker på tetningsrotoren kan utjevnes, hvilket er en, fordel. Forslaget omfatter også anordningen av utsparinger i huset for tetningsrotoren, slik at når de pådras fluidum med riktig trykk, så vil de bevirke en utjevning av de hydrostatiske krefter på tetningsrotoren, og tilførselen til disse utsparinger sikres gjennom små kommuniserende slisser når pumperotorens skovler trer inn i eller ut av slissene, eller (som ved en utførelse av forslaget) gjennom små kanaler som står i forbindelse med pumpens inn- og utløp. En slik anordning til å forbedre den hydrostatiske likevekt er benyttet i enkelte utførelser av foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen går ut på å skaffe pumper av denne type konstruert og anordnet på sådan måte at . en vesentlig del av det fluidum som fortrenges når pumperotorens skovler trer inn i og ut av tetningsrotorens slisser, føres forbi, klaringene mellom tetningsrotorens slisser og skovlene, så hele eller en vesentlig del av det fortrengte fluidum ikke behøver å passere gjennom klaringene rundt endene eller sidene av skovlene, idet pumperotorens skovler når de er i slissene alltid befinner seg innenfor tetningsrotorens omkrets før forbipassasjen lukkes resp. åpnes. Man vil forstå at jo mindre hastigheten og jo større pumpen er, desto større er kravet til bare en liten klaring mellom skovlene og huset like ved det sted hvor skovlene trer inn i eller ut av slissene, såvel som mellom skovlene og selve tetningsrotoren. Uttrykket «kanten av tetningsrotorens sliss» betegner derfor her ikke bare partiet av tetningsrotoren ved kanten av slissen, men også de partier av huset som støter opp til den når skovlen trer inn i eller ut av slissen.

En anordning ved rotorende oumner. motorer eller lignende maskiner for fluider, omfattende pumperotor med skovler og minst én tetningsrotor som tjener til å danne tetning mellom pumpens innløp 02 utløp, idet tetningsrotoren er forsynt med minst én sliss av tilstrekkelig størrelse til å unngå kontakt mellom skovlene og slissen® vegger når skovlene trer inn i og ut av slissen, er i henhold til et vesentlig trekk ved oppfinnelsen karakterisert ved at der er anordnet en sådan forbipassasje for å tilveiebringe fluidumkommunikasjon mellom slissen og vekselvis pumpens innløp og utløp at det fluidum som fortrenges når skovlene trer inn i og ut av slissen i det vesentlige ikke reverseres, men får relativt fritt løp i hovedstrømmens retning.

I pumpehuset er der hensiktsmessig anordnet kanaler som tillater at fluidum som fortrenges når skovlene trer inn i eller ut av slissene kan strømme aksialt gjennom slissenes ender.

Oppfinnelsen omfatter videre at minst to slisser er beliggende symmetrisk rundt tetningsrotorens omkrets og at forbiledningskanalene i rotoren omfatter kanaler som forbinder hver enkelt av disse slisser med en eller flere av de andre, og videre ved kanaler i huset som kompletterer en forbiledning for fortrengt fluidum når skovlene trer inn i eller ut av hver enkelt sliss, og som gjennom en eller flere slisser står i forbindelse med pumpens inn og/ eller utløp.

Eksempler på oppfinnelsens utførelse er beskrevet i det følgende under henvis-ning til tegningen. Fig. 1 er et skjematisk tverrsnitt etter linjen A—B i fig. 2 og viser prinsippet for en pumperotor og tetningsrotor med ra-dialt utbalansert fluidumtrykk. Tetningsrotorene inntar her tetningsstilling og to av pumperotorens skovler befinner seg i pumpestilling mens to andre skovler inntar en uvirksom stilling. Fig. 2 er et horisontalsnitt etter linjen C—D i fig. 1 og viser prinsippet for pumperotor og tetningsrotorer med aksialt utbalansert trykk. Fig, 3 er et snitt etter linjen E—F i fig. 1 og viser pumperotorens skovler i stilling i de ringformede renner i pumpehuset. Fig. 4 er en del av et til snittet i fig. 1 svarende snitt som viser en av tetningsrotorene i en fase av den skovelmottagende stilling når pumperotoren roterer mot urviseren, eller av den skoveluttredende stilling når pumperotoren roterer med urviseren. Fig. 5 er et detalj snitt som viser en konstruksjon av et metallrotorblad bekledd med plast. Fig. 6 er et snitt etter linjen G—H i fig. 7 og viser en endret konstruksjon av forbiledningskanalene og med bare en tetningsrotor som er anordnet radielt i forhold til pumperotoren. Fig. 7 er et snitt etter linjen J—K i

fig. 6.

