RU2209344C1

RU2209344C1 - Sliding-vane pump

Info

Publication number: RU2209344C1
Application number: RU2001134271/06A
Authority: RU
Inventors: С.А. Кузьмин; С.В. Бакулин; В.Д. Щербин; О.Е. Волков; М.С. Юхим
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-27

Abstract

FIELD: chemical oil engineering; hydraulic machinery. SUBSTANCE: proposed sliding-vane pump has housing, closing members interconnected by sections with templet curves, rotor with slots in which vanes are arranged. Groves of depth not less than 5 mm with different angles of inclination of groove faces to tangential lines in pints of their getting onto cylindrical surface of rotor are made before each slot of rotor in direction of its rotation on its cylindrical surface in parallel to slots. Angle of inclination of front face is α = 60±5^°, that of rear face is β = 85±5^°, and length 1 of groove is 0.70-0.85 of length b of generatrix of rotor cylindrical surface. Two cylindrical blind grooves are made in each sector of end face surface of rotor limited by walls of adjacent slots. Said blind grooves are arranged in each sector so that their projections on plane passing through axis of rotor overlap each other. EFFECT: improved reliability in operation at pumping and self-suction. 1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами - лопастями, перемещающимися возвратно-поступательно относительно внутреннего элемента, в частности к роторным пластинчатым насосам, и может применяться в различных отраслях промышленности в составе подвижных и стационарных насосных агрегатов для перекачки жидкостей. The invention relates to hydraulic volume displacement machines with rotating working bodies - blades moving reciprocating relative to the internal element, in particular to rotary vane pumps, and can be used in various industries as a part of mobile and stationary pumping units for pumping liquids.

Известен роторный пластинчатый насос для перекачивания различных жидкостей, состоящий из корпуса с патрубками всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающими и нагнетательными окнами, крышек корпуса, ротора, установленного внутри корпуса и опирающегося на подшипники внутри крышек. В роторе выполнены радиальные пазы, в которых установлены с возможностью перемещения пластины, взаимодействующие с рабочей цилиндрической профилированной поверхностью корпуса [1. Каталог фирмы Alfons Haar, 1780, том 2.86, 1983 г. Насос марки FPCC-80-700]. Known rotary vane pump for pumping various liquids, consisting of a housing with suction and discharge nozzles, the internal cavity of which has a working cylindrical profiled surface with suction and discharge windows, housing covers, a rotor mounted inside the housing and supported by bearings inside the covers. Radial grooves are made in the rotor, in which plates are mounted for moving, interacting with the working cylindrical profiled surface of the housing [1. Catalog of the company Alfons Haar, 1780, Volume 2.86, 1983. Pump brand FPCC-80-700].

Основным недостатком этого насоса является низкая надежность работы насоса при перекачке жидкостей, содержащих частицы механических примесей. Как показала эксплуатация пластинчатых насосов, наибольшие трудности имеются в сохранении высокой самовсасывающей способности насоса, что связано с износом пластин, цилиндрической поверхности, торцевых поверхностей ротора и рабочих (внутренних) поверхностей крышек корпуса из-за механических частиц в перекачиваемой жидкости, так как частицы могут быть не задержаны фильтром на входе в насос, а размер частиц доходит до 3 мм. The main disadvantage of this pump is the low reliability of the pump when pumping liquids containing particles of solids. As shown by the operation of vane pumps, the greatest difficulties are in maintaining a high self-priming ability of the pump, which is associated with wear on the plates, the cylindrical surface, the end surfaces of the rotor and the working (internal) surfaces of the housing covers due to mechanical particles in the pumped liquid, since particles can be not retained by the filter at the inlet to the pump, and the particle size reaches 3 mm.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и взятым за прототип является пластинчатый насос для перекачивания различных жидкостей, содержащий корпус с окнами всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого выполнена с верхним и нижним замыкателями, соединенными между собой участками с лекальными кривыми, ротор, установленный внутри корпуса и выполненный с радиальными пазами, в которых размещены подвижные в радиальном направлении пластины, перед каждым пазом ротора по направлению вращения на его цилиндрической поверхности параллельно пазам выполнены выемки глубиной h не менее 5 мм с разновеликими углами наклона граней выемки к касательным в точках их выхода к цилиндрической поверхности ротора, при этом угол наклона передней грани α=60±5^o, задней грани β=85±5^o, а длина l выемки составляет 0,70÷0,85 длины b образующей цилиндрической поверхности ротора [2. Патент Российской Федерации RU 2135834,6 F 04 С 2/344, сентябрь 1999 г. - прототип].The closest in technical essence to the present invention and taken as a prototype is a vane pump for pumping various liquids, containing a housing with suction and discharge windows, the inner cavity of which is made with upper and lower contactors, interconnected by sections with curve curves, a rotor installed inside housing and made with radial grooves in which are placed movable in the radial direction of the plate, in front of each groove of the rotor in the direction of rotation to its cylinder nical surface parallel grooves formed recess depth h of at least 5 mm with different-sized angles of inclination of the recess faces towards the tangents at the points of access to the cylindrical surface of the rotor, the angle of inclination of the front face α = 60 ± 5 ^o, the rear face β = 85 ± 5 ^o and the length l of the recess is 0.70 ÷ 0.85 of the length b of the generatrix of the cylindrical surface of the rotor [2. Patent of the Russian Federation RU 2135834.6 F 04 C 2/344, September 1999 - prototype].

