RU2730950C2 - Rotary pump - Google Patents

Rotary pump Download PDF

Info

Publication number
RU2730950C2
RU2730950C2 RU2019104653A RU2019104653A RU2730950C2 RU 2730950 C2 RU2730950 C2 RU 2730950C2 RU 2019104653 A RU2019104653 A RU 2019104653A RU 2019104653 A RU2019104653 A RU 2019104653A RU 2730950 C2 RU2730950 C2 RU 2730950C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
teeth
radius
rotors
angular
pump
Prior art date
Application number
RU2019104653A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019104653A (en
RU2019104653A3 (en
Inventor
Юрий Рэмович Залыгин
Original Assignee
Юрий Рэмович Залыгин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Рэмович Залыгин filed Critical Юрий Рэмович Залыгин
Priority to RU2019104653A priority Critical patent/RU2730950C2/en
Publication of RU2019104653A publication Critical patent/RU2019104653A/en
Publication of RU2019104653A3 publication Critical patent/RU2019104653A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2730950C2 publication Critical patent/RU2730950C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: pumps.SUBSTANCE: invention relates to rotary pump. Pump comprises housing 1, two rotors 6, 7 with teeth 8 with curvilinear side surfaces made on epicycloid or other curve with outer cylindrical surface with radius R. Each of surfaces of rotors 6, 7 located between teeth is made in form of convex cylindrical surface with radius r<R. Distance between axes of shafts 4, 5 is equal to sum of specified radii. On shafts 4, 5 there are gears-sprockets interacting with different sides of double-sided toothed belt actuating rotors 6, 7, ensuring their opposite rotation from third gear-sprocket, installed on drive motor. Angular dimensions of cylindrical surfaces of teeth 8 of radius R are reduced by angular size of not less than α. Angular dimensions of cylindrical surfaces between teeth 8 of radius r are increased by angular size of not less than α. Angle value α determines elastic deformation of drive belt teeth under load.EFFECT: invention is aimed at increasing pump efficiency due to increased speed and noise reduction during pump operation.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, к коловратным роторным машинам, в части применения их в виде насосов, компрессоров и вакуумных насосов.The invention relates to the field of mechanical engineering, to rotary rotary machines, in terms of their application in the form of pumps, compressors and vacuum pumps.

Известен роторный насос, содержащий корпус с впускным и выпускным отверстиями, ведущий и ведомый роторы, расположенные внутри корпуса на валах. Валы связанны между собой синхронизирующими шестернями, и имеющие идентичные зубья с криволинейными боковыми поверхностями, выполненными по удлиненной эпициклоиде и с внешней цилиндрической поверхностью. Конструкция насоса позволяет обеспечить надежную работу и исключить кавитационные режимы. (Патент РФ №2197641).Known rotary pump containing a housing with inlet and outlet openings, leading and driven rotors, located inside the housing on the shafts. The shafts are interconnected by synchronizing gears and have identical teeth with curved side surfaces made along an elongated epicycloid and with an outer cylindrical surface. The design of the pump ensures reliable operation and excludes cavitation modes. (RF Patent No. 2197641).

Работа всех подобных насосов сопровождается большим шумом синхронизирующих шестерен при смене нагрузок на роторах при проталкивании рабочего тела, за счет удара зубьев в этот момент. Устранить шум можно, лишь заменив материал шестерен со стали на пластмассу, что значительно снизит мощность и ресурс зубчатой передачи. Использование вместо синхронизирующих шестерен зубчатого ремня, решает и как задачу снижения шума, так и задачу увеличения оборотов и соответственно производительности коловратного механизма, за счет больших окружных скоростей ременных передач.The operation of all such pumps is accompanied by a large noise of the synchronizing gears when changing the loads on the rotors when pushing the working medium, due to the impact of the teeth at this moment. Noise can be eliminated only by replacing the gear material from steel to plastic, which will significantly reduce the power and resource of the gear transmission. The use of a toothed belt instead of synchronizing gears solves both the problem of noise reduction and the problem of increasing the speed and, accordingly, the productivity of the rotor mechanism, due to the high peripheral speeds of the belt drives.

