CZ286307B6 - Rotační čerpadlo s laterálním kanálem - Google Patents

Abstract

Čerpadlo s laterálním kanálem je provedeno v dělené konstrukci a jeho jednotlivé stupně zahrnují sací mezikus (6), tlakový mezikus (7), oběžné kolo (10) a plášťový díl (8, 9) skříně. Pro snížení konstrukčních nákladů jsou mezikusy (6, 7) tvarovány jako plechové díly a uspořádány v prstencovitém plášťovém dílu (8, 9) skříně. Centrování mezikusů (6, 7) se účelně dosahuje hřídelem (1).ŕ

Description

Vynález se týká rotačního čerpadla s laterálním kanálem.

Dosavadní stav techniky

U čerpadel s laterálním kanálem musí být mezi oběžným kolem a díly skříně, které toto oběžné kolo obklopují, zachována úzká vůle. Jestliže je štěrbina příliš velká, rostou ztrátové proudy uvnitř čerpadla a klesá dopravní výkon a účinnost. Protože je také třeba se pokud možno vyvarovat rozbíhání oběžných kol na dílech skříně, znamená to, že díly skříně čerpadla, obklopující oběžné kolo, a oběžné kolo samotné musejí být ve vztahu vůči sobě přesně centrovány a vůči hřídeli svisle nastaveny. Konečně je třeba u čerpadel s laterálním kanálem dbát toho, aby měly jak oběžné kolo, tak i skříň vysokou pevnost, protože čerpadla s laterálním kanálem na rozdíl od normálně nasávajících čerpadel mohou dosahovat mnohem vyšších tlaků při stejných rozměrech čerpadla a otáčkách. To platí zejména pro dělená čerpadla s více stupni, u kterých je již při relativně malém počtu stupňů dosahováno velmi vysokých tlaků. Všechna tato hlediska vedla dosud ktomu, že díly skříně, obklopující oběžné kolo, byly vytvářeny zpravidla jako kovové litinové díly, u nichž jsou spolupůsobící plochy zpracovány s úzkými výrobními tolerancemi. Sice se stalo známým čerpadlo podobného typu, totiž obvodové lopatkové čerpadlo, viz GB-A 968 511, u kterého jsou veškeré díly skříně čerpadla tvarovány z plechu. To je ale myslitelné jen u velmi mírných požadavků na přesnost chodu a účinnost.

Podstata vynálezu

Základem vynálezu je úkol snížit výrobní náklady u rotačních čerpadel s laterálním kanálem výše uvedeného druhu při zachování vysoké účinnosti. Řešení podle vynálezu spočívá v tom, že sací a tlakový mezikus alespoň jednoho stupně jsou tvarovány jako plechové díly a uspořádány v prstencovitém plášťovém dílu skříně.

Tím, že díly skříně, obklopující oběžné kolo, jsou hluboko taženy a raženy jako jednoduché plechové díly, nebo obdobným způsobem prostorově tvarovány, a plášťové díly skříně, které je překrývají, jsou vytvořeny jako jednoduché prstencovité díly, jsou konstrukční náklady velmi malé. Vynález spočívá na poznatku, že tvarová přesnost, která je dnes pro plechové díly díky tvářecí technice k dispozici, vystačí za určitých předpokladů, kdy je třeba takové plechové díly použít jako díly skříně pro čerpadla s laterálním kanálem. Předpokladem proto je ovšem jednoduché provedení plechových dílů tak, že jako výchozí polotovar může být použita rovná deska, která je potom žádoucím způsobem podrobena hlubokému tažení.

Sice je známo, viz spis EP-A-558 258, uvažovat u normálně nasávajících rotačních čerpadel kotoučovitý prstencovitý díl jednoho stupně skříně z vytvarovaného plechu, avšak na tento díl nejsou kladeny žádné podstatné požadavky na přesnost, zatímco ony vnitřní díly skříně, které spolupůsobí s oběžným kolem, jsou vytvořeny tradičně jako litinové díly.

