RU2387877C1 - Screw birotary hydraulic pump - Google Patents
Screw birotary hydraulic pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2387877C1 RU2387877C1 RU2008137448/06A RU2008137448A RU2387877C1 RU 2387877 C1 RU2387877 C1 RU 2387877C1 RU 2008137448/06 A RU2008137448/06 A RU 2008137448/06A RU 2008137448 A RU2008137448 A RU 2008137448A RU 2387877 C1 RU2387877 C1 RU 2387877C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- external
- mechanisms
- teeth
- rotors
- screw gerotor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к винтовым героторным гидравлическим насосам для подачи жидкостей под давлением за счет вращения роторов, предназначенным для различных отраслей промышленности: нефтехимической, нефтегазовой, строительной, горной, для перекачивания нефти, при производстве электроэнергии, для водоснабжения, в охлаждающих контурах тепловых электростанций и энергетических установок.The invention relates to screw gerotor hydraulic pumps for supplying liquids under pressure due to the rotation of rotors, intended for various industries: petrochemical, oil and gas, construction, mining, for pumping oil, in the production of electricity, for water supply, in the cooling circuits of thermal power plants and power plants .
Известна зубчатая передача, предназначенная для использования в качестве гидравлического насоса, компрессора, двигателя, части трансмиссии и других подобных механизмов, а также для использования в качестве нескольких таких устройств, состоящая, по меньшей мере, из трех винтовых зубчатых элементов, заключенных внутри друг друга, при этом у каждого последующего элемента на одну винтовую резьбу больше, чем у того, который расположен внутри его, резьбы элементов, заключенных внутри, находятся в постоянном контакте в каждом поперечном сечении с резьбами элемента, внутри которого он находится, соотношение различных шагов резьбы этих зубьев равно соотношению количества зубьев на вышеуказанных элементах, при этом начальные окружности элементов, обозначенных нечетными числами, имеют общий центр, а начальные окружности элементов, обозначенных четными числами, также имеют общий центр, но отличный от первого, а промежуточный элемент изготовлен из тонколистового металла (US 2085115 A, F04C 2/107, 29.06.1937).A gear train is known for use as a hydraulic pump, compressor, engine, transmission part and other similar mechanisms, as well as for use as several such devices, consisting of at least three screw gear elements enclosed inside each other, in this case, each subsequent element has one more screw thread than that which is located inside it, the threads of the elements enclosed inside are in constant contact in each cross section and with the threads of the element inside which it is located, the ratio of the various steps of the thread of these teeth is equal to the ratio of the number of teeth on the above elements, while the initial circles of the elements indicated by odd numbers have a common center, and the initial circles of the elements indicated by even numbers also have a common center, but different from the first, and the intermediate element is made of sheet metal (US 2085115 A, F04C 2/107, 06/29/1937).
Недостатком известной конструкции является то, что под действием перепада давления, действующего со стороны полости высокого давления в сторону полости всасывания, промежуточный элемент подвергается интенсивному нагреву, "задирам", усталостному износу, "смятию" и разрушению, что не обеспечивает использование известного изобретения, например, в насосных агрегатах и энергетических установках, вследствие недостаточного ресурса, надежности и энергетических характеристик, по существу, расхода и развиваемого давления рабочей жидкости, например, для перекачки высоковязких жидкостей (нефти и нефтесодержащих жидкостей) или для использования в охлаждающих контурах тепловых электростанций и энергетических установок, а также в других отраслях экономики и потребительского рынка, например, где требуется, по меньшей мере, 2-летняя непрерывная эксплуатация насосных агрегатов.A disadvantage of the known design is that under the influence of the pressure drop acting from the side of the high-pressure cavity towards the suction cavity, the intermediate element is subjected to intense heating, "scoring", fatigue wear, "crushing" and destruction, which does not allow the use of the known invention, for example , in pumping units and power plants, due to insufficient resource, reliability and energy characteristics, in essence, flow rate and developed working fluid pressure, e.g. Example, for pumping highly viscous liquids (oil and oil-containing liquids) or for use in cooling circuits of thermal power plants and power plants, as well as in other sectors of the economy and the consumer market, for example, where at least 2-year continuous operation of pumping units is required .
Наиболее близким к заявляемому изобретению является винтовой героторный гидравлический насос (одновинтовой насос, встроенный в электродвигатель), выполненный в виде двух коаксиально расположенных винтовых героторных механизмов: внешний винтовой героторный механизм содержит внешний статор, представляющий собой трубчатый корпус с закрепленной внутри него обкладкой внешнего статора из эластомера с внутренними винтовыми зубьями, расположенный внутри обкладки внешнего статора внешний ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев обкладки внешнего статора, ходы винтовых зубьев обкладки внешнего статора и внешнего ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси внешнего ротора и обкладки внешнего статора смещены между собой на величину эксцентриситета, при этом внутренний винтовой героторный механизм содержит расположенную внутри внешнего ротора внутреннюю обкладку из эластомера с внутренними винтовыми зубьями, расположенный внутри внешнего ротора с внутренней обкладкой внутренний ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев внутренней обкладки, ходы винтовых зубьев внутренней обкладки и внутреннего ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси внутреннего ротора и внутренней обкладки смещены между собой на величину эксцентриситета (Д.Ф.Балденко и др. Одновинтовые гидравлические машины. Том 1. Одновинтовые насосы. М.: ОАО Газпром, 2005, с.49, рис.2.9).Closest to the claimed invention is a screw gerotor hydraulic pump (single screw pump built into an electric motor), made in the form of two coaxially arranged screw gerotor mechanisms: the external screw gerotor mechanism contains an external stator, which is a tubular housing with an external elastomer stator lining fixed inside it. with internal helical teeth, an external rotor located inside the lining of the external stator with external helical teeth, the number of which one less than the number of teeth of the lining of the external stator, the moves of the helical teeth of the lining of the external stator and the external rotor are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the external rotor and the plates of the external stator are offset by the amount of eccentricity, while the internal screw gerotor mechanism contains located inside the external rotor inner lining made of elastomer with internal helical teeth, located inside the outer rotor with inner lining inner rotor with external screws teeth, the number of which is one less than the number of teeth of the inner lining, the moves of the helical teeth of the inner lining and the inner rotor are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the inner rotor and the inner lining are offset by the amount of eccentricity (D.F. Baldenko et al. Single screw hydraulic machines.
Недостатками известной конструкции являются утечки и износ уплотнений, что не позволяет использовать известное изобретение, например, в насосных агрегатах и энергетических установках, в которых требуется, например, по меньшей мере, 2-летняя непрерывная эксплуатация насосных агрегатов, вследствие низкого ресурса, недостаточной надежности и энергетических характеристик, по существу, расхода и развиваемого давления рабочей жидкости, например, для перекачки высоковязких жидкостей (нефти и нефтесодержащих жидкостей) или для использования в охлаждающих контурах тепловых электростанций и энергетических установок, а также при высоких давлениях, например, до 100 МПа.The disadvantages of the known design are leakage and wear of the seals, which does not allow the use of the well-known invention, for example, in pumping units and power plants, which require, for example, at least 2 years of continuous operation of pumping units, due to the low resource, insufficient reliability and energy characteristics, essentially the flow rate and the developed pressure of the working fluid, for example, for pumping highly viscous liquids (oil and oil-containing liquids) or for use in the cooling circuits of thermal power plants and power plants, as well as at high pressures, for example, up to 100 MPa.
