NO332797B1 - Pumpe - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen omfatter en pumpe med en rotor (10) med vingeplater (12a, 12b, ...) innrettet til å løpe med endekanter (17a1, 17a2, 17b1, 17b2, ...) mot en slett innerflate (2) i deres fulle høyde i et rotorhus (1) med bunnflate (15) og lokk (16) og utstyrt med et innløp (7) og et utløp (6), hvor rotoren (10) er anordnet på en aksel (9) hovedsakelig eksentrisk i forhold til rotorhusets (1) innerflate (2) hvor det nye og kjennetegnende er at hver vingeplate (12a, 12b, ...) er innrettet til å løpe i hver sin diametrale spalte (141, 142, ...) i rotoren (10), at hver vingeplate (12a,12b, ...) trekker seg fra endekant (17a1, 17b1, ...) til en motsatt endekant (17a2, 17b2, ...) i det vesentlige over rotorhusets hele innerdiameter (Ø) mellom motstående sider av innerflaten (2) for alle rotasjonsvinkler av rotoren (10), og hvor rotorhuset (1) er ikke-sirkulært.

Description

Pumpe

Oppfinnelsen angår en pumpe for bruk til pumping av de fleste pumpbare stoffer/materialer ved hjelp av roterende vinger i et pumpehus. Stoffet som skal pumpes kan være i ren form eller en blanding av flere stoffer og flere aggregattilstander så som faste partikler, flytende stoffer og stoffer i gassform.

Kjente problemer med pumper er slitasje/kavitasjon i pumpehuset samt at pumpen mister pumpeeffekten dersom det forekommer avbrudd i tilførselen av det pumpede stoffet.

Kjent teknikk på området

WO90/14518A1 omfatter en rotasjonsmaskin med vinger som stikker ut fra en rotor. Pumpehuset er halvsylindrisk og rotoren er montert med aksen til side for pumpehusets senter. Et antall blader strekker seg fra en aksel i rotoren og ut mot husets innervegg. Bladene har tapper på hver ende som passer inn i spor i rotasjonsmaskinens endevegger og tvangsstyrer vingenes vandring.

US2443994A omfatter en også en rotasjonsmaskin med vinger utstyrt med styretapper. Pumpehuset er sirkulært og pumpens rotor er plassert med akse utenfor senter av pumpehuset. Vingene strekker seg fra en kjerne i aksen og ut mot pumpehusets innervegg. Tvangsstyring av vingene medfører kontinuerlig kontakt med innerveggen av pumpehuset.

DE3108819A1 omfatter en tilsvarende rotasjonsmaskin med sirkulært hus, vinger som strekker seg over mindre enn radien av pumpehuset og tvangsstyres f.eks. ved hjelp av styrespor eller magnetisme.

GB262344A omfatter en rotasjonsmaskin bestående av et sirkulært eller ovalt pumpehus og et antall vinger som tvangsstyres med stempel- og eller fjæranordninger slik at kontinuerlig kontakt med pumpehusets innervegg opprettholdes.

Felles for alle disse er at de består av pumpeblader eller vinger som har en utstrekning mindre enn radien av pumpehuset. Pumpene har også mange bevegelige deler.

US2495771A beskriver en rotasjonspumpe med vingeplater i et urundt pumpehus formet med 4 ulike radier. Vingeplatene er montert, slik at de kan oscillere, i en rotor som er eksentrisk montert. Vingeplatenes utstrekning er mindre enn den største diameter innvendig i pumpehuset. Rotorkroppens radius er i en sektor av pumpehuset identisk med den ene av pumpehusets radier og utgjør en tetningssone.

US2352941A og GB534510 beskriver en rotasjonspumpe med vingeplater i et urundt pumpehus. Vingeplatene er montert, slik at de kan oscillere, i en rotor som er eksentrisk montert. Rotorkroppens radius er i det minste i en sektor av pumpehuset identisk med pumpehusets radius og utgjør en tetningssone. Pumpehuset kan ha utførelser med ulik urund form, formet ved 2 ulike radier, eller varierende radier som i en archimedes spiral men i en sektor av pumpehuset er rotorkroppens radius identisk med radien i denne sektoren og utgjør på denne måte en tetningssone.

WO97/04216A1 beskriver en rotasjonsmaskin for bruk som motor eller pumpe med to vingeplater som løper i full diameter av et urundt pumpehus. Husets innvendige form er dannet av to sektorer med konstant radius og to sektorer med varierende radius som forbinder sektorene med konstant radius. For sektoren med minste radius har lik radius som akselkroppens radius og utgjør en tetningssone.

GB1013801A viser en rotasjonspumpe med i det minste 2 vingeplater med begrenset glidning i en akse med spalte. I tillegg er pumpen utstyrt med en roterende hylse med åpninger.