Dále je u normálně nasávajících rotačních čerpadel, viz spis DE-A-36 29 123, na které nejsou kladeny žádné nedostatečné požadavky na účinnost a u kterých není proto přívodní ústrojí jednotlivých stupňů čerpadla příliš přizpůsobeno co do tvaru oběžnému kolu, známý způsob zhotovování tohoto přívodního ústrojí z plechu, avšak toto nemůže být pro rotační čerpadla s laterálním kanálem kvůli rozdílným požadavkům na přesnost žádným vzorem.

- 1 CZ 286307 B6

Plášťové díly skříně za sebou následujících stupňů mohou být známým způsobem na koncích proti sobě a ve vztahu ke koncovým dílům skříně centrovány. Mohou centrovat i sací a tlakové mezikusy na jejich vnějším obvodu. Výhodné je však podle vynálezu provedení, u něhož mají sací a tlakové mezikusy v plášťových dílech skříně radiální vůli a jsou centrovány hřídelem. Radiální vůle mezi sacími a tlakovými mezikusy a plášťovými díly skříně jsou účelně k dispozici pouze během montáže, zatímco po ukončení montáže a po centrování hřídelem jsou sací a tlakové mezikusy pevně upnuty mezi plášťovými díly skříně.

Centrování hřídelem se uskutečňuje v jednom výhodném provedení tím, že v tlakových mezikusech je uspořádáno po jednom nosníku ložiskového pouzdra, který je centrován na vnějším obvodu přiřazeného ložiskového pouzdra, nasazeného na hřídeli. Sací mezikus může být potom vždy centrován sousedním tlakovým mezikusem předcházejícího stupně tím, že jeho vnitřní otvor přesahuje nosník ložiskového pouzdra nebo ložiskové pouzdro. Díly skříně, obklopující oběžné kolo, jsou tedy, právě tak jako oběžné kolo samotné, centrovány hřídelem. Hřídel je zase centrován ve vztahu k vnější skříni. Nosníky ložiskových pouzder mohou být na tlakových mezikusech natvarovány tažením nebo jiným beztřískovým tvarováním, mohou být ale také s nimi svařeny. S ohledem na přesnost lícování jsou účelně vně a uvnitř opracovány. Toto platí i pro centrující otvor sacího mezikusu, zatímco vnější průměry sacích a tlakových mezikusů nepotřebují zpravidla žádné opracování.

Přesnost mezery mezi sacími a tlakovými mezikusy na jedné straně a oběžným kolem na straně druhé může být při tvarování těchto dílů skříně z plechu podporována tím, že je podle vynálezu sací mezikus jako celek, nebo alespoň ve své oblasti spolupůsobící s oběžným kolem, vytvořen jako rovná deska. Tím není tento díl skříně, který obzvláště po velké ploše spolupůsobí s oběžným kolem, vystavován žádnému průtahu. Celkové radiálně vnější ohraničení dopravního prostoru je přitom přisouzeno tlakovému mezikusu, který beztoho podléhá silnější deformaci, a s oběžným kolem spolupůsobí menším podílem plochy. To má jednak tu přednost, že ony plochy mezikusů, u kterých musí být počítáno s většími výrobními tolerancemi, spolupůsobí s oběžným kolem v menším roztažení, takže je za daných podmínek deformace dosahována vesměs optimálně malá vůle oběžného kola.