Анализ причин уменьшения ресурса винтовых героторных гидравлических насосов показывает, что основной причиной отказа является разрушение зубьев обкладки и отрыв обкладки от статора, преимущественно на входе и выходе из насоса. Это происходит вследствие высоких контактных нагрузок в зацеплении ротор - обкладка статора, повышения натяга в зацеплении рабочей пары от внутреннего нагрева и увеличения объема ("набухания") резины от воздействия рабочих жидкостей, больших скоростей потока рабочих жидкостей, высокого перепада давления (межвиткового, на зубьях обкладки из эластомера).An analysis of the reasons for reducing the life of screw gerotor hydraulic pumps shows that the main cause of failure is the destruction of the lining teeth and the tearing of the lining from the stator, mainly at the inlet and outlet of the pump. This occurs due to high contact loads in the rotor - stator meshing, an increase in the interference fit of the working couple from internal heating and an increase in the volume ("swelling") of rubber from exposure to working fluids, high flow rates of working fluids, and a high pressure drop (inter-turn, on the teeth) elastomer plates).
Недостатки известной конструкции объясняются также циклическим нагружением выполненных из эластомера винтовых зубьев в обкладке статора, которые подвергаются деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора внутри статора, что приводит к выделению тепла внутри материала зубьев обкладки.The disadvantages of the known design are also explained by the cyclic loading of helical teeth made of elastomer in the stator lining, which undergo deformation and bending during planetary-rotor rotation of the rotor inside the stator, which leads to heat generation inside the material of the lining teeth.
При этом температура в эластомерной обкладке может повышаться, например, до 60°С, увеличение натяга в рабочей паре может составлять до 0,05 мм на диаметр на каждые 10°С повышения температуры, что приводит к нарушению уплотнения в рабочей паре и разрушению зубьев в эластомерной обкладке статора, а также к отрыву обкладки от статора.In this case, the temperature in the elastomeric lining can increase, for example, to 60 ° C, the increase in interference in the working pair can be up to 0.05 mm per diameter for every 10 ° C of temperature increase, which leads to a violation of compaction in the working pair and the destruction of the teeth in elastomeric stator lining, as well as to tear the lining from the stator.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение ресурса, надежности и энергетических характеристик, по существу, расхода и развиваемого давления рабочей жидкости винтового героторного гидравлического насоса за счет того, что он содержит два внешних и два внутренних винтовых героторных механизма, которые расположены попарно оппозитно вдоль центральной оси и вмонтированы один в другой: внешние винтовые героторные механизмы выполнены с одинаковыми между собой параметрами, но с противоположным, например, зеркальным, правым и левым один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной оси внешних роторах и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной оси обкладках внешних статоров, а внутренние винтовые героторные механизмы выполнены с одинаковыми между собой параметрами соответственно, но с противоположным один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной оси внутренних роторах и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной оси внутренних обкладках внутри внешних роторов, при этом внешние и внутренние винтовые героторные механизмы имеют одинаковый эксцентриситет и в каждой фазе их относительного движения центр роторов внутренних винтовых героторных механизмов совпадает с центром статоров внешних винтовых героторных механизмов, а центр роторов внешних винтовых героторных механизмов совпадает с центром статоров внутренних винтовых героторных механизмов, при этом полюсы зацепления, по существу - геометрическое место точек, где пересекаются нормали к точкам контакта зубьев ротора и обкладки из эластомера, в каждом из внешних и внутренних винтовых героторных механизмов находятся на одной поперечной оси, проходящей через центр внешних и внутренних винтовых героторных механизмов, и располагаются оппозитно по разные стороны от центра внешних и внутренних винтовых героторных механизмов.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the resource, reliability and energy characteristics, in essence, the flow rate and the developed pressure of the working fluid of a screw gerotor hydraulic pump due to the fact that it contains two external and two internal screw gerotor mechanisms, which are located oppositely in pairs along the central axis and mounted one into the other: external screw gerotor mechanisms are made with the same parameters, but with the opposite for example, with the mirror, right, and left relative to one another direction of the helical teeth in the outer rotors opposite to the central axis and, respectively, in the outer stator plates opposite along the central axis, and the internal screw gerotor mechanisms are made with the same parameters, respectively, but with in the opposite direction with respect to the direction of the helical teeth in the inner rotors opposed along the central axis and accordingly in the opposite direction located along the central axis of the inner plates inside the outer rotors, with the external and internal screw gerotor mechanisms having the same eccentricity and in each phase of their relative movement the center of the rotors of the internal screw gerotor mechanisms coincides with the center of the stator of the external screw gerotor mechanisms, and the center of the rotors of the external screw gerotor mechanisms coincides with the center of the stators of the internal screw gerotor mechanisms, while the engagement poles are essentially the geometrical location of the points, where the normals to the contact points of the rotor teeth and the plates of elastomer intersect, in each of the external and internal screw gerotor mechanisms are located on one transverse axis passing through the center of the external and internal screw gerotor mechanisms and are located opposite on opposite sides from the center of the external and internal screw gerotor mechanisms.
Сущность технического решения заключается в том, что в винтовом героторном гидравлическом насосе, выполненном в виде двух коаксиально расположенных винтовых героторных механизмов: внешний винтовой героторный механизм содержит внешний статор, представляющий собой трубчатый корпус с закрепленной внутри него обкладкой внешнего статора из эластомера с внутренними винтовыми зубьями, расположенный внутри обкладки внешнего статора внешний ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев обкладки внешнего статора, ходы винтовых зубьев обкладки внешнего статора и внешнего ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси внешнего ротора и обкладки внешнего статора смещены между собой на величину эксцентриситета, при этом внутренний винтовой героторный механизм содержит расположенную внутри внешнего ротора внутреннюю обкладку из эластомера с внутренними винтовыми зубьями, расположенный внутри внешнего ротора с внутренней обкладкой внутренний ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев внутренней обкладки, ходы винтовых зубьев внутренней обкладки и внутреннего ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси внутреннего ротора и внутренней обкладки смещены между собой на величину эксцентриситета, согласно изобретению содержит два внешних и два внутренних винтовых героторных механизма, которые расположены попарно оппозитно вдоль центральной продольной оси и вмонтированы один в другой: внешние винтовые героторные механизмы выполнены с одинаковыми между собой параметрами, но с противоположным один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси внешних роторах и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси обкладках внешних статоров, а внутренние винтовые героторные механизмы выполнены с одинаковыми между собой параметрами соответственно, но с противоположным один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси внутренних роторах и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси внутренних обкладках внутри внешних роторов, при этом внешние и внутренние винтовые героторные механизмы имеют одинаковый эксцентриситет и в каждой фазе их относительного движения центр роторов внутренних винтовых героторных механизмов совпадает с центром статоров внешних винтовых героторных механизмов, а центр роторов внешних винтовых героторных механизмов совпадает с центром статоров внутренних винтовых героторных механизмов, при этом полюсы зацепления, по существу - геометрическое место точек, где пересекаются нормали к точкам контакта зубьев ротора и обкладки из эластомера, в каждом из внешних и внутренних винтовых героторных механизмов находятся на одной поперечной оси, проходящей через центр внешних и внутренних винтовых героторных механизмов, и располагаются оппозитно по разные стороны от центра внешних и внутренних винтовых героторных механизмов.The essence of the technical solution lies in the fact that in a screw hydraulic gerotor pump made in the form of two coaxially located screw gerotor mechanisms: the external screw gerotor mechanism contains an external stator, which is a tubular body with an external stator lining fixed from it from an elastomer with internal helical teeth, an external rotor located inside the outer stator lining with external helical teeth, the number of which is one less than the number of teeth of the external stator the stator, the helical tooth moves of the outer stator and outer rotor plates are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the external rotor and the external stator plates are offset by the amount of eccentricity, while the internal screw gerotor mechanism contains an internal elastomer lining inside the external rotor with internal helical teeth, located inside the outer rotor with the inner lining, the inner rotor with the outer helical teeth, the number of which is one less than the number and the teeth of the inner lining, the moves of the helical teeth of the inner lining and the inner rotor are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the inner rotor and the inner lining are offset by the amount of eccentricity, according to the invention contains two external and two internal screw gerotor mechanisms that are opposite in pairs along the central longitudinal axis and mounted one into the other: external screw gerotor mechanisms are made with the same parameters, but with opposite one relative to the other by the direction of the helical teeth in the outer rotors opposite to the opposite along the central longitudinal axis and respectively in the plates of the external stators opposite to the other along the central longitudinal axis, and the internal screw gerotor mechanisms are made with the same parameters, respectively, but with the opposite direction of the screw teeth in opposite rotors located along the central longitudinal axis and accordingly in opposite located along the central longitudinal axis of the inner plates inside the outer rotors, the external and internal screw gerotor mechanisms have the same eccentricity and in each phase of their relative motion the center of the rotors of the internal screw gerotor mechanisms coincides with the center of the stator of the external screw gerotor mechanisms, and the center of the rotors of the external screw gerotor mechanisms of the mechanisms coincides with the center of the stators of the internal screw gerotor mechanisms, while the engagement poles are essentially geometrically the place of the points where the normals to the contact points of the rotor teeth and the plates of elastomer intersect in each of the external and internal screw gerotor mechanisms are on the same transverse axis passing through the center of the external and internal screw gerotor mechanisms and are located opposite on opposite sides from the center of the external and internal screw gerotor mechanisms.