Kort sammendrag

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter en pumpe med en rotor (10) med vingeplater (12a, 12b, ...) innrettet til å løpe med endekanter (17al, 17a2, 17bl, 17b2, ...) mot en slett innerflate (2) i deres fulle høyde i et rotorhus (1) med bunnflate (15) og lokk (16) og utstyrt med et innløp (7) og et utløp (6),hvor rotoren (10) er anordnet på en aksel (9) hovedsakelig eksentrisk i forhold til rotorhusets (1) innerflate (2) hvor hver vingeplate (12a, 12b, ...)er innrettet til å løpe i hver sin diametrale spalte (141,142..) i rotoren (10), at hver vingeplate (12a,12b,...) trekker seg fra endekant (17al, 17bl..) til en motsatt endekant (17a2, 17b2...) i det vesentlige over rotorhusets hele innerdiameter (0) mellom motstående sider av innerflaten (2) for alle rotasjonsvinkler av rotoren (10), og hvor rotorhuset (1) er ikke-sirkulært og hvor en radius (R) fra rotorens (10) sentrum til innerflaten (2) øker fra en grunnradius (R0) med en gitt rate (DeltaR) per buelengde regnet fra et toppunkt (T) inntil 180 grader fra toppunktet (T) og avtar med tilsvarende rate videre for økende buelengde tilbake til toppunktet (T).

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er vist i de underordnede krav.

Figurer

Fig. 1 er et perspektivriss av et pumpehus med en rotor med aksling og vingespalter og to vingeplater i følge oppfinnelsen. Fig. 2a er et frontriss av en vingeplate med styretapper og utsparinger

Fig. 2b viser en vingeplate i perspektivriss

Fig. 2c viser to vingeplater i inngrep med hverandre

Fig. 2d viser de to vingeplatene i inngrep med hverandre plassert

i rotorens vingespalter.

Fig. 3 er et enderiss av rotorhuset i følge oppfinnelsen, med styrespor for styretappene og hull for aksel, og perspektivriss av et tomt pumpehus uten hverken rotor, aksling eller vingeplater. Fig. 4a er et enderiss av en rotor i følge oppfinnelsen med diametrale spalter for plassering av vingeplater. Fig. 4b er et sideriss av rotoren med aksling og en diametral spalte. Fig. 4c er et perspektivriss av rotoren med aksling og diametrale spalter. Fig. 5 er et perspektivriss av et lokk med styrespor i følge en utførelse av oppfinnelsen Fig. 6 er et lengdesnitt av en utførelse av oppfinnelsen gjennom rotoraksel, hus og vingeplate med styretapper i inngrep i styrespor. Merk at lokket ikke er vist her. Fig. 7 er perspektivriss av manifolder for innløp og utløp for en utførelse av oppfinnelsen.

Komponert ti i s te

1- Hus

2- Innvendig sylinderoverflate

3- Ytterflate av styrespor.

4- Innerflate av styrespor.

5- Hull for akselen (9) til rotoren.

6- Utløp for det pumpede medium.

7- Innløp for det pumpede medium.

8- Styrespor i bunnen (15) og lokk(16) der vingeplatene(12a, 12b...) blir tvangsstyrt

9- Rotorens aksel

10- Rotor m rotorspalter (14a, 14b...)

11- Styretapper på vingeplatene

12a, 12b... Vingeplater

13a, 13b... Vingeutsparing

141, 142... Spalter i rotoren for vingeplater

15- Bunnflate

16- Lokk

17al, 17a2, 17bl, 17b2 ... Endekant

Utførelser av oppfinnelsen

En utførelse av oppfinnelsen omfatter en pumpe med en rotor (10) med vingeplater (12a, 12b, ...) innrettet til å løpe med endekanter (17al, 17a2, 17bl, 17b2, ...) mot en slett innerflate (2) i deres fulle høyde i et sylindrisk rotorhus (1) med bunnflate (15) og lokk (16) og utstyrt med et innløp (7) og et utløp (6), hvor rotoren (10) er anordnet på en aksel (9) hovedsakelig eksentrisk i forhold til rotorhusets (1) innerflate (2) hvor det nye og kjennetegnende er at hver vingeplate (12a, 12b, ...)er innrettet til å løpe i hver sin diametrale spalte (141,142..) i rotoren (10), at hver vingeplate (12a,12b,..) strekker seg fra endekant (17al, 17bl..) til en motsatt endekant (17a2, 17b2...) i det vesentlige over rotorhusets hele innerdiameter (0) mellom motstående sider av innerflaten (2) for alle rotasjonsvinkler av rotoren (10), og hvor tverrsnittet av det sylindriske rotorhuset (1) er ikke-sirkulært. Vingeplatene er fortrinnsvis stive plater.

