RU49928U1 - Ротационный насос - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в двигателестроении, в химической, нефтехимической, пищевой и медицинской промышленности, например, в качестве насоса-дозатора для жидких или газообразных сред. Насос содержит корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, входной и выходной патрубки, концентрично установленный ротор и жестко закрепленные на нем две диаметрально противоположные лопатки с прижимными элементами, например, роликами, на торцах. Между прижимными элементами и внутренней поверхностью корпуса в натяг устанавливается уплотнение из эластичного непроницаемого материала, которое выполняется неразъемным с частью внутренней поверхности корпуса, составляющей наименьшую площадь от входного до выходного патрубка.

Description

Настоящая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в двигателестроении, в химической, нефтехимической, пищевой и медицинской промышленности, например, в качестве насоса-дозатора для жидких или газообразных сред.

Известно ротационное устройство [1], лопастной насос, включающий корпус, ротор с лопатками, установленный концентрично внутренней цилиндрической поверхности корпуса, а также входной и выходной патрубки для подвода и отвода рабочего газа или жидкости. Известный насос работает следующим образом. При вращении ротора с лопатками рабочий газ или жидкость всасываются через входной патрубок в проточную часть известного устройства, в которой возникает движение газа или жидкости в сторону вращения ротора, а затем рабочий газ или жидкость вытесняются из проточной части через выходной патрубок. Недостатком известного устройства является его недостаточно высокая экономичность, связанная с потерями мощности на перетечки рабочего газа или жидкости из нагнетательной полости во всасывающую полость, а также с повышенным износом лопаток вследствие их контакта с турбулентными потоками рабочего газа или жидкости.

Известно ротационное устройство [2], лопастной насос, включающее корпус, концентрично расположенный ротор, лопатки, подвижно установленные в радиальных пазах ротора, а также входной и выходной патрубки для подвода и отвода рабочего газа или жидкости. Потери мощности на перетечки рабочего газа или

жидкости из нагнетательной полости во всасывающую полость минимизируются в известном устройстве за счет выполнения профилированной внутренней поверхности корпуса переменного радиуса, что обеспечивает наличие перепускных зазоров между внутренней поверхностью корпуса и поверхностью ротора. При вращении ротора под действием центробежной силы лопатки плотно прижимаются торцами к внутренней поверхности корпуса, разделяя проточную часть на несколько рабочих камер разных объемов, что обеспечивает всасывание рабочего газа или жидкости из входного патрубка и вытеснение - в выходной патрубок. Недостатком известного устройства является его невысокая экономичность, связанная с потерями мощности на перетечки в пазах ротора и между торцами лопаток и внутренней поверхностью корпуса, а также повышенный износ лопаток за счет трения в парах лопатка - паз и торец лопатки - внутренняя поверхность корпуса. Следует отметить повышенный износ лопаток от контакта с рабочим газом или жидкостью, а также возможность заклинивания лопаток в пазах барабана ротора, что может привести к снижению срока службы известного устройства в целом. К недостатку следует отнести сложность изготовления внутренней профилированной поверхности корпуса.

Прототипом предлагаемой полезной модели является устройство [3], ротационный насос, включающее корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, ротор с двумя диаметрально противоположными лопатками, подвижно установленными в радиальных пазах ротора, а также входной и выходной патрубки для подвода и отвода рабочего газа или жидкости. Потери мощности на перетечки из нагнетательной полости во всасывающую полость минимизируются путем эксцентричной установки ротора, который касается внутренней

поверхности корпуса, образуя перепускной зазор, что упрощает конструкцию устройства по прототипу по сравнению с конструкцией вышеуказанного известного устройства. Устройство по прототипу работает следующим образом. При вращении ротора под действием центробежной силы лопатки плотно прижимаются торцами к внутренней поверхности корпуса, разделяя проточную часть на рабочие камеры. При этом объем каждой камеры увеличивается при движении лопатки в направлении от входного патрубка к выходному, в результате чего происходит всасывание рабочего газа или жидкости, а при дальнейшем вращении ротора и переходе лопатки через перепускной зазор, объем камеры уменьшается, и рабочий газ или жидкость вытесняются из устройства через выходной патрубок. Недостатком устройства по прототипу являются потери мощности на перетечки, связанные с подвижной установкой лопаток в пазах ротора, что снижает экономичность устройства по прототипу, а также потери мощности на трение лопаток в парах лопатка - паз и торец лопатки - внутренняя поверхность корпуса, что снижает срок службы устройства по прототипу в целом.

