RU192263U1

RU192263U1 - Vane pump

Info

Publication number: RU192263U1
Application number: RU2019116900U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Алексеев; Юрий Сергеевич Мухачев; Владимир Иванович Полянский; Мария Геннадиевна Скорикова
Original assignee: Акционерное общество "Корпорация "Стратегические пункты управления" АО "Корпорация "СПУ - ЦКБ ТМ"
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2019-09-11

Abstract

Полезная модель относится к области роторных пластинчатых насосов и может быть использовано для перекачивания высоковязкой жидкости с высоким содержанием механических примесей и газа.В традиционных конструкциях пластинчатый насос двухкратного действия состоит из ротора с радиальными пазами, в которые вставлены пластины, охваченный статором специального профиля. При вращении ротора, пластины скользят по поверхности статора, и две любые соседние пластины совершают два рабочих цикла, перемещая жидкость из окон всасывания в окна нагнетания за счет изменения заключенного между ними объема.В полезной модели предлагается осуществлять подвод перекачиваемой жидкости в моменты постоянства рабочей камеры, а также использовать поводки у пластин для увеличения окон подвода до максимально возможного размера.Технический результат от использования предлагаемой полезной модели - обеспечение возможности использования пластинчатых насосов для перекачивания высоковязких жидкостей и жидкостей с высоким содержанием газа и механических примесей.В предлагаемой полезной модели указанный результат достигается за счет изменения формы профиля и расположения окон подвода перекачиваемой среды таким образом, чтобы исключить падение давления в перекачиваемой жидкости и избежать перетечек из области нагнетания в область подвода. А также использования поводков у пластин для увеличения окон подвода до максимально возможного размера.The utility model relates to the field of rotary vane pumps and can be used to pump highly viscous liquids with a high content of mechanical impurities and gas. In traditional designs, a double-acting vane pump consists of a rotor with radial grooves, into which are inserted a plate covered by a special profile stator. When the rotor rotates, the plates slide over the surface of the stator, and any two adjacent plates perform two duty cycles, moving the fluid from the suction windows to the discharge windows by changing the volume enclosed between them. In a utility model, it is proposed to supply the pumped liquid at times of constant working chamber, and also use leashes at the plates to increase the supply windows to the maximum possible size. The technical result from the use of the proposed utility model is the possibility of using use of vane pumps for pumping highly viscous liquids and liquids with a high content of gas and mechanical impurities. In the proposed utility model, this result is achieved by changing the shape of the profile and the location of the supply windows of the pumped medium in such a way as to prevent pressure drop in the pumped liquid and to avoid leakage from the area injection into the supply area. As well as the use of leashes on the plates to increase the supply windows to the maximum possible size.

Description

Полезная модель относится к области роторных пластинчатых насосов и может быть использована для перекачивания высоковязкой жидкости с высоким содержанием газа.The utility model relates to the field of rotary vane pumps and can be used to pump highly viscous liquids with a high gas content.