Недостатком конструкции этого насоса является резкое уменьшение в процессе эксплуатации самовсасывающей способности насоса из-за увеличения зазора между торцевыми поверхностями ротора и рабочими поверхностями крышек корпуса, вследствие появления концентричных углублений на указанных поверхностях из-за абразивного износа. A drawback of the design of this pump is a sharp decrease in the operation of the self-priming ability of the pump due to an increase in the gap between the end surfaces of the rotor and the working surfaces of the housing covers, due to the appearance of concentric recesses on these surfaces due to abrasive wear.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение надежности работы насоса как на режиме перекачки, так и на режиме самовсасывания. The technical result of the invention is to increase the reliability of the pump both in pumping mode and in self-priming mode.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном пластинчатом насосе, содержащем корпус с окнами всасывания и нагнетания, внутренняя полость которого выполнена с верхним и нижним замыкателями, соединенными между собой участками с лекальными кривыми, ротор, установленный внутри корпуса и выполненный с радиальными пазами, в которых размещены подвижные в радиальном направлении пластины, перед каждым пазом ротора по направлению вращения на его цилиндрической поверхности параллельно пазам выполнены выемки глубиной h не менее 5 мм с разновеликими углами наклона граней выемки к касательным в точках их выхода к цилиндрической поверхности ротора, при этом угол наклона передней грани α=60±5^o, задней грани β=85±5^o, а длина l выемки составляет 0,70÷0,85 длины b образующей цилиндрической поверхности ротора, согласно изобретению в каждом секторе на торцевой поверхности ротора выполнены цилиндрические глухие выемки, которые расположены в каждом секторе таким образом, что их проекции на плоскость, проходящую через ось ротора, перекрывают друг друга.The specified technical result is achieved by the fact that in the known vane pump containing a housing with suction and discharge windows, the internal cavity of which is made with upper and lower contactors, interconnected by sections with curve curves, a rotor mounted inside the housing and made with radial grooves, which are placed movable in the radial direction of the plate, in front of each groove of the rotor in the direction of rotation on its cylindrical surface, grooves are made in parallel with the grooves with a depth of at least its 5 mm with different-sized angles of inclination of the recess faces towards the tangent at their points of access to the cylindrical surface of the rotor, the angle of inclination of the front face α = 60 ± 5 ^o, the rear face β = 85 ± 5 ^o, and the length l of the recess is 0.70 ÷ 0.85 of the length b forming the cylindrical surface of the rotor, according to the invention, cylindrical blind cavities are made in each sector on the end surface of the rotor, which are located in each sector so that their projections onto a plane passing through the rotor axis overlap each other.

На фиг. 1 представлен пластинчатый насос (в разрезе), фиг.2 - торцевая поверхность ротора пластинчатого насоса, фиг.3 - сечение ротора пластинчатого насоса (сечение А-А). In FIG. 1 shows a vane pump (in section), FIG. 2 is an end surface of a rotor of a vane pump, FIG. 3 is a section of a rotor of a vane pump (section AA).

