RU2395005C2 - Объемный насос роторного типа (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к объемному насосу роторного типа. Насос содержит статор 42, ротор, включающий в себя вал 8 и выступающий в радиальном направлении дисковый элемент 12, имеющий конфигурацию волнообразного диска, скребок 110 с пазом 112. Паз 112 взаимодействует с элементом 12. Статор 42 включает в себя чашеобразные первый и второй элементы 44 и 46 и образует окружную периферийную стенку, которая окружает элемент 12. Скребок 110 полностью расположен внутри статора 42, поддерживается для его фиксации в направлении по окружности и обеспечения его возвратно-поступательного движения в осевом направлении. Статор 42 со скребком 110 определяет границы камеры 138 всасывания, имеющей впускное отверстие 68, выпускной камеры 142, имеющей выпускное отверстие 70, и канала 140, проходящего от камеры 138 до камеры 142. Скребок 110 образует перегородку между камерами 138 и 142. Элемент 12 выполнен с возможностью вращения через камеру 138, канал, камеру 142 и паз 112. Элементы 44 и 46 примыкают друг к другу в первой зоне 64 примыкания, имеющей конфигурацию дуги окружности, и во второй зоне 66 примыкания, имеющей конфигурацию дуги окружности. Отверстие 68 образовано первой выемкой в окружной периферийной стенке элемента 44 и противоположной первой выемкой в окружной периферийной стенке элемента 46. Отверстие 70 образовано второй выемкой в окружной периферийной стенке элемента 44 и противоположной второй выемкой в окружной периферийной стенке элемента 46. Изобретение направлено на создание синусного насоса, который является относительно несложным и недорогим в производстве. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к объемному насосу роторного типа, известному как «синусный насос» (компания MASO Process-Pumpen GmbH, 74358 Illsfeld, Германия, использует в течение ряда лет название «синусные насосы» для обозначения тех насосов, которые изготавливаются и продаются компанией). Насос данного типа содержит выполненный с возможностью вращения диск, который имеет волнообразную конфигурацию, (то есть, по меньшей мере, одна фронтальная поверхность диска не образует плоскости, перпендикулярной к оси вращения диска, а имеет периодически изменяющееся расстояние от виртуальной срединной плоскости диска при «движении» вдоль окружной траектории относительно оси вращения). Диск, более точно - выступающий в радиальном направлении дисковый элемент ротора, входит в контакт со скребком, который зафиксирован в окружном направлении насоса и может свободно совершать возвратно-поступательное движение по существу в осевом направлении насоса, тем самым «повторяя» колебательное движение дискового элемента в осевом направлении. С одной стороны скребка, то есть со стороны всасывания насоса, «камеры» открываются, и их размеры постепенно увеличиваются вследствие вращения ротора. С другой стороны скребка, то есть со стороны нагнетания насоса, размер этих «камер» постепенно уменьшается вследствие вращения ротора, поскольку скребок мешает материалу, содержащемуся в камере, перемещаться дальше по круговой траектории.

Насосы данного типа известны в данной области техники. Они пригодны для широкого ряда применений, но наиболее известной областью применения является перекачивание текучих относительно вязких материалов в пищевой промышленности, химической и биохимической промышленности, медицинской промышленности и косметической промышленности. В качестве небольшого выбранного перечня материалов можно упомянуть йогурт, суп, соус, майонез, фруктовый сок, вещество для производства сыра, шоколад, краска, косметический крем, материал для производства губной помады, которые могут перекачиваться насосом согласно изобретению.

Насосы синусного типа и двигатели синусного типа (которые выполнены с конструкцией, подобной конструкции насосов, но в которых используется текучая среда под давлением для создания крутящего момента на валу привода) известны в различных конструкциях.

В патенте США №3156158 описана бормашина, содержащая двигатель синусного типа. Корпус двигателя имеет полую цилиндрическую конфигурацию. Статор расположен в корпусе таким образом, чтобы он находился в контакте с наружной окружной периферийной поверхностью дискового элемента ротора на дуге, соответствующей приблизительно 180°. Статор имеет конфигурацию по существу в виде гильзы, причем он не проходит по всей окружности, соответствующей 360°, и включает в себя проходящий по оси прерывающийся паз, предназначенный для фиксации скребка посредством подобного паза. Герметизация двигателя от утечек рабочей текучей среды осуществляется посредством уплотнительных колец, размещенных рядом с осевыми концевыми частями корпуса, относительно далеко от дискового элемента ротора и впускных и выпускных отверстий.