Известен пластинчатый насос, характеризующийся тем, что содержит корпус, во внутренней полости которого установлены статор и ротор с пластинами, размещенными в его радиальных пазах, торцевые диски, в которых выполнены нагнетательные отверстия и вырезы для входа жидкости между статором и дисками [RU 2564961 С2, МПК F04C 2/344, опубл. 10.10.2015]. За счет того, что статор имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, направляющая которой образована двумя парами симметрично расположенных дуг разных радиусов и сопрягающими кривыми от дуг одного радиуса к дугам другого, причем дуги одинаковых радиусов расположены напротив друг друга, и между поверхностями с постоянным радиусом кривизны вырезаны четыре окна два для входа и два для нагнетания жидкости, а корпус имеет окна для входа жидкости, при этом нагнетательные окна в статоре выполнены размером, соизмеримым с размером нагнетательной камеры, обеспечивается необходимый ресурс работы насоса без существенного снижения кпд для перекачивания высоковязких жидкостей с высоким содержанием механических примесей и газа.Known vane pump, characterized in that it contains a housing in the inner cavity of which a stator and a rotor are installed with plates placed in its radial grooves, end disks in which injection holes and cutouts for fluid inlet between the stator and disks are made [RU 2564961 C2, IPC F04C 2/344, publ. 10/10/2015]. Due to the fact that the stator has an inner cylindrical surface, the guide of which is formed by two pairs of symmetrically arranged arcs of different radii and matching curves from arcs of one radius to arcs of another, moreover, arcs of the same radius are located opposite each other, and four surfaces are cut between the constant radius of curvature two windows for entry and two for pumping liquid, and the housing has windows for liquid inlet, while the discharge windows in the stator are made in a size comparable to the size of the blower chamber, the required service life of the pump is provided without a significant reduction in efficiency for pumping highly viscous liquids with a high content of mechanical impurities and gas.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является то, что имеет место увеличение объема между пластинами. В результате происходит падание давления и возможно возникновение кавитации при перекачке жидкостей с высоким содержанием растворенного газа. Кавитация нарушает нормальный режим работы насоса, ведет к резкому падению КПД и усиленному износу деталей, вплоть до полного отказа насоса.The reason that impedes the achievement of the required technical result is that there is an increase in the volume between the plates. As a result, a pressure drop occurs and cavitation may occur when pumping liquids with a high content of dissolved gas. Cavitation violates the normal operating mode of the pump, leads to a sharp drop in efficiency and increased wear of parts, up to a complete failure of the pump.

Также известен пластинчатый насос, содержащий полый корпус с нагнетательными каналами, статор с внутренней полостью, ротор с пазами и размещенными в них пластинами, отличающийся тем, что в стенках корпуса и статора противоположно друг другу выполнены проемы, высота которых соответствует высоте пластин, и шириной, равной длине дуги, описываемой пластиной с момента начала и до конца выхода из паза ротора [RU 2296211 С1, МПК E21В 43/00, опубл. 27.03.2007]. За счет того, что всасывающие камеры между пластинами отсутствуют, работа насоса сводится только к процессу нагнетания, что обеспечит добычу высоковязкой нефти и нефти с высоким содержанием газа.Also known is a vane pump containing a hollow body with discharge channels, a stator with an internal cavity, a rotor with grooves and plates placed in them, characterized in that openings are made in the walls of the body and stator opposite each other, the height of which corresponds to the height of the plates, and the width equal to the length of the arc described by the plate from the beginning to the end of the exit from the groove of the rotor [RU 2296211 C1, IPC E21B 43/00, publ. 03/27/2007]. Due to the fact that there are no suction chambers between the plates, the pump operation is reduced only to the injection process, which will ensure the production of highly viscous oil and oil with a high gas content.

В данной конструкции имеются значительные угловые зоны, в которых пространство между пластинами одновременно соединено с окнами нагнетания и всасывания, от чего возникают значительные перетечки перекачиваемой среды, и как следствие сильное падение объемного КПД.In this design, there are significant angular zones in which the space between the plates is simultaneously connected to the discharge and suction windows, from which there are significant overflows of the pumped medium, and as a result a strong drop in volumetric efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является многоступенчатый абразивостойкий пластинчатый насос, состоящий из ступеней, содержащих цилиндрический корпус с профилированной внутренней поверхностью, ограниченный верхним и нижним основаниями с впускными и выпускными окнами, и установленный на валу соосно корпусу ротор с прорезями для перемещения рабочих пластин, снабженных ножками, для которых в основаниях выполнены замкнутые пазы расположенные эквидистантно внутренней поверхности корпуса на расстоянии, обеспечивающем образование зазора между концом рабочей пластины и внутренней поверхностью корпуса, для обеспечения прохода абразивных частиц [RU 2554664 С2, F04C 2/344, опубл. 27.06.2015]. За счет того, что замкнутые пазы в основаниях выполнены с монотонно меняющейся кривизной, обеспечивается монотонное изменение ускорения при движении пластин, что гарантирует отсутствие ударов разрушающих ножки пластин.The closest in technical essence to the utility model is a multi-stage abrasion-resistant vane pump, consisting of stages containing a cylindrical casing with a profiled inner surface, bounded by upper and lower bases with inlet and outlet windows, and a rotor with slots mounted coaxially to the casing to move the working plates equipped with legs for which closed grooves are located in the bases located equidistantly to the inner surface of the housing at a distance, providing Chiva forming a gap between the end of the operating plate and the inner surface of the housing to allow passage of the abrasive particles [RU 2554664 C2, F04C 2/344, publ. 06/27/2015]. Due to the fact that the closed grooves in the bases are made with a monotonously changing curvature, a monotonic change in the acceleration during the movement of the plates is ensured, which guarantees the absence of impacts destroying the legs of the plates.