En fordel med denne utformingen av en rotasjonspumpe er at vingeplatene som utgjør de pumpende skovlene strekker seg over tilnærmet hele pumpehusets diameter uansett hvilken rotasjonsposisjon vingeplaten befinner seg i. Dette gir få bevegelige deler, færre komponenter som kan svikte og mindre risiko for slitasje. En stor diameter på rotoren kombinert med en vingeplate som strekker seg over hele diameteren i pumpehuset medfører lang kontaktflate mellom rotor og vingeplate i motsetning til pumper der vingen kun strekker seg fra et sted mellom rotorsenter og rotor ytterdiameter, og ut til den ene sides innervegg i pumpehuset slik som pumpene vist i f.eks. WO9014518 og GB262344. Den lange kontaktflaten medfører redusert lokal trykkraft i forhold til pumper av den kjente teknikk. Ved at vingeplatene strekker seg over hele diameteren til pumpehuset er det mulig å benytte pumpen uten noen annen form for tvangsstyring av vingeplatene. Rotorens diameter er mindre en pumpehusets sylinderdiameter. Forskjellen i diameter er slaglengden pluss nødvendig klaring. Eksempelvis kan rotorens diameter i en utførelse av oppfinnelsen være lOOmm og sylinderens diameter vil da kunne måle 120 mm. Maksimum slaglengde vil da bli 20mm. Pumpen kan som rotasjonsmaskin benyttes som kompressor, ekstraktor, vakuumpumpe og forbrenningsmotor blant flere andre forskjellige bruksområder.

I en utførelse av oppfinnelsen er akselen opplagret i et aksellager som danner en asymmetrisk forlengelse av pumpehuset (1) og er laget i én enhet.

En stor fordel med pumpen er at den er enkel å produsere og ukomplisert å montere. Pumpen består i en utførelse hovedsakelig av fem deler hvorav tre er bevegelige.

I en utførelse av oppfinnelsen med avtagbart endelokk vil vedlikehold av pumpen være enkelt. Det er lett å komme til slitasjeutsatte deler så som vingeplater.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er rotorhuset (1) sylindrisk og den ene eller flere vingeplatene (12a, 12b,..) er rektangulære. En slik utforming av huset er enkel å frese ut og gjør monteringen svært enkel. Man kan også forestille seg at rotorhuset er mer eller mindre tønneformet og at vingeplatene er utformet for å fylle ut rotorhusets tønneform.

Pumpens komponenter kan fremstilles for eksempel i plast, metall eller keramiske materialer avhengig av pumpens

anvendelsesområder.

Om pumpens geometri

I en utførelse av oppfinnelsen øker radien (R) regnet fra rotorens (10) sentrum til innerflaten (2) fra en grunnradius (RO) med en gitt rate (DeltaR) per buelengde regnet fra et toppunkt (T) inntil 180 grader fra toppunktet (T) og avtar med tilsvarende rate videre for økende buelengde tilbake til toppunktet (T) slik at på tross av den utenfor senter plasserte rotoraksen vil en hel vingeplate med senter i rotoraksen kunne rotere i pumpehuset og samtidig strekke seg over hele pumpehusets diameter. Det er på denne måten ikke påkrevd med ytterligere anordninger for å presse vingene ut mot pumpehusveggen slik at pumpens effekt opprettholdes. Tverrsnittet av det sylindriske pumpehuset med en slik utforming vil ikke ha noe matematisk egentlig senterpunkt. Huset, sylinderen, vil med denne utformingen ha en egg- eller hjerte-lignende form. Overgangene ved 0 og 180 grader kan være glattet ut for å unngå slag i vingeplatene ved disse punktene.

I en utførelse av oppfinnelsen er raten, Delta R, 1/10 mm pr grad og R0er 50 mm. I en annen utførelse er R0920 mm og raten 80/180 mm. Vennligst se eksemplene i tabellen nedenfor. Radien og stigningen kan tilpasses anvendelsen. Tverrsnittet av rotorhuset mangler egentlig et senter. Innerveggens geometri bestemmes f.eks som beskrevet i krav 2.

I en utførelse av oppfinnelsen er vingeplatene (12a,12b, ...) utstyrt med motsvarende utsparinger (13a,13b, ...) innrettet til å tillate vingeplatenes (12a,12b, ...) gjensidige translasjon i rotorens (10) spalter (141,142..). Dette tillater å ha flere vingeplater som strekker seg over hele pumpehusets diameter og er anordnet i rotoren som sitter utenfor pumpehusets tilnærmede senterpunkt. Vingeplatene vil bevege seg uavhengig av hverandre for å følge pumpehusets innervegger. I en utførelse med to vingeplater vil vingeplatene være identiske og snudd 180 grader på hverandre og krysser hverandre inne i rotorens spalter.