Компания MASO Process-Pumpen GmbH, 74358 Illsfeld, Германия, в течение ряда лет производила и продавала насос синусного типа, имеющий статор, проходящий несколько больше, чем на 180°, вдоль внутренней периферии корпуса. Части корпуса, образующие камеру всасывания и выпускную камеру, не расположены соосно статору. Скребок закреплен в корпусе посредством сложного опорного элемента.

Целью изобретения является создание синусного насоса, который является относительно несложным и недорогим в производстве.

Дополнительной целью изобретения является создание синусного насоса, который обеспечивает эффективную чистку на месте.

Для достижения указанных целей был создан объемный насос роторного типа, статор, ротор, включающий в себя вал и выступающий в радиальном направлении дисковый элемент, имеющий конфигурацию волнообразного диска, скребок, который имеет паз для контактного взаимодействия, имеющий заданную радиальную глубину и заданную осевую ширину, при этом паз для контактного взаимодействия взаимодействует с выступающим дисковым элементом ротора, причем статор включает в себя по существу чашеобразный первый элемент и по существу чашеобразный второй элемент и образует окружную периферийную стенку, которая окружает выступающий в радиальном направлении дисковый элемент ротора, при этом скребок полностью расположен внутри статора, причем обеспечивается опора для скребка для его фиксации в направлении по окружности и с возможностью его возвратно-поступательного движения в по существу осевом направлении, при этом статор вместе со скребком определяет границы камеры всасывания насоса, имеющей впускное отверстие, и выпускной камеры насоса, имеющей выпускное отверстие, и канала, проходящего от камеры всасывания до выпускной камеры, при этом скребок образует перегородку между камерой всасывания и выпускной камерой, и дисковый элемент ротора выполнен с возможностью вращения через камеру всасывания, канал, выпускную камеру и паз скребка, в котором согласно изобретению первый элемент статора и второй элемент статора примыкают друг к другу в первой зоне примыкания, имеющей конфигурацию дуги окружности, и во второй зоне примыкания, имеющей конфигурацию дуги окружности, причем впускное отверстие статора образовано первой выемкой в окружной периферийной стенке первого элемента статора и противоположной первой выемкой в окружной периферийной стенке второго элемента статора, при этом выпускное отверстие статора образовано второй выемкой в окружной периферийной стенке первого элемента статора и противоположной второй выемкой в окружной периферийной стенке второго элемента статора.

Предпочтительно, статор образует вкладыш, зафиксированный в корпусе насоса.

Предпочтительно, первый элемент статора и второй элемент статора выполнены из пластика.

Предпочтительно, первый элемент статора и второй элемент статора выполнены из полиамида.

Предпочтительно, в основном выполнен из нержавеющей стали.

Предпочтительно, скребок выполнен из пластика.

Предпочтительно, скребок выполнен из полиамида.

Предпочтительно, ротор опирается на подшипники, расположенные вне корпуса, и ротор проходит в статор консольно.

Предпочтительно, насос содержит опорную часть, в которой размещены подшипники, причем корпус прикреплен к опорной части.

Предпочтительно, корпус по существу образован из цилиндрической трубы и двух круглых торцевых крышек.

Предпочтительно, насос содержит первый уплотнительный элемент, предусмотренный у окружной периферийной стенки первого элемента статора вблизи первой и второй зон примыкания и вблизи первой и второй выемок первого элемента статора, и второй уплотнительный элемент, предусмотренный у окружной периферийной стенки второго элемента статора вблизи первой и второй зон примыкания и вблизи первой и второй выемок второго элемента статора.

Предпочтительно, первый уплотнительный элемент представляет собой первое уплотнительное кольцо, размещенное в первой канавке, выполненной на наружной поверхности окружной периферийной стенки первого элемента статора, и второй уплотнительный элемент представляет собой второе уплотнительное кольцо, размещенное во второй канавке, выполненной на наружной поверхности окружной периферийной стенки второго элемента статора.

Предпочтительно, насос содержит один отформованный за одно целое уплотнительный элемент, размещенный в канавках, выполненных в первой и второй зонах примыкания, и в канавках, выполненных на наружных поверхностях окружных периферийных стенок первого и второго элементов статора вблизи первой и второй выемок первого и второго элементов статора.