Разность чисел зубьев между внешним и внутренним роторами во внешних и внутренних винтовых героторных механизмах составляет 2÷10.The difference in the number of teeth between the external and internal rotors in the external and internal screw gerotor mechanisms is 2 ÷ 10.
Обкладки внешних статоров из эластомера во внешних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, в виде обкладки с противоположным направлением внутренних винтовых зубьев относительно ее средней части и закреплены внутри выполненной за одно целое гильзы, при этом гильза закреплена внутри трубчатого корпуса.The plates of the external elastomer stators in the external screw gerotor mechanisms are made in one piece, in the form of the plates with the opposite direction of the internal helical teeth relative to its middle part and are fixed inside the sleeve made in one piece, while the sleeve is fixed inside the tubular body.
Внешние роторы во внешних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, в виде ротора с противоположным направлением винтовых зубьев относительно его средней части.The external rotors in the external screw gerotor mechanisms are made in one piece, in the form of a rotor with the opposite direction of the helical teeth relative to its middle part.
Внутренние роторы во внутренних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, в виде ротора с противоположным направлением винтовых зубьев относительно его средней части.The internal rotors in the internal screw gerotor mechanisms are made in one piece, in the form of a rotor with the opposite direction of the helical teeth relative to its middle part.
Внутренние обкладки из эластомера во внутренних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, с противоположным направлением внутренних винтовых зубьев относительно средней части внешнего ротора и закреплены внутри внешнего ротора.The inner plates of elastomer in the internal screw gerotor mechanisms are made in one piece, with the opposite direction of the internal helical teeth relative to the middle part of the outer rotor and fixed inside the outer rotor.
Трубчатый корпус содержит всасывающие патрубки, расположенные по краям внешних винтовых героторных механизмов, а также, по меньшей мере, один нагнетательный патрубок, расположенный в средней части корпуса между внешними винтовыми героторными механизмами.The tubular housing contains suction nozzles located at the edges of the external screw gerotor mechanisms, as well as at least one discharge nozzle located in the middle part of the housing between the external screw gerotor mechanisms.
Твердость внутренней обкладки из эластомера, например из резины, скрепленной с внутренней поверхностью внешнего ротора, составляет 68…73 ед. Шор А.The hardness of the inner lining of elastomer, for example of rubber bonded to the inner surface of the outer rotor, is 68 ... 73 units. Shore A.
Твердость внешней обкладки из эластомера, например из резины, закрепленной внутри гильзы, размещенной внутри трубчатого корпуса, составляет 63…68 ед. Шор А.The hardness of the outer lining of elastomer, for example of rubber, mounted inside the sleeve, placed inside the tubular body, is 63 ... 68 units. Shore A.
Выполнение винтового героторного гидравлического насоса таким образом, что он содержит два внешних и два внутренних винтовых героторных механизма, которые расположены попарно оппозитно вдоль центральной продольной оси и вмонтированы один в другой: внешние винтовые героторные механизмы выполнены с одинаковыми между собой параметрами, но с противоположным, например, зеркальным, правым и левым один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси внешних роторах и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси обкладках внешних статоров, а внутренние винтовые героторные механизмы выполнены с одинаковыми между собой параметрами соответственно, но с противоположным, например, зеркальным, правым и левым один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси внутренних роторах и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси внутренних обкладках внутри внешних роторов, при этом внешние и внутренние винтовые героторные механизмы имеют одинаковый эксцентриситет и в каждой фазе их относительного движения центр роторов внутренних винтовых героторных механизмов совпадает с центром статоров внешних винтовых героторных механизмов, а центр роторов внешних винтовых героторных механизмов совпадает с центром статоров внутренних винтовых героторных механизмов, при этом полюсы зацепления, по существу ~ геометрическое место точек, где пересекаются нормали к точкам контакта зубьев ротора и обкладки из эластомера, в каждом из внешних и внутренних винтовых героторных механизмов находятся на одной поперечной оси, проходящей через центр внешних и внутренних винтовых героторных механизмов, и располагаются оппозитно по разные стороны от центра внешних и внутренних винтовых героторных механизмов, обеспечивает повышение ресурса, надежности и энергетических характеристик, по существу расхода и развиваемого давления рабочей жидкости, за счет того, что создается:The implementation of a screw gerotor hydraulic pump in such a way that it contains two external and two internal screw gerotor mechanisms that are located in pairs opposite to each other along the central longitudinal axis and mounted one into the other: external screw gerotor mechanisms are made with the same parameters, but with the opposite, for example, for example , mirror, right and left one relative to the other direction of the helical teeth in the outer rotors opposite to the central axis along the longitudinal axis and correspondingly opposite in the facing of the outer stators opposite to the longitudinal axis, and the internal screw gerotor mechanisms are made with the same parameters, respectively, but with the opposite, for example, mirror, right and left relative to the other direction of the helical teeth in the opposite of the inner longitudinal axis rotors and, accordingly, in the inner plates opposite to the central axis along the longitudinal axis, inside the outer rotors, while the outer and inner The early screw gerotor mechanisms have the same eccentricity and in each phase of their relative motion the center of the rotors of the internal screw gerotor mechanisms coincides with the center of the stators of the external screw gerotor mechanisms, and the center of the rotors of the external screw gerotor mechanisms coincides with the center of the stators of the internal screw gerotor mechanisms, while the gearing poles, essentially ~ the geometrical place of the points where the normals intersect to the contact points of the teeth of the rotor and the lining of the elastomer, in each of the outer internal screw gerotor mechanisms are located on one transverse axis passing through the center of the external and internal screw gerotor mechanisms, and are located opposite on opposite sides from the center of the external and internal screw gerotor mechanisms, provides an increase in resource, reliability and energy characteristics, in essence flow rate and developed pressure working fluid, due to the fact that it is created:
- эффект оппозитного уплотнения полостей высокого давления внешнего и внутреннего героторных механизмов (не требуются сальниковые уплотнения полостей высокого давления);- the effect of the opposite seal of the high-pressure cavities of the external and internal gerotor mechanisms (gland seals of the high-pressure cavities are not required);
- эффект оппозитной синхронизации работы многозаходных многошаговых винтовых (шлюзовых) камер между зубьями внутреннего и внешнего роторов и обкладок внешнего и внутреннего героторных механизмов;- the effect of the opposite synchronization of the multi-start multi-step screw (lock) chambers between the teeth of the internal and external rotors and the plates of the external and internal gerotor mechanisms;
- динамическая уравновешенность внешнего и внутреннего героторных механизмов (оппозитное демпфирование крутильных колебаний и поперечных перекашивающих моментов);- dynamic balance of the external and internal gerotor mechanisms (opposed damping of torsional vibrations and transverse warping moments);
- осевая "разгрузка" роторов - уравновешивание осевых сил во внешних и внутренних оппозитно расположенных роторах;- axial "unloading" of the rotors - balancing the axial forces in the external and internal opposite rotors;
- осевая "разгрузка" обкладок из эластомера - уравновешивание осевых сил во внутренних обкладках и в обкладках внешних статоров.- axial "unloading" of plates from elastomer - balancing of axial forces in the inner plates and in the plates of external stators.