Fig. 8 er en del av snittet G—H i fig. 7 og viser rotorene i en annen stilling enn i fig. 6. Fig. 9 er et snitt etter linjen L—M i fig. 10 og viser en endret utførelse av tetningsrotoren. Fig. 10 er et snitt etter linjen N—O i fig. 9.

I den i fig. 1 til 4 viste utførelse betegner 1 pumpehuset som består av to deler som er skrudd sammen med flatene 2 mot hverandre. Aksial regulering for tilpassing til rotoren fåes ved hjelp av pakning som kan legges inn mellom de to deler.

Akselen for pumperotoren 3 hviler i lågere 4 i huset 1. Disse lågere kan oppta både aksial og radial belastning, og de kan stilles inn aksialt ved hjelp av regulerings-ringer 5, så rotoren 3 kan løpe med tett passning, men uten direkte metallisk kontakt med pumpestatorens flater 6. Rotorskovlene 7 er rektangulære og stikker frem aksialt på begge sider av rotoren 3 ved dennes omkrets. Rotorskovlene er like såvel i lengde som i radiell bredde.

Skovlene 7 er anordnet til å løpe i ringformede renner 8 i de to halvdeler av huset 1 og rennene har aksialt den samme rektangulære form som skovlene 7 og skovlene og rennene har en tettløpende passning.

Den indre og den ytre omkrets av den ringformede renne 8 har samme akse som hovedrotorakselen 20.

I det viste eksempel er det anordnet fire rotorskovler, men et hvilket som helst annet passende antall kan selvsagt brukes.

Det minste antall av skovler må være tilstrekkelig til under hele omdreiningen av rotoren å tette mellom innløpsportene 10 og utløpsportene 11. Tetningsrotor ene 12 og 13 er anbrakt parvis på aksler 18 og 19 i sylindriske rom i huset 1 på begge sider av veggen 9, som er beliggende på samme plan og i flukt med sidene på hovedroto-ren 3. Ved denne anordning blir tetningsrotorene 12 og 13 utbalansert aksialt.

De parvis anordnede tetningsrotorer 12 og 13 skjærer delvis inn i sidene på hoved-rotoren 3 — som vist ved 25 og 26 — for å gi plass for skovlene 7 til å tre inn i tetningsrotor enes skovelmottagende slisser 21, 22 og 23, 24 mellom tetningssektorene 25. 26 og akselnavene på tetningsrotorene 12 og 13.

Akslene 18 og 19 hviler i lågere 14 og 15 anbrakt i lagerholdere 16 og 17. Disse holdere er fast anbrakt i huset 1 og er still-bare aksialt for å skaffe riktig aksial tetning for tetningsrotorene. Akslene 18 og 19 for disse er parallelle med akselen 20 for skovelrotoren og de tre aksler er sammen-giret — 33, 34 og 33, 35 — på passende måte slik at skovlene 7 samvirker i slissene 21, 22, 23, og 24 i tetningsrotorene 12 og 13 når skovelrotoren og tetningsrotorene roterer og skovlene 7, idet de følger den helt opp-trukne pil i fig. 1 og 4, passerer fra trykk-siden, tvers over portsektoren 11, via tetningssektorene 25, 26 og slisser i tetningsrotorene. Bredden av de bladopptagende slisser 21, 22 og 23, 24 er mindre enn bredden av tetningssektorene 25 og 26 for å hindre forbindelse mellom portene 40 og 41. For å hindre overdreven stenging og vakuum av fluidet når skovlene 7 trer inn i og ut av slissene i tetningsrotorene, så er disse gjort hule med kanaler 27, 28 og inn-løps- og utløpsportene 29, 30 kommunise-rer med pumpens innløps- og utløpskanaler 10 resp. 11. Tetningsrotorenes lågere kan reguleres for aksial og radial klaring ved hjelp av endedeksler 31 og reguleringsrln-ger 32. Tannhjulene 33, 34 og 35 løper i et helt lukket rom 36.

