Ексцентрична помпа
Собственици на патент RU 2330991:
Изобретението се отнася до устройства за изпомпване на течности и по-специално до проектиране на хидравлични ексцентрични помпи. Помпата се състои от корпус (1) с входни (2) и изходни (3) отвори, ексцентричен вал (4), осцилиращо или въртящо се цилиндрично бутало (5), разположено върху него, и сепаратор (6), който разделя зоните на ниско и високо налягане. Вътре в цилиндричното бутало е направена кухина, в която е разположена противотежест, фиксирана върху ексцентричния вал. Сепараторът (6) е изпълнен под формата на плоча, монтирана в единия край на оста, закрепена в корпуса (1), а в другия край в контакт с цилиндричното бутало (5). Техническият резултат е опростяване на дизайна, подобряване на надеждността и повишаване на ефективността на помпата. 5 з.п. f-ly, 6 ил.
Изобретението се отнася до устройства за изпомпване на течности и по-специално до проектиране на хидравлични помпи. Известни са различни видове механични помпи за изпомпване на течности под налягане: бутални, диафрагмени, зъбни, лопаткови, винтови, центробежни и др. Повечето от тези помпи са структурно сложни, изискват прецизно производство или имат ниска ефективност. Те са широко известни и подробно описани в литературата (виж например справочника "Помпи" - М., "Машиностроене", 1979 г., стр. 12).
Известна е ексцентрична помпа, наречена в това ръководство ролка, състояща се от корпус, ексцентричен вал, разположен върху него, осцилиращо цилиндрично бутало и сепаратор, който разделя зоната на високо и ниско налягане (пак там, стр.12-13). Тази помпа по своята техническа същност е най-близка до предложената и се приема за прототип.
В прототипа, разделителят,разделяйки зоните на високо и ниско налягане една от друга, е плоча със сложна форма, фиксирана върху буталото, която по време на работа на помпата се движи в кухината, която не е достатъчно запечатана, поради което неизбежните течове намаляват ефективността на помпата. В допълнение, триенето между сепаратора и неговите уплътнения също води. Освен това конструкцията на движещите се части на помпата не е балансирана, което я кара да вибрира по време на работа.
Целта на изобретението е да отстрани тези недостатъци.
Тази цел се постига чрез факта, че в ексцентрична помпа, състояща се от корпус с входни и изходни отвори, ексцентричен вал, въртящо се или осцилиращо цилиндрично бутало, разположено върху него и сепаратор, разделящ зоните на високо и ниско налягане, съгласно изобретението, вътре в цилиндричното бутало е направена кухина, в която е разположена противотежест, фиксирана върху ексцентричния вал, балансираща дисбаланса на структурни елементи, движещи се по време на въртене на ексцентричния вал, освен това сепараторът е направен под формата на плоча, монтирана върху ос, фиксирана в тялото, а вторият край е в контакт с буталото, или е направен под формата на плоска плоча, фиксирана върху буталото и уплътнена в тялото с два пръта от еластичен антифрикционен материал, като полиуретан, или под формата на еластична, например гумена плоча, фиксирана към единият край в тялото, а другият край в цилиндрично бутало или направен под формата на цилиндрична ролка от антифрикционен материал и пружина или под формата на две цилиндрични ролки, едната от които е в контакт с буталото и с втората ролка, която от своя страна е в контакт със стената на кухината в корпуса, а в корпуса на помпата е направена кухина, една от стените на която е в контакт с втората валяк,освен това вътре в цилиндричното бутало е направена кухина, в която е разположена противотежест, фиксирана върху ексцентричния вал, балансиращ дисбаланса на структурните елементи, движещи се по време на въртенето на ексцентричния вал.
В предложеното изобретение конструкцията на сепаратора е представена в няколко версии, така че е илюстрирана с чертежи, които показват:
Вариант 1 - фиг. 1 - помпа с въртящо се бутало и сепаратор под формата на плоча, монтирана в корпуса на оста и притисната към буталото.
Вариант 2 - фигура 2 - помпа със сепаратор под формата на плоска плоча с еластични уплътнения.
Вариант 3 - фиг.3 - помпа със сепаратор от еластична плоча.
Вариант 4 - фиг.4 - помпа със сепаратор под формата на цилиндрична ролка.
Вариант 5 - фиг.5 - помпа със сепаратор под формата на две цилиндрични ролки.
Фиг.6 - разрез по линията А-А от Фиг.1 (общ за всички варианти).