Вследствие этого обеспечивается возможность повышения ресурса и надежности, а также расхода и развиваемого давления рабочей жидкости винтового героторного гидравлического насоса, уменьшаются механические потери на трение в рабочих органах и опорах приводного вала, уменьшаются объемные потери, обусловленные утечками рабочей жидкости в рабочих органах и уплотнении вала, а также уменьшаются гидравлические потери рабочей жидкости в каналах рабочих органов и других проточных элементах насоса, предотвращаются нерасчетные режимы P-Q (давление-подача) за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладок и роторов, улучшения уплотнения по контактным линиям и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.As a result of this, it is possible to increase the resource and reliability, as well as the flow rate and the developed working fluid pressure of the screw gerotor hydraulic pump, the mechanical friction losses in the working bodies and bearings of the drive shaft are reduced, the volume losses caused by the working fluid leaks in the working bodies and the shaft seal are reduced, as well as reduced hydraulic losses of the working fluid in the channels of the working bodies and other flow elements of the pump, the off-design PQ modes (pressure of-feed) due to uniform tightness in all phases of the contact electrodes and the teeth of the rotors, improve the seal along the contact lines and reduce contact loads in the maximum sliding speeds zone.
При этом повышаются: предел прочности связи с металлом при отрыве резиновой обкладки от внутренней поверхности внешнего ротора (определяемые по ГОСТ 209-75), усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (определяемые по ГОСТ 10952-75), а также усталостной выносливости при многократном сжатии (определяемые по ГОСТ 20418-75), вследствие этого обеспечивается возможность повышения ресурса и надежности, а также расхода и развиваемого давления рабочей жидкости винтового героторного гидравлического насоса.At the same time, they increase: the bond strength with metal when the rubber lining is torn off from the inner surface of the outer rotor (defined in accordance with GOST 209-75), fatigue endurance in alternating bending with rotation (determined in accordance with GOST 10952-75), as well as fatigue endurance with multiple compression (determined according to GOST 20418-75), as a result of this, it is possible to increase the resource and reliability, as well as the flow rate and developed working fluid pressure of the screw gerotor hydraulic pump.
В заявляемой конструкции за счет того, что разность чисел зубьев между внешним и внутренним роторами во внешних и внутренних винтовых героторных механизмах составляет 2÷10, обеспечивается эффективная динамическая уравновешенность внешнего и внутреннего героторных механизмов (оппозитное демпфирование крутильных колебаний и поперечных перекашивающих моментов), а также улучшается синхронизация работы многозаходных многошаговых винтовых (шлюзовых) камер между зубьями внутреннего и внешнего роторов и обкладок внешнего и внутреннего героторных механизмов.In the claimed design, due to the fact that the difference in the number of teeth between the external and internal rotors in the external and internal screw gerotor mechanisms is 2 ÷ 10, effective dynamic balance of the external and internal gerotor mechanisms is ensured (opposed damping of torsional vibrations and transverse distortion moments), as well as improved synchronization of multi-start multi-step screw (lock) chambers between the teeth of the inner and outer rotors and the plates of the outer and inner arms otorny mechanisms.
В заявляемой конструкции за счет того, что обкладки внешних статоров из эластомера во внешних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, в виде обкладки с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением внутренних винтовых зубьев относительно ее средней части и закреплены внутри выполненной за одно целое гильзы, при этом гильза закреплена внутри трубчатого корпуса, повышается предел прочности связи с металлом при отрыве резиновой обкладки от внутренней поверхности внешнего ротора (определяемые по ГОСТ 209-75), а также усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (определяемые по ГОСТ 10952-75), преимущественно на выходе из насоса, в полости высокого давления.In the claimed design due to the fact that the plates of the external stators from elastomer in the external screw gerotor mechanisms are made in one piece, in the form of the plates with the opposite, for example, mirror, right and left directions of the internal helical teeth relative to its middle part and fixed inside made for one the whole sleeve, while the sleeve is fixed inside the tubular body, the bond strength with the metal increases when the rubber lining is torn off the inner surface of the outer rotor (determined according to GOST 20 9-75), as well as fatigue endurance during alternating bending with rotation (determined according to GOST 10952-75), mainly at the outlet of the pump, in the high-pressure cavity.
Это объясняется тем, что действие высокого давления в зоне нагнетательного патрубка оппозитно уравновешивает осевые силы, действующие на внутренние винтовые многозаходные зубья обкладки из эластомера во внешнем статоре (внешняя обкладка "разгружена" от действия осевых сил высокого давления), а действие высокого давления в зоне нагнетательного патрубка не образует осевых сил на гильзу (гильза "разгружена" от действия осевых сил высокого давления).This is explained by the fact that the action of high pressure in the area of the discharge pipe oppositely balances the axial forces acting on the internal helical multi-start teeth of the elastomer plate in the external stator (the external plate is "unloaded" from the action of the axial forces of high pressure), and the effect of high pressure in the area of the discharge the nozzle does not form axial forces on the sleeve (the sleeve is "unloaded" from the action of the axial forces of high pressure).
В заявляемой конструкции за счет того, что внешние роторы во внешних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, в виде ротора с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением винтовых зубьев относительно его средней части, улучшается динамическая уравновешенность внешних винтовых героторных механизмов (оппозитное демпфирование крутильных колебаний и поперечных перекашивающих моментов), а также создается осевая "разгрузка" - уравновешивание осевых сил во внешних оппозитно расположенных роторах.In the claimed design, due to the fact that the external rotors in the external screw gerotor mechanisms are made in one piece, in the form of a rotor with the opposite, for example, mirror, right and left direction of the helical teeth relative to its middle part, the dynamic balance of the external screw gerotor mechanisms is improved (opposed damping of torsional vibrations and transverse warping moments), as well as axial “unloading” is created - balancing of axial forces in external opposed rotors.
В заявляемой конструкции за счет того, что внутренние роторы во внутренних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, в виде ротора с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением винтовых зубьев относительно его средней части, улучшается динамическая уравновешенность внутренних винтовых героторных механизмов (оппозитное демпфирование крутильных колебаний и поперечных перекашивающих моментов), а также создается осевая "разгрузка" - уравновешивание осевых сил во внутренних оппозитно расположенных роторах.In the claimed design, due to the fact that the internal rotors in the internal screw gerotor mechanisms are made in one piece, in the form of a rotor with the opposite, for example, mirror, right and left direction of the helical teeth relative to its middle part, the dynamic balance of the internal screw gerotor mechanisms is improved (opposed damping of torsional vibrations and transverse warping moments), and also creates axial "unloading" - balancing the axial forces in the inner opposite Orach.
В заявляемой конструкции за счет того, что внутренние обкладки из эластомера во внутренних винтовых героторных механизмах выполнены за одно целое, с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением внутренних винтовых зубьев относительно средней части внешнего ротора и закреплены внутри внешнего ротора, повышается предел прочности связи с металлом при отрыве резиновой обкладки от внутренней поверхности внешнего ротора (определяемые по ГОСТ 209-75), а также усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (определяемые по ГОСТ 10952-75), преимущественно на выходе из насоса, в полости высокого давления.In the claimed design, due to the fact that the inner plates of elastomer in the internal screw gerotor mechanisms are made in one piece, with the opposite, for example, mirror, right and left directions of the internal helical teeth relative to the middle part of the outer rotor and fixed inside the outer rotor, the tensile strength increases connection with metal when the rubber lining is torn off from the inner surface of the external rotor (determined according to GOST 209-75), as well as fatigue endurance during alternating bending with rotation (Determined in accordance with GOST 10952-75), preferably at the outlet of the pump, the high-pressure cavity.