Допустимая окружная скорость синхронизирующих зубчатых колес, выполненных по 6…8 классам точности составляет в среднем 10±5 м/сек. (см. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х томах, Москва, «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 2001 г, автор В.И. Анурьев, том 2 стр. 400, табл. 2 «Окружная скорость колес в зависимости от их точности»). Допустимая окружная скорость звездочек (скорость вращения и диаметры звездочек) зубчатого ремня, выполненных по таким же классам точности, приведена в справочнике SKF (прил. 1) на стр. 48…67. В пересчете на окружную скорость синхронизирующих шестерен она составляет более 40 м/сек, что более чем в 2,5 раза превосходит допустимую максимальную скорость вращения роторов, синхронизируемых шестернями. Стоит отметить, что шестерни, изготовленные по 2…3 классам точности, тоже могут обеспечить окружную скорость до 40 м/сек, но будут значительно дороже в изготовлении и иметь в разы меньший ресурс.The permissible peripheral speed of synchronizing gears made in 6 ... 8 classes of accuracy is on average 10 ± 5 m / s. (see the Handbook of the designer-mechanical engineer in 3 volumes, Moscow, "MASHINOSTROENIE", 2001, author V. I. Anuryev, volume 2, page 400, table 2 "Circumferential speed of wheels depending on their accuracy"). The permissible peripheral speed of sprockets (rotation speed and sprocket diameters) of a toothed belt made to the same accuracy classes is given in the SKF handbook (appendix 1) on pages 48… 67. In terms of the peripheral speed of the synchronizing gears, it is more than 40 m / s, which is more than 2.5 times higher than the permissible maximum rotation speed of the rotors synchronized by the gears. It is worth noting that gears manufactured in 2 ... 3 accuracy classes can also provide a peripheral speed of up to 40 m / s, but they will be much more expensive to manufacture and have a much lower resource.

Задачей изобретения является повышение производительности насоса за счет увеличения оборотов и снижение шума при работе насоса.The objective of the invention is to increase the productivity of the pump by increasing the speed and reducing the noise during pump operation.

Поставленная задача достигается тем, что коловратный насос содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями и два ротора имеющие похожие зубья с криволинейными боковыми поверхностями, выполненными по эпициклоиде или другой кривой с внешней цилиндрической поверхностью с радиусом R, каждая из поверхностей роторов, расположенная между зубьями, выполнена в виде выпуклой цилиндрической поверхности с радиусом r<R, а расстояние между осями валов роторов равно сумме указанных радиусов, при этом на валах роторов установлены шестерни - звездочки, которые взаимодействуют с разными сторонами двухстороннего зубчатого ремня, который приводит в действие каждый из роторов, обеспечивая встречное вращение роторов от третьей шестерни – звездочки, установленной на приводном двигателе, а угловые размеры цилиндрических поверхностей зубьев радиуса R уменьшены на угловой размер >α, а угловые размеры цилиндрических поверхностей между зубьями радиуса r увеличены на угловой размер >α, где угловую величину α определяет эластичная деформация зубьев приводного ремня под нагрузкой.The task is achieved by the fact that the rotary pump contains a housing with inlet and outlet openings and two rotors having similar teeth with curved side surfaces made along an epicycloid or another curve with an outer cylindrical surface with a radius R, each of the surfaces of the rotors located between the teeth is made in the form of a convex cylindrical surface with a radius r <R, and the distance between the axes of the rotor shafts is equal to the sum of the indicated radii, while gears - sprockets are installed on the rotor shafts, which interact with different sides of the double-sided toothed belt, which drives each of the rotors, providing counter rotation of the rotors from the third gear - an asterisk mounted on the drive motor, and the angular dimensions of the cylindrical surfaces of the teeth of radius R are reduced by the angular dimension> α, and the angular dimensions of the cylindrical surfaces between the teeth of the radius r are increased by the angular dimension> α, where the angular value of α op Reduces elastic deformation of the drive belt teeth under load.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение корпуса насоса; на фиг. 2 - изображен вид корпуса насоса со стороны приводного ремня и шестерен - звездочек; на фиг. 3 - изображено взаимодействие зубьев роторов насоса с указанием дополнительного зазора Δ между зубьями роторов.The invention is illustrated by graphic material, where Fig. 1 shows a cross-section of a pump housing; in fig. 2 - shows a view of the pump housing from the side of the drive belt and gears - sprockets; in fig. 3 - shows the interaction of the pump rotor teeth with an indication of the additional clearance Δ between the rotor teeth.