Další výhoda vyplývá z následující souvislosti. Protože tlakový díl skříně přechází ze své obvodové plochy do své příruby upnuté mezi plášťovými díly skříně nikoliv s ostrými hranami, ale v obloukovitém průběhu, tvoří se v oblasti tohoto zakřivení na vnějším obvodu kola obvodová drážka, v principu nežádoucí, ohraničená v průřezu tímto zakřivením a sacím mezikusem. Kdyby se, jak je obvyklé, radiálně vnější ohraničení dopravního prostoru přiřadilo částečně sacímu mezikusu a částečně tlakovému mezikusu, byla by tato drážka v důsledku oboustranného zakřivení dvakrát tak velká. Podle toho by pak byl ztrátový proud alespoň dvakrát tak velký. Tím, že je pracovní prostor radiálně vně ohraničen výlučně tlakovým mezikusem, zatímco sací mezikus je rovný, je tento ztrátový proud minimální. Sice se může i tomuto ztrátovému proudu zabránit tím, že se vnitřní průměr tlakového mezikusu mechanicky opracuje, avšak vynález se chce právě těchto nákladů vyvarovat, a proto tento způsob vůbec nepoužívá.

Utěsnění vůči okolní atmosféře je účelně uvažováno mezi sousedními plášťovými díly skříně, protože v jejich poměrně tlustých rozměrech stěn může být bez problémů umístěno kupříkladu těsnění s O-kroužkem.

Jednoduché a účinné možnosti zajistit odstupy mezi jednotlivými stupni se dá dosáhnout tím, že jsou sací a tlakové mezikusy axiálně fixovány mezi plášťovými díly skříně.

Také v obvodovém směruje třeba k sobě patřící sací a tlakové mezikusy vzájemně fixovat. To se provádí podle vynálezu nejjednodušším způsobem tím, že se do jednoho z těchto dílů na jeho obvodu vyrazí vybrání, do kterého zabírá výstupek dalšího dílu. Toto uspořádání leží účelně uvnitř okrajové oblasti sacích a tlakových mezikusů, která leží mezi čelními plochami

-2CZ 286307 B6 sousedních plášťových dílů skříně. Kupříkladu může být v sacím mezikusu na obvodu vyražen úzký výřez, do kterého zabírá výstupek, vyseknutý na obvodu tlakového mezikusu. Tyto tvarovací prvky nevyžadují žádné dodatečné výrobní náklady, protože mohou být umísťovány současně s ostatními tvarovacími postupy plechových dílů.

Jestliže jsou na těsnost Čerpadla kladeny obzvláště vysoké požadavky, mohou být podle vynálezu veškeré stupně uspořádány v jednom hrnci, který je obklopuje, jenž je účelně opatřen i sacími a tlakovými hrdly, přičemž jen tento hrnec potřebuje být utěsněn vůči okolní atmosféře. Ktomu stačí zpravidla jediné těsnicí místo skříně. Eventuální netěsnosti mezi jednotlivými stupni a vnitřním prostorem obklopujícího hrnce mohou být zpravidla zanedbány, takže není třeba žádného zvláštního těsnění mezi plášťovými díly skříně. Avšak na přání se mohou takováto těsnění dodatečně umístit.

Axiálního vyztužení plášťových dílů skříně jednotlivých stupňů se může dosáhnout pomocí upevňovacích prvků obklopujícího hrnce.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen na výhodných příkladech jeho provedení podle připojených výkresů, které znázorňují na obr. 1 průřez prvním tvarem provedení, na obr. 2 zvětšený detail z obr. 1 a na obr. 3 druhý tvar provedení.

Příklady provedení vynálezu

Skříň čerpadla, znázorněná na obr. 1, je na koncích uzavřena sacím tělesem 2 čerpadla se sacím hrdlem 4 a tlakovým tělesem 3 čerpadla s tlakovým hrdlem 5. S nimi jsou spojeny ložiskový nosník 13 s kuličkovými ložisky JL4, v nichž je uložen a centrován hřídel J. Sací těleso 2 a tlakové těleso 3 obsahují také těsnění 19 hřídele L

Mezi sacím tělesem 2 a tlakovým tělesem 3 čerpadla jsou upnuty válcovité plášťové díly 8 skříně, které jsou spolu a s tlakovým tělesem 3 čerpadla centrovány bezprostředně a se sacím tělesem 2 čerpadla přes doplňkový centrovací prstenec dalšího plášťového dílu 9, a které jsou vůči sobě utěsněny O-kroužky 15.