Это объясняется тем, что действие высокого давления в зоне нагнетательного патрубка оппозитно уравновешивает осевые силы, действующие на внутренние винтовые многозаходные зубья внутренней обкладки из эластомера (внутренняя обкладка "разгружена" от действия осевых сил высокого давления).This is because the effect of high pressure in the area of the discharge pipe oppositely balances the axial forces acting on the internal helical multiple-tooth teeth of the inner lining of elastomer (the inner lining is "unloaded" from the action of the axial high-pressure forces).
В заявляемой конструкции за счет того, что трубчатый корпус содержит всасывающие патрубки, расположенные по краям внешних винтовых героторных механизмов, а также, по меньшей мере, один нагнетательный патрубок, расположенный в средней части корпуса между внешними винтовыми героторными механизмами, дополнительно уменьшаются гидромеханические потери в двух внешних и двух внутренних винтовых героторных механизмах, которые расположены попарно оппозитно вдоль центральной продольной оси и вмонтированы один в другой, за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладок и роторов, улучшения уплотнения по контактным линиям и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.In the claimed design, due to the fact that the tubular body contains suction pipes located at the edges of the external screw gerotor mechanisms, as well as at least one discharge pipe located in the middle part of the body between the external screw gerotor mechanisms, the hydromechanical losses in two are additionally reduced external and two internal screw gerotor mechanisms, which are located in pairs opposite to each other along the central longitudinal axis and mounted one into the other, due to the uniform Rod in all phases of the contact electrodes and the teeth of the rotors, improve the seal along the contact lines and reduce contact loads in the maximum sliding speeds zone.
Вследствие этого обеспечивается возможность повышения ресурса и надежности, а также расхода и развиваемого давления рабочей жидкости винтового героторного гидравлического насоса, уменьшаются механические потери на трение в рабочих органах и опорах приводного вала, уменьшаются объемные потери, обусловленные утечками рабочей жидкости в рабочих органах и уплотнении вала, а также уменьшаются гидравлические потери рабочей жидкости в каналах рабочих органов и других проточных элементах насоса, предотвращаются нерасчетные режимы P-Q (давление-подача).As a result of this, it is possible to increase the resource and reliability, as well as the flow rate and the developed working fluid pressure of the screw gerotor hydraulic pump, the mechanical friction losses in the working bodies and bearings of the drive shaft are reduced, the volume losses caused by the working fluid leaks in the working bodies and the shaft seal are reduced, as well as reduced hydraulic losses of the working fluid in the channels of the working bodies and other flow elements of the pump, the off-design PQ modes (pressure of-feed).
В заявляемой конструкции за счет того, что твердость внутренней обкладки из эластомера, например из резины, скрепленной с внутренней поверхностью внешнего ротора, составляет 68…73 ед. Шор А, при этом твердость внешней обкладки из эластомера, например из резины, закрепленной внутри гильзы, размещенной внутри трубчатого корпуса, составляет 63…68 ед. Шор А, уменьшаются механические потери на трение в рабочих органах и опорах приводного вала, уменьшаются объемные потери, обусловленные утечками рабочей жидкости в рабочих органах и уплотнении вала, уменьшаются гидравлические потери рабочей жидкости в каналах рабочих органов и других проточных элементах насоса, а также уменьшается выделение тепла внутри материала зубьев обкладки, связанное с циклическим нагружением выполненных из эластомера винтовых зубьев в обкладке статора, которые подвергаются деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении роторов внутри статоров, обеспечивается заданный ресурс и надежность, а также расход и развиваемое давление рабочей жидкости винтового героторного гидравлического насоса.In the claimed design due to the fact that the hardness of the inner lining of elastomer, for example, from rubber, bonded to the inner surface of the outer rotor, is 68 ... 73 units. Shore A, while the hardness of the outer lining of an elastomer, for example, of rubber, fixed inside a sleeve placed inside a tubular body, is 63 ... 68 units. Shore A, mechanical losses due to friction in the working bodies and bearings of the drive shaft are reduced, volumetric losses due to leakages of the working fluid in the working bodies and the shaft seal are reduced, hydraulic losses of the working fluid in the channels of the working bodies and other flow elements of the pump are reduced, and the discharge is reduced heat inside the material of the teeth of the lining associated with the cyclic loading of helical teeth made of elastomer in the lining of the stator, which are subjected to deformation and bending during planetary otornoj rotation of the rotors inside the stators, provides a given resource and reliability, as well as the flow rate and the developed pressure of the working fluid of a screw gyratory hydraulic pump.
Ниже представлен лучший вариант конструкции винтового героторного гидравлического оппозитного насоса ВГГН-240 RS для перекачки нефти на морских платформах.Below is the best design of the VGGN-240 RS screw gerotor hydraulic boxer pump for pumping oil on offshore platforms.
На фиг.1 показан продольный разрез винтового героторного гидравлического насоса ВГГН-240 RS.Figure 1 shows a longitudinal section of a screw gerotor hydraulic pump VGGN-240 RS.
На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1 поперек одной из секций винтового героторного гидравлического насоса, вариант 1, отношение чисел зубьев внутренний ротор - внутренняя обкладка равно 1/2, отношение чисел зубьев внешний ротор - внешняя обкладка равно 4/5.In Fig.2 shows a section aa in Fig.1 across one of the sections of the screw gyratory hydraulic pump,
На фиг.3 показан разрез А-А на фиг.1 поперек одной из секций винтового героторного гидравлического насоса, вариант 2, отношение чисел зубьев внутренний ротор - внутренняя обкладка равно 2/3, отношение чисел зубьев внешний ротор - внешняя обкладка равно 5/6.Figure 3 shows a section aa in figure 1 across one of the sections of a screw hydraulic gyratory pump, option 2, the ratio of the number of teeth of the inner rotor - inner lining is 2/3, the ratio of the number of teeth of the outer rotor - outer lining is 5/6 .
На фиг.4 показан разрез А-А на фиг.1 поперек одной из секций винтового героторного гидравлического насоса, вариант 3, отношение чисел зубьев внутренний ротор - внутренняя обкладка равно 3/4, отношение чисел зубьев внешний ротор - внешняя обкладка равно 6/7.In Fig. 4, a section A-A is shown in Fig. 1 across one of the sections of a screw hydraulic gyratory pump, option 3, the ratio of the number of teeth of the inner rotor - the inner lining is 3/4, the ratio of the number of teeth is the outer rotor - the outer lining is 6/7 .
На фиг.5 показан разрез А-А на фиг.1 поперек одной из секций винтового героторного гидравлического насоса (вариант 4; 0°), отношение чисел зубьев внутренний ротор - внутренняя обкладка равно 3/4, отношение чисел зубьев внешний ротор - внешняя обкладка равно 7/8, а также показаны полюсы зацепления - геометрическое место точек, где пересекаются нормали к точкам контакта зубьев роторов и обкладок из эластомера.Figure 5 shows a section aa in figure 1 across one of the sections of a screw hydraulic gyratory pump (option 4; 0 °), the ratio of the number of teeth of the inner rotor - the inner lining is 3/4, the ratio of the number of teeth of the outer rotor - the outer lining equal to 7/8, and the engagement poles are also shown — the geometrical place of the points where the normals intersect to the contact points of the teeth of the rotors and plates of elastomer.