Насос содержит корпус 1, имеющем впускное отверстие 2 и выпускное отверстие 3, с установленными в нем валами 4 и 5, на которых установлены ротора 6 и 7, каждый из которых имеет по два похожих зуба 8, расположенных оппозитно друг другу (диаметрально противоположно). На валах 4 и 5 закреплены шестерни - звездочки 9 и 10. Роторы 6 и 7 образуют рабочие полости 11, между корпусом 1 и зубьями 8, имеющими внешний радиус R, между которыми расположены цилиндрические поверхности радиуса r, замыкающие рабочие камеры. Расстояние между валами 4 и 5 равно R+r. На шестернях - звездочках 9 и 10 установлен двухсторонний зубчатый ремень 12, который контактирует с каждой из шестерен- звездочек 9 и 10 своими противоположными сторонами. Одной из сторон двухсторонний зубчатый ремень контактирует с шестерней - звездочкой 13, установленной на валу 14 приводного двигателя.The pump contains a housing 1 having an inlet 2 and an outlet 3, with shafts 4 and 5 installed in it, on which rotors 6 and 7 are installed, each of which has two similar teeth 8, located opposite to each other (diametrically opposite). Gears - sprockets 9 and 10 are fixed on shafts 4 and 5. Rotors 6 and 7 form working cavities 11, between housing 1 and teeth 8 having an outer radius R, between which cylindrical surfaces of radius r are located, closing the working chambers. The distance between shafts 4 and 5 is equal to R + r. On the gears - sprockets 9 and 10, a double-sided toothed belt 12 is installed, which contacts each of the gears - sprockets 9 and 10 with its opposite sides. On one side, the double-sided toothed belt is in contact with a gear - a sprocket 13 mounted on the drive motor shaft 14.