Пластинчатый насос состоит (см. фиг.1) из корпуса 1 с всасывающим 2 и напорным 3 патрубками, крышек корпуса (на фиг.1 не показаны). Внутри корпуса 1 размещена гильза 4, имеющая верхний и нижний замыкатели 5, 6 соответственно цилиндрической поверхности, которые профилированы по лекальным кривым, всасывающие и нагнетательные окна 7, 8. Замыкатели 5, 6 образованы дугами постоянных радиусов: верхний замыкатель 5 от начала (точка А) до конца (точка В) описан дугой АВ, нижний замыкатель 6 от начала (точка С) до конца (точка D) описан дугой СD. В верхней части корпуса 1 установлен предохранительно-перепускной клапан 9. Внутри гильзы 4 установлен ротор 10, опирающийся на подшипниковые опоры в крышках корпуса; ротор имеет радиальные пазы 11, в которых размещены пластины 12. Перед каждым пазом 11 на цилиндрической поверхности ротора 10 по направлению вращения параллельно пазам 11 находятся выемки 13. Каждая выемка 13 представляет собой углубление с пологими боковыми стенками-гранями, наклоненными под разными углами к цилиндрической поверхности ротора. Угол α наклона передней грани выемки 13 по направлению вращения меньше угла β наклона задней грани и их значения составляют α= 60±5^o, β=85±5^o. Днище выемки 13 выполнено параллельно касательной плоскости к цилиндрической поверхности ротора 10 в точке выхода передней грани. Выемка равноудалена от торцевых поверхностей ротора, ее длина 1 составляет 0,7÷0,85 от длины b образующей цилиндрической поверхности ротора 10. В каждом секторе 14 (сектор - часть ротора, ограниченная стенками соседних пазов под пластины) на торцевой поверхности ротора (см. фиг.2) выполнены цилиндрические глухие выемки 15. Каждая выемка 15 представляет собой углубление в виде глухой цилиндрической выемки. Оси этих углублений (см. фиг.3) параллельны образующей цилиндрической поверхности ротора. Выемки 15 расположены в каждом секторе таким образом, что их проекции на плоскость, проходящую через ось ротора 10, перекрывают друг друга.The vane pump consists (see FIG. 1) of a housing 1 with a suction 2 and a pressure head 3 nozzles, housing covers (not shown in FIG. 1). Inside the housing 1 there is a sleeve 4 having upper and lower contactors 5, 6, respectively, of a cylindrical surface, which are profiled according to the curved curves, suction and discharge windows 7, 8. The switches 5, 6 are formed by arcs of constant radii: the upper contactor 5 from the beginning (point A ) to the end (point B) is described by the arc AB, the lower contactor 6 from the beginning (point C) to the end (point D) is described by the arc CD. In the upper part of the housing 1, a safety bypass valve 9 is installed. Inside the sleeve 4, a rotor 10 is installed, resting on bearing bearings in the housing covers; the rotor has radial grooves 11 in which the plates 12 are placed. Before each groove 11 on the cylindrical surface of the rotor 10 in the direction of rotation parallel to the grooves 11 are recesses 13. Each recess 13 is a recess with gentle side walls-faces, inclined at different angles to the cylindrical rotor surface. The angle α of the inclination of the front face of the recess 13 in the direction of rotation is less than the angle β of the inclination of the rear face and their values are α = 60 ± 5 ^o , β = 85 ± 5 ^o . The bottom of the recess 13 is made parallel to the tangent plane to the cylindrical surface of the rotor 10 at the exit point of the front face. The recess is equidistant from the end surfaces of the rotor, its length 1 is 0.7 ÷ 0.85 from the length b of the generatrix of the cylindrical surface of the rotor 10. In each sector 14 (the sector is the part of the rotor bounded by the walls of adjacent grooves under the plates) on the end surface of the rotor (cm figure 2) made cylindrical blind recesses 15. Each recess 15 is a recess in the form of a blind cylindrical recess. The axis of these recesses (see figure 3) are parallel to the generatrix of the cylindrical surface of the rotor. The recesses 15 are located in each sector so that their projections onto the plane passing through the axis of the rotor 10 overlap each other.