Upnuty mezi plášťovými díly 8 skříně, popřípadě mezi plášťovým dílem 8 skříně a prstencem dalšího plášťového dílu 9, jsou vždy okraje sacího mezikusu 6 a tlakového mezikusu 7. Ty jsou tím axiálně polohovány a fixovány. Tvoří spolu s příslušným oběžným kolem 10 a plášťovým dílem 8 skříně po jednom stupni.

Vnější okraje sacích mezikusů 6 a tlakových mezikusů 7 jsou upnuty mezi čelními plochami plášťových dílů 8, 9 skříně, a mají, pokud není toto upnutí během montáže ještě v účinnosti, vůli vůči příslušnému vnitřnímu průměru plášťových dílů 8, 9 skříně. Vždy nejkrajnější sací mezikusy 6 a tlakové mezikusy 7 jsou centrovány díly náboje sacího tělesa 2 a tlakového tělesa 3. Mezi nimi se nacházející sací mezikusy 6 a tlakové mezikusy 7 jsou centrovány hřídelem 1 přes ložiskové pouzdro 12. K tomuto účelu je tlakový mezikus 7 stupně, znázorněného na obrázku vlevo, svařen s nosníkem 11 ložiskového pouzdra 12, který spolupůsobí jako centrující s vnějším obvodem ložiskového pouzdra 12. Vnitřní průměr sacího mezikusu 6 vpravo znázorněného stupně je opracován lícované vůči vnějšímu průměru nosníku 11 ložiskového pouzdra 12 a je jím centrován.

Tlakové mezikusy 7 jsou tvarovány tak, že zcela vytvářejí laterální kanál 16, jakož i radiálně vnější ohraničení 17 dopravního prostoru. Naproti tomu je sací mezikus 6 ve svém celku, nebo

-3 CZ 286307 B6 pouze s výjimkou své radiálně nejvnitřnější oblasti, která nespolupůsobí s oběžným kolem, vytvořen jako rovná deska, a nepodléhá proto žádnému průtahu. Doplňkově je uvažováno, že sací mezikus 6 sestává z poměrně tlustého materiálu, kupříkladu 3 mm, aby byly dány obzvláště dobré předpoklady pro jeho neproměníivě rovný tvar. Tlakový mezikus 7 může být naproti tomu o něco tenčí, kupříkladu 2 mm.

Na místě j_8, na kterém se na vnějším obvodu pracovního prostoru setkávají oba mezikusy 6, 7, vzniká obloukovitým přechodem válcovité části tlakového mezikusu 7 v jeho radiální přírubové oblasti drážka, obzvláště dobře rozpoznatelná ve zvětšeném znázornění obr. 2, ohraničená přibližně trojúhelníkovitě rovným povrchem sacího mezikusu 6 a zakřiveným povrchem tlakového mezikusu 7, ve které je možné nežádoucí zpětné proudění dopravovaného média z buňky do buňky. Kdyby bylo, jak je to jinak obvyklé, radiálně vnější ohraničení dopravního prostoru uspořádáno v oblasti oběžného kola na sacím mezikusu 6, a v oblasti laterálního kanálu 16 na tlakovém mezikusu 7, tak by se průřez této drážky zdvojnásobil, protože potom by zakřivené ohraničení vzniklo na obou stranách. Tomu je zabraňováno rovným provedením sacího mezikusu 6.

Díly druhého tvaru provedení, znázorněného na obr. 3, které se rovnají nebo odpovídají výše vysvětleným dílům prvního tvaru provedení, jsou opatřeny stejnými vztahovými značkami.