I en utførelse av oppfinnelsen tillater en passasje for væske internt mellom rotorspaltene intern væsketransport på tvers av vingeplatene slik at vingeplatene glir lett og ikke låses fast mekanisk eller av væsketrykket når vingeplatene skal forskyves.

I en utførelse av oppfinnelsen er vingeplatene utstyrt med styretapper (11) innrettet til å løpe i styrespor (8) i det minste i bunnflaten (15) eller lokket (16) i rotorhuset (1), hvor styresporene (8) er innrettet til å lede vingeplatene (12a,12b, ...) til å løpe nær husets innvendige sylinderflate (2). Styreanordningen med styretapper og styrespor kan være utformet f.eks. som kulelager for å redusere faren for slitasje. Olje eller annen form for smøremiddel for å holde risikoen for slitasje nede kan også benyttes. Slik tvangsstyring av vingeplatene vil lede vingene til å følge en ønsket bane langs sylinderens vegg.

I en utførelse av oppfinnelsen er innløpet (7) radielt anordnet. I en annen utførelse av oppfinnelsen er innløpet (7) akseparallelt. I en utførelse av oppfinnelsen er utløpet (6) radielt. I en annen utførelse av oppfinnelsen er utløpet (6) akseparallelt. Innløp og utløp kan plasseres og varieres avhengig av ønskede trykkmessige forhold og bruksområder. Utenpå utløp (6) og innløp (7) monteres overgang til rør eller rørmanifold etter behov.

I en utførelse av oppfinnelsen er pumpehuset utstyrt med et lokk. Lokket kan ha et hull for styrepinne på toppen slik at styresporene i bunn og lokk havner i riktig posisjon under monteringen, for korrekt styring av vingerotasjon.

I en utførelse av oppfinnelsen kan lokket ha hull ved rotorsenteret for sammenkobling av to pumper til f.eks. forbrenningsmotor, el. andre bruksområder.

Claims (9)

1. En pumpe med en rotor (10) med en eller flere vingeplater (12a, 12b, ...) innrettet til å løpe med endekanter (17al, 17a2, 17bl, 17b2, ...) mot en slett innerflate (2) i deres fulle høyde i et rotorhus (1) med bunnflate (15) og lokk (16) og utstyrt med et innløp (7) og et utløp (6), hvor rotoren (10) er anordnet på en aksel (9) hovedsakelig eksentrisk i forhold til rotorhusets (1) fortrinnsvis sylindriske innerflate (2), hvor hver vingeplate (12a, 12b, ...)er innrettet til å løpe i hver sin diametrale spalte (141,142..) i rotoren (10), hvor hver vingeplate (12a,12b,..) strekker seg fra endekant (17al, 17bl..) til en motsatt endekant (17a2, 17b2...) i det vesentlige over rotorhusets hele innerdiameter (0) mellom motstående sider av innerflaten (2) for alle rotasjonsvinkler av rotoren (10), og hvor tverrsnittet av det sylindriske rotorhuset

(1) er ikke-sirkulært, karakterisert ved- hvor en radius (R) fra rotorens (10) sentrum til innerflaten (2) øker fra en grunnradius (Ro) med en gitt rate (DeltaR) per buelengde regnet fra et toppunkt (T) inntil 180 grader fra toppunktet (T) og avtar med tilsvarende rate videre for økende buelengde tilbake til toppunktet (T).

2. Pumpen i følge krav 1, hvor rotorhuset (1) er sylindrisk og den ene eller flere vingeplatene (12a, 12b,..) er rektangulære.

3. Pumpen i følge ethvert av de foregående krav, hvor vingeplatene (12a,12b, ...) er utstyrt med motsvarende utsparinger (13a,13b, ...) innrettet til å tillate vingeplatenes (12a,12b, ...) gjensidige translasjon i rotorens (10) spalter (141,142).

4. Pumpen i følge ethvert av de foregående krav, hvor passasje for væske internt i rotorspaltene tillater intern væsketransport på tvers av vingeplatene.

5. Pumpen i følge ethvert av de foregående krav, hvor vingeplatene er utstyrt med styretapper (11) innrettet til å løpe i styrespor (8) i det minste i bunnflaten (15) eller lokket (16) i rotorhuset (1), hvor styresporene (8) er innrettet til å lede vingeplatene (12a,12b, ...) til å løpe nær husets innvendige sylinderflate (2).

6. Pumpen i følge ethvert av de foregående krav, hvor innløpet (7) er radielt.

7. Pumpen i følge ethvert av de foregående krav, hvor utløpet (6) er radielt.

8. Pumpen i følge ethvert av de foregående krav, hvor innløpet (7) er aksielt.

9. Pumpen i følge ethvert av de foregående krav, hvor utløpet (6) er aksielt.