En pakning 37 er anbrakt for å hindre fluidumlekkasje fra pumpehuset hvor pumpeakselen 20 stikker ut av huset. En liknende pakning 38 er vist med strekede linjer ved pumpehusets motsatte side.

Snittet i fig. 5 viser en metallskovl 7 kledd med et passende plastmaterial 7a på de sider av skovlen som vender mot de me-talliske flater i de ringformede renner 8 i huset 1. Herved hindres slitasje av rennene på grunn av unøyaktig tilpassing av pumperotoren i huset 1 eller på grunn av slitasje i lagrene 4, og dessuten lettes tilveie-bringelsen av en minste klaring mellom skovlene og den ringformede renne uten risiko for at den ringformede rennes flater skal skades. Denne skovlkonstruksjon tjener således til oppnåelse av maksimal pumpeeffekt.

Som det fremgår danner kanalene 27, 28 i de hule tetnings-rotorer 12, 13 og kanalene 29, 30 forbiledninger som kortslut-ter klaringene rundt endene og sidene av skovlene 7 slik at når disse trer inn i eller ut av slissene 21, 22 eller 23, 24 så vil en vesentlig del av det fortrengte fluidum strømme gjennom forbiledningene i stedet for rundt bladene. Hvis pumperotoren 3 roterer mot urviseren så vil den pumpede væske følge retningen av de helt opptruk-ne piler, som viser at fluidet suges inn i pumpen gjennom kanalene 10 og pumpes ut gjennom de ringformede pumperenner 8, idet fluidet hindres i å strømme tilbake til kanalene 10 av tetningsrotorene 12. 13 og trykkes ut av pumpen gjennom utløps-kanalene 11. For å minske risikoen for radial ubalanse av tetningsrotorene 12, 13 er portene 40, 41 gjort så små som mulig, men tilstrekkelig store til at skovlene 7 kan gå

gjennom. Når skovlene 7 går fra portene 40 til portene 41 så føres den tilsvarende omkretssliss i tetningisrotoren i stilling av tannhjulene 33, 34, 35 slik at skovlene 7

kan passere fra porten 40 til porten 41 eller fra porten 41 til porten 40 uten å berøre begrensningene av slissene 22, 23 eller 21,

24. Når skovlene 7 passerer porten 40 og inn i slissen 22, fig. 4, så kan trykkvæsken gå gjennom kanalen 27 og 28 i tetningsro-

torene 12 og 13 og ut gjennom kanalen 30

i huset 1 og forene seg med væskestrøm-

men fra kanalene 11 ved hjelp av ikke viste utvendige rør. Herved hindres at væske-

strømmen sperres i portene 40. Når skov-

lene 7 trer ut av slissene 22, 23 eller 21, 24

i tetningsrotorene 12, 13 og forbi portene 41. fig. 1 og 4, unngår man overdrevet va-

kuum fordi den nøytrale væske gjennom kanalene 27, 28 i tetningsrotorene kan su-

ges fra kanalene 29, som med1 utvendiee rørledninger står i forbindelse med hoved-

su<g>ekanalene 10. Kanalene 30 og 29 er an-

ordnet diametralt og symmetrisk nå mot-

satte sider av portene 40, 41. De flater av tetningsrotorene 12, 13 som er utsatt for radialtrykk gjennom portene 40 og 30 eller 29 og 41 vil derfor være like store. Slissene 21, 22 og 23, 24 på omkretsen av de to tet-

ningsrotorer 12, 13 ligger altså diametralt og symmetrisk overfor hverandre, hvorved det radiale trykk mot tetningsrotorene 12.