На фиг.6 показан разрез А-А на фиг.1 поперек одной из секций винтового героторного гидравлического насоса (вариант 4; 90°), отношение чисел зубьев внутренний ротор - внутренняя обкладка равно 3/4, отношение чисел зубьев внешний ротор - внешняя обкладка равно 7/8, а также показаны полюсы зацепления - геометрическое место точек, где пересекаются нормали к точкам контакта зубьев роторов и обкладок из эластомера.In Fig.6 shows a section aa in Fig.1 across one of the sections of the screw gerotor hydraulic pump (option 4; 90 °), the ratio of the number of teeth of the inner rotor - the inner lining is 3/4, the ratio of the number of teeth of the outer rotor - the outer lining equal to 7/8, and the engagement poles are also shown — the geometrical place of the points where the normals intersect to the contact points of the teeth of the rotors and plates of elastomer.
На фиг.7 показан разрез А-А на фиг.1 поперек одной из секций винтового героторного гидравлического насоса (вариант 4; 180°), отношение чисел зубьев внутренний ротор - внутренняя обкладка равно 3/4, отношение чисел зубьев внешний ротор - внешняя обкладка равно 7/8, а также показаны полюсы зацепления - геометрическое место точек, где пересекаются нормали к точкам контакта зубьев роторов и обкладок из эластомера.In Fig.7 shows a section aa in Fig.1 across one of the sections of the screw gerotor hydraulic pump (option 4; 180 °), the ratio of the number of teeth of the inner rotor - the inner lining is 3/4, the ratio of the number of teeth of the outer rotor - the outer lining equal to 7/8, and the engagement poles are also shown — the geometrical place of the points where the normals intersect to the contact points of the teeth of the rotors and plates of elastomer.
На фиг.8 показан разрез А-А на фиг.1 поперек одной из секций винтового героторного гидравлического насоса (вариант 4; 270°), отношение чисел зубьев внутренний ротор - внутренняя обкладка равно 3/4, отношение чисел зубьев внешний ротор - внешняя обкладка равно 7/8, а также показаны полюсы зацепления - геометрическое место точек, где пересекаются нормали к точкам контакта зубьев роторов и обкладок из эластомера.Fig. 8 shows a section A-A in Fig. 1 across one of the sections of the screw gerotor hydraulic pump (option 4; 270 °), the ratio of the number of teeth of the inner rotor - the inner lining is 3/4, the ratio of the number of teeth is the outer rotor - the outer lining equal to 7/8, and the engagement poles are also shown — the geometrical place of the points where the normals intersect to the contact points of the teeth of the rotors and plates of elastomer.
Винтовой героторный гидравлический насос выполнен в виде двух коаксиально расположенных винтовых героторных механизмов: внешний винтовой героторный механизм 1 содержит внешний статор 2, представляющий собой трубчатый корпус 3 с закрепленной внутри него обкладкой 4 внешнего статора 2 из эластомера с внутренними винтовыми зубьями 5, расположенный внутри обкладки 4 внешнего статора 2 внешний ротор 6 с наружными винтовыми зубьями 7, число которых на единицу меньше числа зубьев 5 обкладки 4 внешнего статора 2, ходы (не показаны) винтовых зубьев 5 обкладки 4 внешнего статора 2 и внешнего ротора 6 пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси соответственно 8 и 9 внешнего ротора 6 и обкладки 4 внешнего статора 2 смещены между собой на величину эксцентриситета 10, е, при этом внутренний винтовой героторный механизм 11 содержит расположенную внутри внешнего ротора 6 внутреннюю обкладку 12 из эластомера с внутренними винтовыми зубьями 13, расположенный внутри внешнего ротора 6 с внутренней обкладкой 12 внутренний ротор 14 с наружными винтовыми зубьями 15, число которых на единицу меньше числа зубьев 13 внутренней обкладки 12, ходы винтовых зубьев (не показаны) внутренней обкладки 12 и внутреннего ротора 14 пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси, также соответственно 8 и 9 внутреннего ротора 14 и внутренней обкладки 12 смещены между собой на величину эксцентриситета 10, е, показано на фиг.1, 2, 3, 4.The screw gerotor hydraulic pump is made in the form of two coaxially located screw gerotor mechanisms: the external
При этом шаг Т (или ход Pz) винтовой линии каждого винтового зуба 7, 15 в роторах соответственно 6, 14, а также каждого винтового зуба 5, 13 соответственно в обкладках 4, 12 из эластомера равен расстоянию по соосной поверхности между двумя положениями точки, образующей линию винтового зуба, соответствующими ее полному обороту вокруг оси зубчатого колеса, например, вокруг центральной продольной оси 8 внутреннего ротора 14, а также вокруг центральной продольной оси 9 внутренней обкладки 12 из эластомера, закрепленной внутри внешнего ротора 6, показано, например, ГОСТ 16530-83, стр.17.In this case, step T (or stroke P z ) of the helix of each
Винтовой героторный гидравлический насос содержит два внешних винтовых героторных механизма 16, 17 и два внутренних винтовых героторных механизма 18, 19, которые расположены попарно оппозитно вдоль центральной продольной оси 8 внутреннего ротора 14 и вмонтированы один в другой: внешние винтовые героторные механизмы 16, 17 выполнены с одинаковыми между собой параметрами (например, обкладки и роторы рассчитаны по ОСТ 39-164-84), но с противоположным, например, зеркальным, правым и левым один относительно другого направлением винтовых зубьев 15 в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 внешних роторах 6, 20 и соответственно винтовых зубьев 5 в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 обкладках 4, 21 внешнего статора 2, показано на фиг.1, 2, 3, 4.The screw gerotor hydraulic pump contains two external screw gerotor mechanisms 16, 17 and two internal screw gerotor mechanisms 18, 19, which are arranged in pairs opposite to the central longitudinal axis 8 of the
При этом внутренние винтовые героторные механизмы 18, 19 выполнены с одинаковыми между собой параметрами (например, обкладки и роторы рассчитаны по ОСТ 39-164-84), но с противоположным, например, зеркальным, правым и левым один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 внутренних роторах 14, 22 и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 внутренних обкладках 12, 23 внутри внешних роторов 6, 20, показано на фиг.1, 2, 3, 4.In this case, the internal screw gerotor mechanisms 18, 19 are made with the same parameters (for example, the plates and rotors are calculated according to OST 39-164-84), but with the opposite, for example, mirror, right and left relative to the other direction of the helical teeth in the opposite located along the central longitudinal axis 8 of the
При этом внешние и внутренние винтовые героторные механизмы соответственно 16, 17 и 18, 19 имеют одинаковый эксцентриситет 10, е и в каждой фазе их относительного движения центр 24 роторов 14, 22 внутренних винтовых героторных механизмов 18, 19 совпадает с центром 25 статоров внешних винтовых героторных механизмов 16, 17, а центр 26 роторов 6, 20 внешних винтовых героторных механизмов 16, 17 совпадает с центром 27 статоров внутренних винтовых героторных механизмов 18, 19, показаны поперечные сечения в положениях 0°, 90°, 180°, 270° на фиг.5, 6, 7, 8.In this case, the external and internal screw gerotor mechanisms 16, 17 and 18, 19, respectively, have the
При этом полюс зацепления 28, P1, по существу - геометрическое место точек, где пересекаются нормали 29, 30 к точкам контакта 31, 32 зубьев роторов 14, 22 и обкладок 12, 23 из эластомера в каждом из внутренних винтовых героторных механизмов 18, 19, а также полюс зацепления 33, P2 геометрическое место точек, где пересекаются нормали 34, 35 к точкам контакта 36, 37 зубьев роторов 6, 20 и обкладок 4, 21 из эластомера в каждом из внешних винтовых героторных механизмов 16, 17, находятся на одной поперечной оси 38, Т, проходящей через центр 24, 25, 26, 27 внутренних 18, 19 и соответственно внешних 16, 17 винтовых героторных механизмов, и располагаются оппозитно по разные стороны от центра 24, 25 внутренних и центра 26, 27 внешних винтовых героторных механизмов, показаны поперечные сечения в положениях 0°, 90°, 180°, 270° на фиг.5, 6, 7, 8.In this case, the