Предложената помпа е подредена по следния начин.
Според първата версия (фигура 1 и 6) помпата включва корпус 1 с вход 2 и изход 3 отвори и монтиран в корпуса ексцентричен вал 4, цилиндрично бутало 5 и сепаратор 6. Буталото 5 е цилиндрична част с отвор в центъра, монтирана върху ексцентричния вал 4 с възможност за въртене. Корпус 1 се състои от три части: самия корпус 1 и странични стени - бузи 7 и 8. Корпус 1 има отвор 9, чийто диаметър е по-голям от диаметъра на бутало 5 със стойността на два ексцентритета на вала 4. Разделителят 6 е притиснат към повърхността на буталото 5, което е прът със същата ширина като буталото, фиксиран върху ос 10. Буталото 5 е монтирано на ексцентричен вал 4 посредством стени 11 и 12, между които е направена противотежест 13 вътре в буталото 5 на ексцентричния вал 4.
Съгласно втората версия (фигура 2), сепараторът 14 е направен под формата на плоча, фиксирана върху буталото 5 и включена в кухината 15, направена в корпуса 1. От двете страни на сепаратора 6 в корпуса 1 са монтирани две уплътнения - прът 16, изработен от еластичен антифрикционен материал, като полиуретан. Тези уплътнения запълват празнината между корпус 1 и сепаратор 6 и предотвратяват изтичането на изпомпваната течност по време на работа на помпата.
Съгласно третия вариант (фигура 3) разделителната плоча 6 е изработена от еластичен материал, като гума, и когато ексцентричният вал 4 се върти, той се огъва приблизително, както е показано на чертежа, тоест, когато ексцентрицитетът на вала 4 е насочен наляво, сепараторът заема позицията, показана с плътна линия, както е на чертежа, когато е насочен надолу - позицията, показана с пунктирани линии, а когато ексцентрикът е насочен хоризонтално, например наляво - позицията, показана с пунктирана линия. За да се подобрят условията за уплътняване на междината между буталото 5 и повърхността на отвора 9, повърхността на буталото 5 е покрита със слой 17 от еластичен материал, като гума или полиуретан.
Съгласно четвъртия вариант (фигура 4) сепараторът е ролка 18, изработена от антифрикционен материал, като PTFE. Ролката е монтирана в тялото 1 на оста 19, фиксирана в лостовете 20 (показани с пунктирана линия), монтирани от своя страна на оста 21 в тялото 1.
За да може ролката 18 да се движи в корпуса по време на работа на помпата, в корпуса 1 е направена кухина 22, чиито размери, както е показано на чертежа, са малко по-големи от зоната на движение на ролката 18 (неговата позиция, когато буталото е повдигнато нагоре, е показано с тирета).
Буталото 5 в това изпълнение може да се върти около вътрешната повърхност на отвора 9 по време на въртенето на ексцентричния вал.показано на фигура 4, ексцентричният вал се върти по посока на часовниковата стрелка, тогава ролката 18, докосвайки буталото 5, също ще се стреми да се върти по посока на часовниковата стрелка. В този случай лостовете 20 ще повдигнат ролката 18, сякаш я откъсват от повърхността на буталото 5 и по този начин ще допринесат за увеличаване на изтичането от зоната на инжектиране (зона B) към зоната на засмукване (зона H) на изпомпваната течност. Следователно, за успешната работа на тази конструктивна опция е необходима пружина (не е показана), за да притисне ролката 18 към буталото 5.
За да се елиминира този недостатък, е предвидено петото изпълнение.
Съгласно петия вариант (фигура 5) сепараторът се състои от две ролки 14 и 22, изработени от антифрикционен материал, като PTFE. Ролките са монтирани в корпус 1 на оси 23 и 24, фиксирани в лостове 25 (показани с пунктирани линии), които от своя страна са монтирани на ос 26 в корпус 1.
Всички сепаратори имат ширина, равна на ширината на буталото 5 и са монтирани с толеранс между тях и стените 7 и 8 на корпус 1.
Предлаганата помпа работи по следния начин.
Според първата версия (фигура 1 и 6) цилиндричен отвор 9 в корпуса 1, в който се намира буталото 5, диаметърът, както вече беше отбелязано, е по-голям от диаметъра на буталото 5 с два пъти ексцентрицитета на ексцентричния вал 4. Следователно, когато ексцентричният вал 4 се върти, буталото 5 се търкаля по вътрешната повърхност на отвора 9 в корпуса, което причинява появата в корпус 1 на зони B (всмукателна зона) и H (впръскваща зона). Поради движението на буталото 5, обемът на тези зони непрекъснато се променя. Ако валът 4 се върти по посока на часовниковата стрелка, както е показано на фигура 1, тогава обемът на зоната H се увеличава и течността се засмуква в нея, а обемът на зоната B намалява и течността се изстисква от нея през изхода 3.