13 av trykkfluidet fra portene 40 og 30 eller

29 og 41 blir utlignet. Tetningsrotorenes aksler 18, 19 løper med lagerklaring i bor-

inger 42, 43.

På grunn av vanskeligheten ved å hol-

de hovedakselens pakning tett mot høve trvkk er det anordnet forbindelseskanaler 50. 51 mellom hovedlagerrommene oe tann-

hiulsrommet 36.som på sin side sriennom kanalen 54, flg. 2, er forbundet med en ikke vist ekspansionstank. eller med rmmpens sugeside. Normalt behøver bare den ene ende av hovedakselen 20 å stikke ut <g>ien-

nom husets 1 vegg. men hvis så dnskes kan denne aksel også stikke frem Då begge si-

der av pumpen, som vist med hele og stre-

kede linier i fig. 2. Aksial utbalansering av rmmperotoren kan sikres ytterli<g>ere ved hielD av hull 52 gjennom rotoren 3 mellom skovlene 7 hvorved de ringformede skovel-

renner nå begge sider av rotoren 7 blir satt i forbindelse med hverandre slik at trykket på begge sider av rotoren blir likt. Derved unngår man uievnt aksialtrvkk, som kan skyldes forskjell i lekkasie forbi skovlenes kanter eller mellom rotoren 3 og huset i trvkkrommene 8.

Ved den i fig. 6 til 9 viste endrede ut-

førelse er det fra det uvirksomme område 60 (fig. 6) anordnet en forbiledning som

går gjennom åpningen 41 (fig. 8), en port

61 (fig. 6) i endeflaten av tetningsrotorens

rom og ut gjennom en kanal 63 (fig. 6) som fører til hovedkanalen 10. På liknende må-

te er det fra hovedkanalen 11 anordnet en forbiledning som går gjennom en kanal 64,

en port 65, åpningen 40 og ut i det uvirk-

somme område 66 (fig. 6). Den del 67 (fig.

8) av pumperotorens hus, som ligger mel-

lom portene 61 og 65, er gjort så meget bredere enn slissene 21, 22 i tetningsroto-

ren 12 at tetningen gjennom hele omdrei-

ningen av tetningsrotoren 12 lettes. Kana-

len 10 og forbiledningskanalen 63 kan ut-

føres som en kanal, hvis styrken av mate-

rialet i huset tillater det, og kanalen 11 og 64 kan også kombineres på samme måte.

Forbiledningens porter 61. 65 har sam-

me radiale dybde som skovelutsparingene 22. 21 (fig. 6) og disse porter er slik anord-

net at deres indre partier 68 (fig. 8) åpnes og/eller lukkes før den ytre del (69) åpnes og/eller lukkes.

Når skovlene 7 (fig. 6) passerer åpnin-

gen 41 og trer inn i slissen 22, så kan flui-

det foran skovlen og den volumetriske flui-dumfortrengning forårsaket av skovlen 7

mår den trer inn i slissen 22, ledes forholds-

vis fritt forbi gjennom porten 61 og kana-

len 63 og ut i hovedkanalen 10. i stedet for å være nødt til å passere rundt skovlen 7,

og på denne måte hindres at fluidet sten-

ges inne i porten 41 og slissen 22. Når skov-

len 7 trer ut av slissen 22 suges fluidet for-

holdsvis fritt fra kanalen 10 gjennom ka-

nalen 63 og ut gjennom kanalen 61 og fyl-

ler rennen bak skovlen 7, hvorved1 hindres kavitasion og dannelsen av et overdrevet lavtrykksområde bak skovlen.

Fig. 9 og 10 viser en annen endret kon-

struksjon, hvor de hule partier av tetnings-

rotoren er utstyrt med tetningsflenser 70

med endeklaringer 71 for skovlene i slisse-

ne 21, 22. På denne måte kan tetningsroto-

ren ha en bred klaring 72 fra huset 1. Forbiledningskanalene 29, 30 i fig. 9 og 10 er også vist i fig. 1 og 4.