Hmcovitá skříň je opatřena jak sacím hrdlem 4, tak i tlakovým hrdlem 5. Tvoří skříň čerpadla společně s víkem 33 skříně, které obsahuje těsnění 19 hřídele 1. Skříň je držena ložiskovým nosníkem 13 s patkou 34, a kuličkovými ložisky 14, ve kterých je hřídel 1 letmo uložena.

Vnější skříň je dohromady axiálně upnuta upevňovacími prvky 24. Tím jsou spolu axiálně upnuty plášťové díly 8 skříně a prstencovité další plášťové díly 9, uvažované v tomto příkladu u každého stupně, jakož i přechodový prstenec 22. Těsnění mezi plášťovými díly 8, 9 skříně a hraničícími díly skříně nejsou uvažována. Utěsnění směrem ven zde přebírá samotný Okroužek 15 mezi vnějšími díly skříně.

Médium protéká čerpadlem od sacího hrdla 4, přicházejíce v axiálním směru skrz jednotlivé stupně, a do tlakového prostoru 20 posledního stupně laterálního kanálu 16. Odtud proudí otvory 21 přechodového prstence 22, který spolupůsobí na centrování a axiální fixaci plášťových dílů 8, 9 skříně, do prostoru 23 mezi hrncem 32 a pláštěm 8, 9 skříně, a čerpadlo konečně opouští tlakovým hrdlem 5.

K vysvětlení sacích mezikusů 6 a tlakových mezikusů 7 a jejich detailů se poukazuje na popis prvního příkladu provedení.

Plášťové díly 8, 9 skříně jsou provedeny mnohem tlustší než plechové díly mezikusů 6, 7.

-4CZ 286307 Β6

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (9)

1. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem, v dělené konstrukci s alespoň jedním stupněm, který zahrnuje sací mezikus (6), tlakový mezikus (7), oběžné kolo (10) a plášťový díl (8) skříně, vyznačující se tím, že sací mezikus (6) a tlakový mezikus (7) jsou tvarovány jako plechové díly a uspořádány v prstencovitém plášťovém dílu (8) skříně.

2. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle nároku 1, vyznačující se tím, že sací mezikus (6) a tlakový mezikus (7) jsou v plášťovém dílu (8) skříně uspořádány s radiální vůlí a centrovány hřídelem (1).

3. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle nároku 2, vyznačující se tím, že v tlakovém mezikusu (7) je uspořádán nosník (11) ložiskového pouzdra (12) a s centrováním na vnějším obvodu ložiskového pouzdra (12) a že vnitřní otvor sacího mezikusu (6) je centrován na nosníku (11) ložiskového pouzdra (12) nebo ložiskovém pouzdru (12) předcházejícího stupně.

4. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v tlakovém mezikusu (7) je uspořádán laterální kanál (16), průchozí otvor pro dopravované médium a celkové radiální vnější ohraničení (17) dopravního prostoru, a sací mezikus (6) je ve své oblasti, spolupůsobící s oběžným kolem (10), vytvořen jako rovná deska.

5. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se t í m, že utěsnění vnitřku čerpadla proti okolní atmosféře je uspořádáno v oblasti jednotlivých stupňů v plášťových dílech (8, 9) skříně.

6. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tí m, že sací mezikusy (6) a tlakové mezikusy (7) jsou axiálně fixovány mezi plášťovými díly (8, 9) skříně.

7. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se t í m , že sací mezikus (6) a tlakový mezikus (7) jsou vůči sobě fixovány v obvodovém směru drážkou a perem.

8. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle některého z nároků 1 až 4 a 6 až 7, vyznačující se tím, že jednotlivé stupně jsou uspořádány v hrnci (32), který je obklopuje, se sacím a tlakovým hrdlem (5), a plášťové díly (8, 9) skříně jsou uspořádány bez těsnění.

9. Rotační čerpadlo s laterálním kanálem podle nároku 8, vyznačující se tím, že plášťové díly (8, 9) skříně jednotlivých stupňů jsou spolu upnuty upevňovacími prvky (24) hrnce (32), který je obklopuje.