В связи с указанными недостатками устройства по прототипу существует задача создания ротационного насоса с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Поставленная задача решается следующим образом.

В известном устройстве, ротационном насосе, включающем корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, входной и выходной патрубки, ротор и две диаметрально противоположные лопатки, установленные на роторе, ротор установлен концентрично относительно внутренней поверхности корпуса; лопатки выполнены с прижимными устройствами на торцах, прилегающих к внутренней поверхности корпуса, например, с роликами, и жестко закреплены на роторе или выполнены монолитно с ротором; между прижимными

устройствами и внутренней поверхностью корпуса в натяг установлено уплотнение из эластичного непроницаемого материала, при этом уплотнение выполнено неразъемным с частью внутренней поверхности корпуса, составляющей наименьшую площадь от входного до выходного патрубка.

Технический результат от применения предлагаемого устройства состоит в улучшении эксплуатационных характеристик и в повышении эффективности применения по сравнению с устройством по прототипу.

Указанный технический результат достигается выполнением лопаток с прижимными элементами на торцах, например, с роликами, которые при вращении плотно прижимают уплотнение к внутренней поверхности корпуса. При этом потери на трение в паре ролики - уплотнение в предлагаемом устройстве ниже, чем в паре торец лопатки - внутренняя поверхность корпуса в устройстве по прототипу. Снижение потерь на трение повышает экономичность предлагаемого устройства по сравнению с устройством по прототипу.

Указанный технический результат достигается жесткой установкой лопаток на роторе или выполнением их монолитно с ротором, что повышает срок службы лопаток, по сравнению с устройством по прототипу, в котором лопатки установлены подвижно и подвержены износу за счет трения в пазах ротора и за счет действующих на лопатки значительных усилий на изгиб.

Указанный технический результат достигается использованием уплотнения из эластичного непроницаемого материала, которое отделяет ротор с лопатками от рабочего газа или жидкости, что повышает срок службы предлагаемого устройства по сравнению с устройством по прототипу, а также позволяет работать с жидкостями

невысокого качества, в отличие от устройства по прототипу из-за наличия в его конструкции перепускного зазора.

Указанный технический результат достигается также тем, что уплотнение неразъемно крепится к части внутренней поверхности корпуса на наименьшей площади от входного до выходного патрубка и, тем самым, исключает потери на перетечки из нагнетательной полости насоса в его всасывающую полость, что повышает экономичность предлагаемого устройства по сравнению с устройством по прототипу.

Дополнительным техническим преимуществом предлагаемого устройства является простота его конструкции, например, за счет концентричной установки ротора, а также простота и дешевизна текущего ремонта устройства по замене уплотнения вследствие его старения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами фиг.1 и фиг.2, на которых схематично изображены две стадии работы предлагаемого ротационного насоса.

На чертежах показано: 1 - корпус; 2 - уплотнение; 3 -диаметрально противоположные лопатки; 4 - прижимное устройство (ролик); 5 - ротор; 6 - входной патрубок; 7 - выходной патрубок.

Сущность предлагаемого ротационного насоса заключается в следующем.