Разность чисел зубьев между внешним и внутренним роторами соответственно 6, 20 и 14, 22 во внешних и внутренних винтовых героторных механизмах соответственно 16, 17 и 18, 19 составляет 2-10, показано на фиг.2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.The difference in the number of teeth between the outer and inner rotors, respectively 6, 20 and 14, 22 in the outer and inner screw gerotor mechanisms, respectively 16, 17 and 18, 19 is 2-10, shown in figure 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Разность чисел зубьев между внешним и внутренним роторами соответственно 6, 20 и 14, 22 во внешних и внутренних винтовых героторных механизмах соответственно 16, 17 и 18, 19 составляет, например, на фиг.2 - равна трем; на фиг.3 - равна трем; на фиг.4 - равна трем; на фиг.5, 6, 7, 8 - равна четырем.The difference in the number of teeth between the outer and
Обкладки 4, 21 внешних статоров из эластомера во внешних винтовых героторных механизмах 16, 17 выполнены за одно целое, в виде обкладки 4 с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением внутренних винтовых зубьев 5 относительно ее средней части 39 и закреплены внутри выполненной за одно целое гильзы 40, при этом гильза 40 закреплена внутри трубчатого корпуса 3, показано на фиг.1, 5, 6, 7, 8.The plates 4, 21 of the external stator of elastomer in the external screw gerotor mechanisms 16, 17 are made in one piece, in the form of a plate 4 with the opposite, for example, mirror, right and left direction of the internal
Внешние роторы 6, 20 во внешних винтовых героторных механизмах 16, 17 выполнены за одно целое, в виде внешнего ротора 6 с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением наружных винтовых зубьев 7 относительно его средней части 41, показано на фиг.1, 5, 6, 7, 8.The external rotors 6, 20 in the external screw gerotor mechanisms 16, 17 are made in one piece, in the form of an external rotor 6 with the opposite, for example, mirror, right and left directions of the external
Внутренние роторы 14, 22 во внутренних винтовых героторных механизмах 18, 19 выполнены за одно целое, в виде внутреннего ротора 14 с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением наружных винтовых зубьев 15 относительно его средней части 42, показано на фиг.1, 5, 6, 7, 8.The
Внутренние обкладки 12, 23 из эластомера во внутренних винтовых героторных механизмах 18, 19 выполнены за одно целое, например, в виде цельной обкладки 4 с противоположным, например, зеркальным, правым и левым направлением внутренних винтовых зубьев 13 относительно средней части 43 внешнего ротора 6 и закреплены внутри внешнего ротора 6, показано на фиг.1, 5, 6, 7, 8.The
Трубчатый корпус 3 содержит всасывающие патрубки 44, 45, расположенные по краям 46, 47 внешних винтовых героторных механизмов 16, 17, а также, по меньшей мере, один нагнетательный патрубок 48, расположенный в средней части корпуса 3 между внешними винтовыми героторными механизмами 16 и 17, показано на фиг.1.The tubular body 3 comprises suction pipes 44, 45 located at the edges 46, 47 of the external screw gerotor mechanisms 16, 17, as well as at least one discharge pipe 48 located in the middle of the body 3 between the external screw gerotor mechanisms 16 and 17 shown in figure 1.
Твердость внутренней обкладки 12 (или 12 и 23) из эластомера, например из резины, скрепленной с внутренней поверхностью внешнего ротора 6, составляет 68…73 ед. Шор А, показано на фиг.1.The hardness of the inner lining 12 (or 12 and 23) of an elastomer, for example, rubber, bonded to the inner surface of the outer rotor 6, is 68 ... 73 units. Shore A is shown in FIG.
Твердость внешней обкладки 4 (или 4 и 21) из эластомера, например из резины, закрепленной внутри гильзы 40, размещенной внутри трубчатого корпуса 3, составляет 63…68 ед. Шор А, показано на фиг.1.The hardness of the outer lining 4 (or 4 and 21) of an elastomer, for example of rubber, fixed inside the sleeve 40, placed inside the tubular body 3, is 63 ... 68 units. Shore A is shown in FIG.
Кроме того, на фиг.1 показано: поз.49 - направление потока рабочей жидкости во всасывающих патрубках 44, 45; поз.50 - направление потока рабочей жидкости в нагнетающем патрубке 48; поз.51 - опорная часть внутренних роторов 14, 22 для соединения с приводом; поз.52 - опорная часть внутренних роторов 14, 22; поз.53 - модули подшипников и уплотнений; поз.54 - полости низкого давления; поз.55 - полость высокого давления; поз.56 и 57 - направление потока рабочей жидкости во внутренних винтовых героторных механизмах соответственно 18 и 19; поз.58 и 59 - направление потока рабочей жидкости во внешних винтовых героторных механизмах соответственно 16 и 17.In addition, figure 1 shows: item 49 - the direction of flow of the working fluid in the suction pipes 44, 45; Pos. 50 - the direction of flow of the working fluid in the discharge pipe 48; POS.51 - the supporting part of the
Кроме того, на фиг.1, 5 показано: поз.60 - многозаходные винтовые (шлюзовые) камеры между винтовыми зубьями внутренних роторов 14, 22 и винтовыми зубьями внутренних эластомерных обкладок 12, 23; поз.61 - многозаходные винтовые (шлюзовые) камеры между винтовыми зубьями внешних роторов 6, 20 и винтовыми зубьями внешних эластомерных обкладок 4, 21.In addition, Figures 1, 5 show: pos. 60 - multi-screw (lock) chambers between the helical teeth of the
Конструкция винтового героторного гидравлического оппозитного насоса, показанная на фиг.1, а также в поперечных сечениях через 90° на фиг.5, 6, 7, 8, работает следующим образом: при вращении опорной части 51 от привода (электромотора с редуктором) внутренние роторы 14, 22 вращаются в модулях подшипников и уплотнений 53. Внешние винтовые героторные механизмы 16, 17 выполнены с одинаковыми между собой параметрами, но с противоположным, например, зеркальным, правым и левым один относительно другого направлением винтовых зубьев 15 в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 внешних роторах 6, 20 и соответственно винтовых зубьев 5 в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 обкладках 4, 21 внешнего статора 2, при этом внутренние винтовые героторные механизмы 18, 19 выполнены с одинаковыми между собой параметрами, но с противоположным, например, зеркальным, правым и левым один относительно другого направлением винтовых зубьев в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 внутренних роторах 14, 22 и соответственно в оппозитно расположенных вдоль центральной продольной оси 8 внутренних обкладках 12, 23 внутри внешних роторов 6, 20.The design of the screw gerotor hydraulic opposed pump shown in Fig. 1, as well as in cross sections through 90 ° in Figs. 5, 6, 7, 8, works as follows: when the supporting part 51 is rotated from the drive (electric motor with gearbox), the
При этом внешние роторы 6, 20 под действием образующегося давления рабочей жидкости, показанной поз.56, 57 в многозаходных винтовых (шлюзовых) камерах 60 между винтовыми зубьями внутренних роторов 14, 22 и винтовыми зубьями внутренних эластомерных обкладок 12, 23, приводятся в планетарно-роторное вращение. Направление вращения поперечного сечения внешних роторов 6, 20 будет в том же направлении, что и направление вращения внутренних роторов 14, 22. Поток рабочей жидкости 49, поступающий во входной патрубок 44, разделяется на два потока: поз.56 - во внутреннем винтовом героторном механизме 18 и поз.58 - во внешнем винтовом героторном механизме 16. Поток рабочей жидкости 49, поступающий во входной патрубок 45, разделяется на два потока: поз.57 - во внутреннем винтовом героторном механизме 19 и поз.59 - во внешнем винтовом героторном механизме 17.In this case, the outer rotors 6, 20 under the action of the generated pressure of the working fluid, shown in pos. 56, 57 in the multi-helical screw (lock)