Коловратный насос работает следующим образом. Ротор 6 вращается по часовой стрелке, а ротор 7 вращается при этом против часовой стрелки. Перекачиваемая среда засасывается через впускное отверстие 2 корпуса 1 в рабочие полости 11, а затем перекачиваемая среда выталкивается через выпускное отверстие 3 (см. стрелки). Если изменить направление вращения роторов 6 и 7, то среда будет перекачиваться в обратном направлении. Приводной двухсторонний зубчатый ремень 12 контактирует разными сторонами с шестернями - звездочками 9 и 10, обеспечивая их противоположное вращение (см. стрелки) третья шестерня - звездочка 13 осуществляет привод обоих роторов насоса 6 и 7 от вала 14 приводного двигателя. Поскольку синхронизирующий зубчатый ремень, в отличии от синхронизирующих шестерен, имеет под нагрузкой эластичность, то, в связи с этим, угловой размер В зубьев 8 уменьшен на величину не менее α, определяемую эластичностью зубчатого ремня под нагрузкой, относительно углового размера зуба А в случае использования синхронизирующих шестерен, обеспечивая необходимый для работы механизма под нагрузкой зазор Δ между боковыми поверхностями зубьев 8 роторов 6 и 7. Угловой размер межзубьевого пространства С соответственно увеличен на величину не менее α относительно углового размера межзубьевого пространства D в случае использования синхронизирующих шестерен, причем D может быть равно А. Такое решение снижает объемную производительность механизма за счет увеличения межзубьевого пространства при взаимодействии роторов 6 и 7 на величину Δ, однако это компенсируется значительным увеличения его оборотов за счет более высоких скоростей работы зубчатого ремня. Насос может работать и как обратная машина, передавая энергию на вал 14. Угловой размер α определяется экспериментальным путем для конкретной мощности и геометрических размеров ременного привода, путем приложения рабочих нагрузок и фиксации угловых смещений звездочек в следствии эластичности резиновых зубьев ремня, т.к. по справочным данным модуль упругости стали составляет 20000 МПа, а резины 7 МПа.The rotary lobe pump works as follows. The rotor 6 rotates clockwise, while the rotor 7 rotates counterclockwise. The pumped medium is sucked in through the inlet 2 of the housing 1 into the working cavities 11, and then the pumped medium is pushed out through the outlet 3 (see arrows). If you change the direction of rotation of rotors 6 and 7, then the medium will be pumped in the opposite direction. Drive double-sided toothed belt 12 contacts different sides with gears - sprockets 9 and 10, providing their opposite rotation (see arrows), the third gear - sprocket 13 drives both pump rotors 6 and 7 from the drive motor shaft 14. Since the synchronizing toothed belt, in contrast to the synchronizing gears, has elasticity under load, in this regard, the angular size B of teeth 8 is reduced by an amount not less than α, determined by the elasticity of the toothed belt under load, relative to the angular size of tooth A in the case of use synchronizing gears, providing the clearance Δ required for the operation of the mechanism under load between the lateral surfaces of the teeth 8 of the rotors 6 and 7. The angular size of the tooth space C is respectively increased by at least α relative to the angular dimension of the tooth space D in the case of using synchronizing gears, and D can be is equal to A. This solution reduces the volumetric productivity of the mechanism by increasing the interdental space when the rotors 6 and 7 interact by the value Δ, however, this is offset by a significant increase in its revolutions due to the higher speeds of the toothed belt. The pump can also work as a reverse machine, transmitting energy to the shaft 14. The angular dimension α is determined experimentally for a specific power and geometrical dimensions of the belt drive, by applying working loads and fixing the angular displacements of the sprockets due to the elasticity of the rubber teeth of the belt, since according to the reference data, the modulus of elasticity of steel is 20,000 MPa, and of rubber is 7 MPa.

Приложение №1Appendix # 1

3 Design of Synchronous Belt Drives3 Design of Synchronous Belt Drives

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Коловратный насос, содержащий корпус с впускным и выпускным отверстиями и два ротора, имеющие похожие зубья с криволинейными боковыми поверхностями, выполненными по эпициклоиде или другой кривой с внешней цилиндрической поверхностью с радиусом R, каждая из поверхностей роторов, расположенная между зубьями, выполнена в виде выпуклой цилиндрической поверхности с радиусом r<R, а расстояние между осями валов роторов равно сумме указанных радиусов, при этом на валах роторов установлены шестерни-звездочки, которые взаимодействуют с разными сторонами двухстороннего зубчатого ремня, который приводит в действие каждый из роторов, обеспечивая встречное вращение роторов от третьей шестерни-звездочки, установленной на приводном двигателе, причем угловые размеры цилиндрических поверхностей зубьев радиуса R уменьшены на угловой размер не менее α, а угловые размеры цилиндрических поверхностей между зубьями радиуса r увеличены на угловой размер не менее α, где угловую величину α определяет эластичная деформация зубьев приводного ремня под нагрузкой.A rotary lobe pump containing a housing with inlet and outlet openings and two rotors having similar teeth with curved side surfaces made along an epicycloid or other curve with an outer cylindrical surface with a radius R, each of the surfaces of the rotors located between the teeth is made in the form of a convex cylindrical surfaces with a radius r <R, and the distance between the axes of the rotor shafts is equal to the sum of the indicated radii, while sprocket gears are installed on the rotor shafts, which interact with different sides of the double-sided toothed belt, which drives each of the rotors, providing counter rotation of the rotors from the third gear-sprocket mounted on the drive motor, and the angular dimensions of the cylindrical surfaces of the teeth of radius R are reduced by the angular size not less than α, and the angular dimensions of the cylindrical surfaces between the teeth of the radius r are increased by the angular size not less than α, where the angular value α is determined by the elastic deformation of the drive belt teeth under load.
RU2019104653A 2019-02-19 2019-02-19 Rotary pump RU2730950C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104653A RU2730950C2 (en) 2019-02-19 2019-02-19 Rotary pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104653A RU2730950C2 (en) 2019-02-19 2019-02-19 Rotary pump