Пластинчатый насос работает следующим образом. При вращении ротора 4 в направлении, указанном стрелкой ω, происходит изменение объемов элементарных камер, ограниченных внутренней поверхностью гильзы 4, цилиндрической поверхностью ротора 10, двумя соседними пластинами 6 и крышками насоса, следующим образом: в результате поворота ротора 10 происходит увеличение объема в полости всасывания и происходит перемещение жидкости к полости нагнетания. При перемещении пластины 6 на нижний замыкатель пластина перемещается в радиальном пазу 5. На всем участке нижнего замыкателя пластина 6 имеет максимальное перемещение из паза 5. Частицы, находящиеся в перекачиваемой жидкости внутри элементарных камер и выемок 13, под воздействием сил инерции стремятся к периферии и при проходе нагнетательного окна 6 выбрасываются из насоса; перекачиваемая жидкость, находящаяся в полости всасывания, под действием перепада давлений на входе и выходе насоса попадает в зазор между торцевой поверхностью 4 ротора 10 и торцевой поверхностью крышки насоса, при этом доля частиц, имеющая размеры, близкие к зазору между ротором и крышкой корпуса, аккумулируется в выемках 15 и находится в них до профилактической разборки насоса. The vane pump operates as follows. When the rotor 4 rotates in the direction indicated by the arrow ω, the volumes of elementary chambers are limited by the inner surface of the sleeve 4, the cylindrical surface of the rotor 10, two adjacent plates 6 and the pump covers, as follows: as a result of the rotation of the rotor 10, the volume in the suction cavity increases and fluid moves to the injection cavity. When moving the plate 6 to the lower contactor, the plate moves in the radial groove 5. Over the entire section of the lower contactor, the plate 6 has a maximum movement from the groove 5. The particles located in the pumped liquid inside the elementary chambers and recesses 13 tend to periphery under the influence of inertia forces and the passage of the discharge window 6 is thrown out of the pump; the pumped liquid located in the suction cavity, under the influence of a pressure differential at the inlet and outlet of the pump, falls into the gap between the end surface 4 of the rotor 10 and the end surface of the pump cover, while a fraction of particles having dimensions close to the gap between the rotor and the housing cover is accumulated in the recesses 15 and is located in them until the preventive disassembly of the pump.

Для подтверждения технического результата были проведены испытания опытного образца пластинчатого насоса, созданного на основе пластинчатого насоса марки ПН-60/8, в котором на цилиндрической поверхности ротора были выполнены выемки 13, а на торцевых поверхностях ротора - выемки 15 в секторах. Насос прошел испытания перекачкой загрязненного дизельного топлива с механическими частицами гарантированных размеров. Результаты испытаний представлены в таблице. Как показали испытания, введение углублений на торцевой поверхности ротора позволяет повысить эксплуатационный КПД насоса на 3÷6%, а величину вакуума в режиме самовсасывания - до 10%. To confirm the technical result, tests were made of a prototype of a vane pump based on a vane pump of the PN-60/8 brand, in which recesses 13 were made on the cylindrical surface of the rotor, and recesses 15 in sectors on the end surfaces of the rotor. The pump has been tested by pumping contaminated diesel fuel with guaranteed-sized mechanical particles. The test results are presented in the table. As tests have shown, the introduction of recesses on the end surface of the rotor allows to increase the operational efficiency of the pump by 3 ÷ 6%, and the value of the vacuum in the self-priming mode up to 10%.

Таким образом, существенными отличиями является совокупность признаков:
наличие выемок 13 (углублений) не только на цилиндрической поверхности ротора, но и выемок 15 на торцевых поверхностях ротора;
выемки 15 на торцевых поверхностях ротора аккумулируют механические примеси до остановки насоса на профилактическую разборку насоса.Thus, significant differences are the totality of signs:
the presence of recesses 13 (recesses) not only on the cylindrical surface of the rotor, but also the recesses 15 on the end surfaces of the rotor;
recesses 15 on the end surfaces of the rotor accumulate mechanical impurities until the pump stops for preventive disassembly of the pump.

Применение изобретения позволит повысить эксплуатационные характеристики насоса - КПД и самовсасывающую способность - за счет уменьшения износа торцевых поверхностей крышек корпуса и торцевых поверхностей ротора. The application of the invention will improve the operational characteristics of the pump - efficiency and self-priming ability - by reducing wear on the end surfaces of the housing covers and the end surfaces of the rotor.

Claims

A vane pump containing a housing with suction and discharge windows, the internal cavity of which is made with upper and lower contactors interconnected by sections with curve curves, a rotor installed inside the housing and made with radial grooves in which the radially movable plates are placed, in front of with each rotor groove in the direction of rotation on its cylindrical surface, grooves with a depth of not less than 5 mm are made parallel to the grooves with different angles of inclination of the groove faces to the tangent at the points of their exit to the cylindrical surface of the rotor, while the angle of inclination of the front face α = 60 ± 5 ^o , the rear face β = 85 ± 5 ^o , and the length of 1 recess is 0.70-0.85 length b forming the cylindrical surface of the rotor, characterized in that in each sector of the end surface of the rotor, bounded by the walls of adjacent grooves, cylindrical blind recesses are made, which are located in each sector so that their projections onto a plane passing through the axis of the rotor overlap each other.