Недостатком данного насоса является невозможность его применения для перекачивания высоковязкой жидкости с высоким содержанием газа, поскольку имеет место увеличение объема между пластинами, что приводит к паданию давления и кавитации.The disadvantage of this pump is the impossibility of its use for pumping highly viscous liquids with a high gas content, since there is an increase in the volume between the plates, which leads to a drop in pressure and cavitation.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является, обеспечение возможности использования пластинчатых насосов для перекачивания высоковязких жидкостей и жидкостей с высоким содержанием газа.The task to which the claimed utility model is directed is to provide the possibility of using vane pumps for pumping highly viscous fluids and fluids with a high gas content.

Технический результат достигается в пластинчатом насосе для перекачивания высоковязких жидкостей с высоким содержанием газа, содержащем корпус, состоящий из двух гильз с профилированной внутренней поверхностью, торцевые крышки с нагнетательными каналами и каналами, сообщающими пространство между пластинами с атмосферным воздухом, концентрично корпусу установленный ротор с радиальными пазами и размещенными в них разделительными пластинами, при этом, каждая разделительная пластина имеет поводок, который опирается на направляющую поверхность в торцевых крышках, позволяет открыть доступ для поступления перекачиваемой среды, как в осевом, так и в радиальном направлении, что увеличивает всасывающую способность.The technical result is achieved in a vane pump for pumping highly viscous liquids with a high gas content, comprising a housing consisting of two sleeves with a profiled inner surface, end caps with discharge channels and channels communicating the space between the plates with atmospheric air, a rotor with radial grooves mounted concentrically to the housing and dividing plates placed therein, wherein, each dividing plate has a leash that rests on the guide along the surface in the end caps allows you to open access for the intake of the pumped medium, both in the axial and in the radial direction, which increases the suction capacity.

Кроме того, окна для подвода жидкости расположены только в тех областях, в которых пластина движется по постоянному радиусу направляющих поверхностей, таким образом, объем между пластинами остается постоянным и не происходит падание давления на входе в насос.In addition, the windows for supplying liquid are located only in those areas in which the plate moves along a constant radius of the guide surfaces, so the volume between the plates remains constant and there is no pressure drop at the pump inlet.

Пространство между пластинами образует рабочую камеру с изменяющимся объемом. Рабочая камера открыта в перекачиваемую среду только в моменты постоянства ее объема (угол β), что позволяет не понижать давления в камере и избежать кавитации.The space between the plates forms a working chamber with a variable volume. The working chamber is open into the pumped medium only at moments of constant volume (angle β), which allows not to lower the pressure in the chamber and to avoid cavitation.

Использование поводков для пластин позволяет открыть доступ для поступления перекачиваемой среды, как в осевом, так и в радиальном направлении, что благоприятно влияет на всасывающую способность жидкостей с высоким содержанием газаThe use of leashes for plates allows you to open access for the flow of the pumped medium, both in the axial and in the radial direction, which favorably affects the suction capacity of liquids with a high gas content

Конструкция заявляемого пластинчатого насоса поясняется иллюстративными материалами, где на фиг. 1 представлен поперечный разрез пластинчатого насоса, на фиг. 2 представлен разрез А-А поперечного разреза пластинчатого насоса, на фиг. 3 представлен разрез Б-Б торцевой крышки пластинчатого насоса, на фиг. 4 пластинчатый насос в аксонометрии без торцевой крышки.The design of the inventive vane pump is illustrated by illustrative materials, where in FIG. 1 is a cross-sectional view of a vane pump; FIG. 2 shows a section AA of a cross section of a vane pump; FIG. 3 shows a section BB of the end cap of the vane pump; FIG. 4 vane pump in perspective view without end cap.