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019104653A RU2019104653A (en) 2020-08-19
RU2019104653A3 RU2019104653A3 (en) 2020-08-19
RU2730950C2 true RU2730950C2 (en) 2020-08-26

Family

ID=72085114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104653A RU2730950C2 (en) 2019-02-19 2019-02-19 Rotary pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730950C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE109130C (en) *
US2745355A (en) * 1953-06-01 1956-05-15 Roper Corp Geo D Pump or fluid motor of the gear type
JPS5557601A (en) * 1978-10-20 1980-04-28 Tokico Ltd Fluid machine
DE4218148A1 (en) * 1992-06-02 1992-10-08 Dieter Brox TIMING BELT PUMP
RU2197641C1 (en) * 2001-07-26 2003-01-27 Румянцев Валентин Павлович Rotary pump
RU2267651C1 (en) * 2004-04-06 2006-01-10 Сергей Иванович Игнатенко Rotary supercharger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE109130C (en) *
US2745355A (en) * 1953-06-01 1956-05-15 Roper Corp Geo D Pump or fluid motor of the gear type
JPS5557601A (en) * 1978-10-20 1980-04-28 Tokico Ltd Fluid machine
DE4218148A1 (en) * 1992-06-02 1992-10-08 Dieter Brox TIMING BELT PUMP
RU2197641C1 (en) * 2001-07-26 2003-01-27 Румянцев Валентин Павлович Rotary pump
RU2267651C1 (en) * 2004-04-06 2006-01-10 Сергей Иванович Игнатенко Rotary supercharger

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019104653A (en) 2020-08-19
RU2019104653A3 (en) 2020-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7479000B2 (en) Gear pump
RU2184874C2 (en) Two-cylinder vane pump
WO2014207860A1 (en) Hydraulic device
EP1927758A1 (en) Oil-free fluid machine having two or more rotors
EP2987951B1 (en) Vacuum pump with eccentrically driven vane
RU2730950C2 (en) Rotary pump
EP1340914A2 (en) Internal gear oil pump
US8579618B2 (en) Internal gear pump with optimized noise behaviour
EP2318661B1 (en) Rotary motor for compressible media
JP5361074B2 (en) Helical gear pump
WO2015183135A1 (en) Gear machine
CN115405518A (en) Internal meshing cycloid gear pump and design method thereof
US9951619B2 (en) Actuator of a rotary positive displacement machine
EP3521621B1 (en) Internally rotating gear pump
GB1575328A (en) Gear pump or motor
CN2097295U (en) Internal-engagement internal cycloidal oil pump
RU2445512C2 (en) Rotary hydraulic machine
JP3860125B2 (en) Oil pump rotor
RU2197641C1 (en) Rotary pump
Zhu et al. Which will win in the gear pump technology
CN2069495U (en) Non-circular gear planet variable capacity hydraulic device
CN2100511U (en) Internal engagement epicycloidal oil pump
RU95761U1 (en) LIQUID PUMP PUMP
SU900042A1 (en) Positive-displacement hydraulic machine
RU2174622C2 (en) Pump