При этом внешние и внутренние винтовые героторные механизмы соответственно 16, 17 и 18, 19 имеют одинаковый эксцентриситет 10, е и в каждой фазе их относительного движения центр 24 роторов 14, 22 внутренних винтовых героторных механизмов 18, 19 совпадает с центром 25 статоров 4, 21 внешних винтовых героторных механизмов 16, 17, а центр 26 роторов 6, 20 внешних винтовых героторных механизмов 16, 17 совпадает с центром 27 статоров 12, 23 внутренних винтовых героторных механизмов 18, 19, показаны поперечные сечения в положениях 0°, 90°, 180°, 270° на фиг.5, 6, 7, 8.In this case, the external and internal screw gerotor mechanisms 16, 17 and 18, 19, respectively, have the
При этом полюс зацепления 28, P1, по существу - геометрическое место точек, где пересекаются нормали 29, 30 к точкам контакта 31, 32 зубьев роторов 14, 22 и обкладок 12, 23 из эластомера в каждом из внутренних винтовых героторных механизмов 18, 19, а также полюс зацепления 33, P2 геометрическое место точек, где пересекаются нормали 34, 35 к точкам контакта 36, 37 зубьев роторов 6, 20 и обкладок 4, 21 из эластомера в каждом из внешних винтовых героторных механизмов 16, 17, находятся на одной поперечной оси 38, Т, проходящей через центр 24, 25, 26, 27 внутренних 18, 19 и соответственно внешних 16, 17 винтовых героторных механизмов, и располагаются оппозитно по разные стороны от центра 24, 25 внутренних и центра 26, 27 внешних винтовых героторных механизмов, показаны поперечные сечения в положениях 0°, 90°, 180°, 270° на фиг.5, 6, 7, 8.In this case, the
При этом внешние и внутренние винтовые героторные механизмы соответственно 16, 17 и 18, 19 создают:In this case, the external and internal screw gerotor mechanisms, respectively 16, 17 and 18, 19 create:
- эффект оппозитного уплотнения сообщающихся между собой в полости высокого давления 55 внешних героторных механизмов 16, 17 и внутренних героторных механизмов 18, 19 (не требуются сальниковые уплотнения полостей высокого давления);- the effect of the opposite seal in communication with each other in the high-pressure cavity 55 of the external gerotor mechanisms 16, 17 and the internal gerotor mechanisms 18, 19 (gland seals of the high-pressure cavities are not required);
- эффект оппозитной синхронизации работы многозаходных многошаговых винтовых (шлюзовых) камер 60, 61 между зубьями внутреннего 14, 22 и внешнего 6, 20 роторов и соответственно внутренних обкладок 12, 23 и внешних обкладок 4, 21 героторных механизмов;- the effect of the opposite synchronization of the multi-start multi-step screw (lock)
- динамическую уравновешенность внешнего 16, 17 и внутреннего 18, 19 героторных механизмов (оппозитное демпфирование крутильных колебаний и поперечных перекашивающих моментов);- dynamic balance of the external 16, 17 and internal 18, 19 gerotor mechanisms (opposed damping of torsional vibrations and transverse warping moments);
- осевую "разгрузку" роторов - уравновешивание осевых сил во внешних и внутренних оппозитно расположенных внутренних роторах 14, 22 и внешних роторах 6, 20;- axial "unloading" of the rotors - balancing the axial forces in the outer and inner opposed
- осевую "разгрузку" обкладок из эластомера - уравновешивание осевых сил во внутренних обкладках 12, 23 и в обкладках внешних статоров 4, 21.- axial "unloading" of plates of elastomer - balancing axial forces in the
При использовании заявляемой конструкции повышаются ресурс и надежность, а также расход и развиваемое давление рабочей жидкости винтового героторного гидравлического насоса, уменьшаются механические потери на трение в рабочих органах и опорах приводного вала, уменьшаются объемные потери, обусловленные утечками рабочей жидкости в рабочих органах и уплотнении вала, а также уменьшаются гидравлические потери рабочей жидкости в каналах рабочих органов и других проточных элементах насоса, предотвращаются нерасчетные режимы P-Q (давление-подача) за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладок и роторов, улучшения уплотнения по контактным линиям и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.When using the inventive design, the resource and reliability are increased, as well as the flow rate and the developed pressure of the working fluid of the screw gerotor hydraulic pump, the mechanical friction losses in the working bodies and bearings of the drive shaft are reduced, the volume losses due to leakages of the working fluid in the working bodies and the shaft seal are reduced, as well as hydraulic losses of the working fluid in the channels of the working bodies and other flow elements of the pump are reduced, off-design modes PQ (pressure supply) due to uniform interference in all phases of contact between the teeth of the plates and rotors, improved compaction along the contact lines and reduced contact loads in the zone of maximum sliding speeds.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137448/06A RU2387877C1 (en) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | Screw birotary hydraulic pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137448/06A RU2387877C1 (en) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | Screw birotary hydraulic pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2387877C1 true RU2387877C1 (en) | 2010-04-27 |
Family
ID=42672693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008137448/06A RU2387877C1 (en) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | Screw birotary hydraulic pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2387877C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9617790B2 (en) | 2013-05-23 | 2017-04-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole drilling motor and method of use |
-
2008
- 2008-09-18 RU RU2008137448/06A patent/RU2387877C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАЛДЕНКО Д.Ф. и др. Одновинтовые гидравлические машины, т.1, Одновинтовые насосы. - М.: ОАО ГАЗПРОМ, 2005, с.49, рис.2.9. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9617790B2 (en) | 2013-05-23 | 2017-04-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole drilling motor and method of use |
RU2622574C2 (en) * | 2013-05-23 | 2017-06-16 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Downhole drilling motor and method of use |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9920755B2 (en) | Pump integrated with two independently driven prime movers | |
EP2274503B1 (en) | Device with rotary pistons that can be used as a compressor, a pump, a vacuum pump, a turbine, a motor and as other driving and driven hydraulic-pneumatic machines | |
JP6364419B2 (en) | Rotary lobe pump with direct drive | |
US11608827B2 (en) | Helical trochoidal rotary machines with offset | |
US10962004B2 (en) | Synchronized conical screw compressor or pump | |
CN101473139B (en) | Moineau pump | |
RU2387877C1 (en) | Screw birotary hydraulic pump | |
RU2373364C2 (en) | Stator of screw gerotor machine | |
CN101864893A (en) | Screw rod drilling tool | |
CN101187366A (en) | Highly effective inner mesh gear pump or motor | |
CN109681657B (en) | Rotating device and fluid machine using same | |
JP5361074B2 (en) | Helical gear pump | |
RU2304688C2 (en) | Gerotor fluid drive or pump | |
RU55050U1 (en) | DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS | |
CN220415678U (en) | Non-full-tooth even-cavity low-pulsation cycloid pump | |
RU35370U1 (en) | ROTARY POWER INSTALLATION | |
RU2587513C1 (en) | Screw hydraulic machine with inclined profile of stator teeth | |
RU2285823C1 (en) | Stator for screw gerotor hydraulic machine | |
RU2248436C1 (en) | Face engine | |
RU62669U1 (en) | GEAR MOTOR | |
CN201714527U (en) | Electric fuel pump | |
RU71698U1 (en) | GEROTOR MECHANISM OF SCREW BOTTOM ENGINE | |
RU2327025C1 (en) | Stator of screw-gerotor hydraulic machine | |
RU2315201C1 (en) | Stator of screw gyrator hydraulic machine | |
RU2482331C1 (en) | Hydraulically driven pumping unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190919 |