Пластинчатый насос содержит торцевые крышки 1 и 2 с направляющими поверхностями 3 и 4, гильзы 5 и 6 с профилированной внутренней поверхностью, эквидистантной поверхностям 3 и 4, образующие статор насоса. На валу 7 установлен ротор 8 с пазами со свободно перемещающимися в них пластинами 9. Пространство между пластинами 9 образует рабочую камеру с изменяющимся объемом. Пластины имеют по два поводка с торцев, которыми они соприкасаются с направляющими поверхностями 3 и 4, ограничивающие их радиальное перемещение. Перемещение пластин вдоль ротора ограничено торцами крышек 1 и 2. В крышках 1 и 2 запрессованы втулки 10 и 11, которые являются опорой вала 7. Привод насоса осуществляется через погружной электродвигатель 12.The vane pump contains end caps 1 and 2 with guide surfaces 3 and 4, sleeves 5 and 6 with a profiled inner surface, equidistant to surfaces 3 and 4, forming the pump stator. A rotor 8 with grooves with plates 9 freely moving in them is mounted on the shaft 7. The space between the plates 9 forms a working chamber with a variable volume. The plates have two leashes from the ends, with which they are in contact with the guide surfaces 3 and 4, limiting their radial movement. The movement of the plates along the rotor is limited by the ends of the caps 1 and 2. In the caps 1 and 2, bushings 10 and 11 are pressed in, which are the support of the shaft 7. The pump is driven through a submersible motor 12.

Имеются отверстия 13 и 14 связанные с нагнетательным каналом 15, а также отверстия 16 и 17 предназначенные для связи с атмосферным воздухом. Свободное пространство 18 и 19 служит окнами для подвода перекачиваемой среды к лопаткам насоса.There are openings 13 and 14 connected to the discharge channel 15, as well as openings 16 and 17 designed to communicate with atmospheric air. The free space 18 and 19 serves as windows for supplying the pumped medium to the pump blades.

Направляющие поверхности 3 и 4 выполнены с монотонно меняющейся кривизной так, чтобы на углу α происходило увеличение объема рабочей камеры, на углу β объем оставался постоянным, за счет постоянного радиуса статора, на углу γ объем рабочей камеры уменьшался до исходного размера.The guide surfaces 3 and 4 are made with a monotonously varying curvature so that at the angle α the volume of the working chamber increases, at the angle β the volume remains constant, due to the constant radius of the stator, at the angle γ the volume of the working chamber is reduced to the original size.

В области угла α имеется осевой канал 14, сообщающий пространство между пластин с атмосферным воздухом. Через данный канал может быть организовано поступления воздуха со смазочным материалом, для улучшения условий работы насоса.In the region of the angle α, there is an axial channel 14, which communicates the space between the plates with atmospheric air. Through this channel, air with lubricant can be arranged to improve pump operating conditions.

Пластинчатый насос работает следующим образом.The vane pump operates as follows.

Пластинчатый насос с погружным электродвигателем 12 помещают в перекачиваемую среду. Погружной электродвигатель вращает вал 7 и жестко закрепленный с ним ротор 8 в опорах 10 и 11. В процессе вращения за счет центробежных сил пластины 9 перемещаются в радиальных пазах ротора 8, и, прижимаясь к направляющим поверхностям крышек 3 и 4, скользят по ним.The vane pump with a submersible motor 12 is placed in the pumped medium. The submersible motor rotates the shaft 7 and the rotor 8 rigidly fixed with it in the supports 10 and 11. During rotation due to centrifugal forces, the plates 9 move in the radial grooves of the rotor 8, and, sliding against the guide surfaces of the covers 3 and 4, slide over them.