Разделител 6 докатопоради контакта си с повърхността на буталото 5 разделя зоните Н и В една от друга, предотвратявайки протичането на течността от зоната на ниско налягане към зоната на високо налягане.
Когато ексцентричният вал 4 се върти и буталото 5 се движи с него, възникват центробежни сили, което води до вибрации на цялата помпа. Това явление се елиминира от противотежестта 13, чрез която се елиминира дисбалансът на системата.
Съгласно втория вариант (фигура 2), сепараторът 14 се предлага да бъде направен под формата на плоска плоча, фиксирана върху буталото 5. Буталото не се върти, а само осцилира, а повърхността му обикаля отвътре повърхността на отвора 9. В противен случай работата на помпата не се различава от работата й според първия вариант.
Съгласно третия вариант (фигура 3) ролята на сепаратор 6 изпълнява гъвкава плоча, изработена от еластичен материал, например гума. Огъвайки се по време на работа на помпата, тази плоча изпълнява същата роля като сепаратор 14 във втората версия, също толкова надеждно разделяйки зоната с високо налягане от зоната с ниско налягане.
Когато работите съгласно четвъртия вариант (фигура 4), буталото 5 върти ролката 18, която поради минималните празнини между ролката 18 и повърхностите на буталото и корпуса разделя зоните B и H, осигурявайки същата работа на помпата, както в предишните версии.
Съгласно петия вариант (фигура 5) ролките 14 и 22 са монтирани така, че да се осигури контакт между тях и с буталото и корпуса в точки M, N и P.
Ролките са монтирани на оси 23 и 24, фиксирани в лостове 25 (показани с пунктирани линии), които от своя страна са монтирани на ос 26 в корпус 1. Поради това посоката на въртене на ролката 22, когато се трие в повърхността на корпус 1, е противоположна на въртенето на ролката 14 и помага на ролката 14 да бъде притисната към повърхността на буталото 5, като по този начин допринасяйки за по-надеждно разделянезони B и H.
В този случай изпомпваната среда служи като смазка в зоната на триене между ролката 22 и корпуса 1.
Както може да се види от чертежите, които се различават един от друг в дизайна на сепаратора, всички предложени опции за помпа работят почти еднакво. Те съдържат само няколко части от прост дизайн. По време на работа на помпата течността в нея не прави вихрови движения, а директно се изпомпва от зона H към зона B.
Това осигурява на помпата лесно производство и висока ефективност. Проверката на изпълнението на дизайна върху направени от нас прототипи потвърди това.
1. Ексцентрична помпа, състояща се от корпус с входни и изходни отвори, ексцентричен вал, осцилиращо или въртящо се цилиндрично бутало, разположено върху него, и сепаратор, разделящ зоните с високо и ниско налягане, характеризиращ се с това, че вътре в цилиндричното бутало е направена кухина, в която е разположена противотежест, фиксирана върху ексцентричния вал, балансираща дисбаланса на структурните елементи. движещи се по време на въртенето на ексцентричния вал.
2. Помпа съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че сепараторът е направен под формата на плоча, монтирана в единия край на ос, фиксирана в корпуса, а в другия край в контакт с цилиндрично бутало.
3. Помпа съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че сепараторът е направен под формата на плоска плоча, фиксирана в цилиндрично бутало и уплътнена в корпуса с два пръта, изработени от еластичен антифрикционен материал, като полиуретан.
4. Помпа съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че сепараторът е направен под формата на еластична, като гума, плоча, фиксирана в единия край в корпуса, а другият край в цилиндрично бутало.
5. Помпата съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че сепараторът е изпълнен във форматацилиндрична ролка в контакт с цилиндричното бутало и със стената на корпуса, докато в корпуса на помпата има кухина, една от стените на която е в контакт със сепаратора и обемът на тази кухина е по-голям от обема, в който се движи сепараторът.
6. Помпа съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че сепараторът е направен под формата на две цилиндрични ролки, едната от които е в контакт с цилиндричното бутало, а втората ролка е в контакт със стената на кухината в корпуса.