Eri kanal 73 (flg. 9) er anordnet i tet-

ningsrotoren 12 og danner forbindelse ba-

re mellom slissene 21 og 22 for å sikre jevnt trykk på begge sider av tetnin<g>sveggen 9

hvis lekkasjen skulle bli forskjellig mellom de aksiale sider på tetningsveggen 9 og de tett tilsluttende aksiale flater på tetnings-

rotoren 12.

Claims (10)

1. Anordning ved roterende pumper, motorer eller lignende maskiner for fluider, omfattende pumperotor med skovler og minst én tetningsrotor som tjener til å danne tetning mellom pumpens innløp og utløp, idet tetningsrotoren er forsynt med minst én sliss av tilstrekkelig størrelse til å unngå kontakt med skovlene og slissens vegger når skovlene trer inn i og ut av slissen, karakterisert ved at der er anordnet en sådan forbipassasje for å tilveiebringe fluidumkommunikasjon mellom slissen og vekselvis pumpens innløp og ut-løp at det fluidum som fortrenges når skovlene trer inn i og ut av slissen i det vesentlige ikke reverseres, men får relativt fritt løp i hovedstrømmens retning.

2. Anordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at det i pumpehuset er anordnet kanaler som tillater at fluidum som fortrenges når skovlene trer inn i eller ut av slissene kan strømme aksialt gjennom slissenes ender.

3. Anordning som angitt i påstand 1, hvor minst to slisser er beliggende symmetrisk rundt tetningsrotorens omkrets og forbiledningskanalene i rotoren omfatter kanaler som forbinder hver enkelt av disse slisser med en eller flere av de andre, karakterisert ve di kanaler i huset, som kompletterer en forbiledning for fortrengt fluidum når skovlene trer inn i eller ut av hver enkelt sliss, og som gjennom en eller flere slisser står i forbindelse med pumpens inn- og/eller utløp.

4. Anordning som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at forbiledningsåpninger (61, 65) strekker seg omtrent til den radiale dybde av slissene (21, 22 og 23, 24) i tetningsrotorene (13, 12), og at de nevnte forbiledningsåpninger er forbundet med pumpens innløp og utløp på den ene side og med pumpekammeret (8) på den annen side, henholdsvis gjennom åpningene (41 og 40).

5. Anordning som angitt i påstand 1 eller 4. karakterisert ved at for-biledningsåpningene (61, 65) er anordnet på en sådan måte at deres indre del (68) åpnes og/eller lukkes før den ytre del (69) og/eller lukkes.

6. Anordning som angitt i påstand 1, 4 eller 5, karakterisert ved at forbiledningsåpninger for vesentlig aksial strømning av fluidum er anordnet i pumpehuset på en sådan måte at de korrespon-derer med en eller flere slisser samtidig for strømning av fluidum i den ene eller begge aksiale retninger, når skovlene trer inn i og ut av slissen.

7. Anordning som angitt i en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at de forbindelsesåpninger i pumpehuset (29—30) som er anordnet for strømning av fluidum mellom en eller flere av slissene i tetningsrotoren og pumpens innløp og/eller utløp, er anordnet diametralt og/eller symmetrisk i forhold til de åpninger (40—41) i pumpehuset som skovlene passerer for å tre inn i og ut av slissene, således at der fås størst mulig åpning for fri strømning gjennom forbiledningskanalene av det fluidum som fortrenges når skovlene trer inn i og ut av slissene.

8. Anordning som angitt i en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at radiale og aksiale forbi-ledningskanaler er anordnet til å sam-virke for å avlede fluidum fra eller lede fluidum til slissene når skovlene trer inn i og ut av disse.

9. Anordning som angitt i påstand 1 eller følgende, karakterisert ved at forbipassasjen er anordnet til å tre i virksomhet før rotorskovlene helt eller delvis innesperrer fluidet i rommet eller rommene (60, 66) mellom skovlene, tetningsrotoren og pumpehuset når skovlene nærmer seg eller beveger seg bort fra slissene (40, 41) i pumpehuset.

10. Anordning som angitt i en hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at skovlene er belagt med plastmateriale på de sider som vender mot veggene i rennene.