Пространство между соседними пластинами 9, ограниченное ротором 8, торцевыми крышками 1 и 2, а также гильзами 5 и 6, внутренний профиль которых построен эквидистантно направляющим поверхностям 3 и 4, образуют рабочую камеру с изменяющимся объемом. За счет направляющих поверхностей 3 и 4 происходит увеличение объема рабочей камеры на угле α и, соответственно, понижение давления. В пределах данного угла имеются осевые каналы 16 и 17, для подвода атмосферного воздуха. Таким образом, в момент понижения давления в рабочую камеру поступает только атмосферный воздух, что позволяет избежать кавитации.The space between adjacent plates 9, limited by rotor 8, end caps 1 and 2, as well as sleeves 5 and 6, whose inner profile is built equidistant to guide surfaces 3 and 4, form a working chamber with a variable volume. Due to the guide surfaces 3 and 4, an increase in the volume of the working chamber at the angle α and, accordingly, a decrease in pressure. Within this angle, there are axial channels 16 and 17, for supplying atmospheric air. Thus, at the time of lowering the pressure, only atmospheric air enters the working chamber, which avoids cavitation.

Подвод перекачиваемой жидкости осуществляется через окна 18 и 19 в моменты постоянства ее объема (угол β), под действием окружающего давления. Таким образом, расширение перекачиваемой жидкости на входе в пластинчатый насос не происходит.The pumped fluid is supplied through windows 18 and 19 at moments of constant volume (angle β), under the influence of ambient pressure. Thus, the expansion of the pumped liquid at the inlet to the vane pump does not occur.

При дальнейшем повороте ротора 8 объем рабочей камеры уменьшается, давление возрастает и в момент открытия окон нагнетания 13 и 14 перекачиваемая жидкость перемещается в нагнетательный канал 15.With a further rotation of the rotor 8, the volume of the working chamber decreases, the pressure increases, and at the moment of opening the discharge windows 13 and 14, the pumped liquid moves into the discharge channel 15.

Использование направляющих поверхностей 3 и 4 позволяет не опирать пластины на гильзы 5 и 6 образующие статор пластинчатого насоса, в связи, с чем пропадает необходимость делать статор замкнутым и появляется возможность подвода перекачиваемой среды, как в осевом, так и в радиальном направленииThe use of guide surfaces 3 and 4 allows not to rest the plates on the sleeves 5 and 6 forming the stator of the vane pump, and therefore there is no need to make the stator closed and there is the possibility of supplying the pumped medium, both axially and radially

Осуществление подвода рабочей жидкости через большие окна 18 и 19 в момент постоянства объема рабочей камеры позволяет избежать падания давления, и применять данный насос для перекачивания жидкостей с высоким содержанием газа.The implementation of the supply of the working fluid through the large windows 18 and 19 at the time of constant volume of the working chamber allows you to avoid pressure drop, and use this pump to pump fluids with a high gas content.

При прохождении пластин по углу α происходит образование вакуума в камере и поступление атмосферного воздуха через каналы 14 и 15. Возможно соединение данного канала с масленкой, для организации подачи каплей масла в данный канал, которые в виде тумана будут поступать в рабочую камеру и смазывать трущиеся детали насоса.When the plates pass through the angle α, a vacuum is formed in the chamber and atmospheric air enters through channels 14 and 15. It is possible to connect this channel to a lubricator to arrange a drop of oil to enter this channel, which in the form of fog will enter the working chamber and lubricate friction parts pump.

Claims

1. A plate pump for pumping highly viscous liquids with a high gas content, comprising a housing consisting of two sleeves with a profiled inner surface, end caps with discharge channels and channels communicating the space between the plates with atmospheric air, an installed rotor concentric with the housing with radial grooves and placed in them dividing plates, characterized in that each dividing plate has a leash that rests on the guide surface in the end faces shkah allows open access for entering the pumping medium, both axially and radially, which increases the suction power.

2. The vane pump according to claim 1, characterized in that the windows for supplying liquid are located only in those areas in which the plate moves along a constant radius of the guide surfaces, so that the volume between the plates remains constant and there is no pressure drop at the pump inlet .