Проточная часть насоса образуется внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью уплотнения 2. На корпусе 1 имеется входной 6 и выходной патрубок 7. На наименьшей площади между ними по части внутренней поверхности корпуса 1 неразъемно крепится уплотнение из эластичного непроницаемого материала 2. Величина площади неразъемного соединения и, соответственно, наименьшее расстояние между входным 6 и выходным патрубком 7 выбирается

таким образом, чтобы обеспечить необходимую производительность насоса. Две лопатки 3, с прижимными устройствами (роликами) 4 на торцах, жестко закрепляются на роторе или выполняются монолитно с ротором и помещаются внутрь установленного в натяг уплотнения из эластичного непроницаемого материала 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ротор 5 насоса приводится во вращательное движение со скоростью, величина которой определяется необходимой производительностью насоса, и ограничивается геометрическими параметрами насоса, а также свойствами рабочего газа или жидкости. Лопатки 3 вращаются вместе с ротором 5. При этом прижимные устройства (ролики) 4, установленные на торцах лопаток 3, двигаются по внутренней стороне уплотнения из эластичного непроницаемого материала 2, прижимая его к внутренней поверхности корпуса 1. Рабочая жидкость или газ поступают через постепенно открывающийся при вращении ротора 5 входной патрубок 6 в проточную часть насоса (фиг.1). Порция газа или жидкости, нагнетаемая в проточную часть насоса до закрытия лопатками 3 входного патрубка 6, перекачивается через открывающийся выходной патрубок 7 (фиг.2). Благодаря использованию уплотнения из эластичного непроницаемого материала 2 лопатки 3 и ротор 5 не имеют контакта с рабочей жидкостью или газом, что позволяет использовать предлагаемое устройство для перекачки агрессивных или вредных сред, а также при работе с жидкостями невысокого качества. Насос обеспечивает постоянство объема порций перекачиваемой рабочей жидкости или газа, что позволяет его использовать в качестве насоса-дозатора. ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

1. Был изготовлен макет ротационного насоса. Были выполнены два варианта установки лопаток на роторе: с лопатками, выполненными

монолитно с ротором, и с лопатками, которые жестко закрепили на роторе. Прижимное устройство выполнили в виде роликов. Уплотнение выполнили из эластичной непроницаемой технической резины. Уплотнение приклеили к части внутренней поверхности корпуса на наименьшей площади от входного до выходного патрубка и установили в натяг между внутренней поверхностью корпуса и роликами на торцах лопаток. Были проведены рабочие экспериментальные запуски насоса, которые позволили подобрать оптимальную геометрию деталей насоса. Эксперименты показали, что, в отличие от устройства по прототипу, потери мощности на перетечки рабочей жидкости или газа отсутствуют, а потери мощности на трение в паре ролики - уплотнение существенно меньше, чем потери мощности на трение в паре торец лопатки -корпус в устройстве по прототипу. При этом было отмечено, что износ лопаток из-за отсутствия их контакта с рабочей жидкостью или газом меньше, чем в устройстве по прототипу.

Таким образом, во всех выполненных экспериментах было отмечено улучшение эксплуатационных характеристик и повышение экономичности предлагаемого устройства по сравнению с устройством по прототипу.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент США №4515514, кл. Р 03 С 2/00. 1985.

2. И.В.Доманский. Насосы и компрессоры. Учебное пособие. Ленинградский технологический институт имени Ленсовета, Ленинград, 1984 г., с.23-24.

3. А.Г.Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издательство «Химия», Москва, 1971 г., с.154.

Claims (1)

1. Ротационный насос, включающий корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, входной и выходной патрубки, ротор и две диаметрально противоположные лопатки, установленные на роторе, отличающийся тем, что ротор установлен концентрично внутренней поверхности корпуса; лопатки выполнены с прижимными устройствами на торцах, прилегающих к внутренней поверхности корпуса, например, с роликами, и жестко закреплены на роторе или выполнены монолитно с ротором; между прижимными устройствами и внутренней поверхностью корпуса в натяг установлено уплотнение из эластичного непроницаемого материала, при этом уплотнение выполнено неразъемным с частью внутренней поверхности корпуса, составляющей наименьшую площадь от входного до выходного патрубка.