Предпочтительно, насос содержит один отформованный за одно целое уплотнительный элемент, размещенный в канавках, выполненных в первой и второй зонах примыкания, и в канавках, выполненных в стенках впускного и выпускного отверстий.

Указанные цели также достигаются за счет того, что в объемный насос роторного типа, содержащий статор, ротор, включающий в себя вал и выступающий в радиальном направлении дисковый элемент, имеющий конфигурацию волнообразного диска, скребок, который имеет паз для контактного взаимодействия, имеющий заданную радиальную глубину и заданную осевую ширину, при этом паз для контактного взаимодействия взаимодействует с выступающим дисковым элементом ротора, причем статор включает в себя по существу чашеобразный первый элемент и по существу чашеобразный второй элемент и образует окружную периферийную стенку, которая окружает выступающий в радиальном направлении дисковый элемент ротора, при этом скребок полностью расположен внутри статора, причем обеспечивается опора для скребка для его фиксации в направлении по окружности и с возможностью его возвратно-поступательного движения в по существу осевом направлении, при этом статор вместе со скребком определяет границы камеры всасывания насоса, имеющей впускное отверстие, выпускной камеры насоса, имеющей выпускное отверстие, и канала, проходящего от камеры всасывания до выпускной камеры, при этом скребок образует перегородку между камерой всасывания и выпускной камерой, и дисковый элемент ротора выполнен с возможностью вращения через камеру всасывания, канал, выпускную камеру и паз скребка, согласно изобретению дополнительно содержит направляющую для скребка, зафиксированную внутри статора и образующую опору для скребка, и скребок представляет собой цельную деталь, в основном имеющую конфигурацию пластины с выемкой, при этом скребок включает в себя первый паз, имеющий заданную глубину и проходящий вдоль его радиально наружной краевой поверхности, и дополнительно второй паз и третий паз, каждый из которых имеет заданную глубину и проходит в радиальном направлении соответственно вдоль одной фронтальной краевой поверхности и другой фронтальной краевой поверхности скребка, при этом указанные три паза выполнены с возможностью размещения в них части направляющей и обеспечения возвратно-поступательного движения скребка в по существу осевом направлении.

Предпочтительно, направляющая по существу имеет конфигурацию пластины с выемкой.

Предпочтительно, направляющая зафиксирована относительно статора посредством, по меньшей мере, части ее краевых зон, находящихся в канавках статора.

Предпочтительно, направляющая изготовлена из металла.

Следует подчеркнуть, что изобретение относится не только к насосу в целом, но также к его составляющим. В частности, статор в том виде, как он раскрыт здесь, представляет собой дополнительный объект изобретения; направляющая в том виде, как она раскрыта здесь, представляет собой дополнительный объект изобретения; скребок в том виде, как он раскрыт здесь, представляет собой дополнительный объект изобретения; узел, состоящий из направляющей и скребка и раскрытый здесь, представляет собой дополнительный объект изобретения; различные уплотнения и уплотнительные элементы, раскрытые здесь, представляют собой дополнительный объект изобретения.

Далее изобретение будет описано более подробно на вариантах его осуществления, приведенных со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид сбоку частично в осевом сечении полностью укомплектованного насоса;

Фиг.2 - вид спереди в частичном сечении по линии II-II с фиг.1 насоса;

Фиг.3 - вид статора насоса с фиг.1 в направлении стрелки III с фиг.2;

Фиг.4 - вид в осевом сечении в увеличенном масштабе нагнетательной части насоса с фиг.1;

Фиг.5 - вид спереди в направлении стрелки V с фиг.1 первого элемента статора;

Фиг.6 - вид сбоку в увеличенном масштабе направляющего элемента для скребка с фиг.1;

Фиг.7 - вид сбоку в увеличенном масштабе скребка с фиг.1;

Фиг.8 - вид в направлении стрелки VIII с фиг.7 скребка с фиг.7;

Фиг.9 - вид в направлении стрелки IX с фиг.7 скребка с фиг.7;

Фиг.10 - развернутый вид на плоскости чертежа отформованного за одно целое уплотнительного элемента; и

Фиг.11 - вид спереди детали уплотнительного элемента с фиг.10.

На фиг.1 показан весь насос 2, содержащий нагнетательную часть 4 или насос 4 как таковой и опорную часть 6. Насос 4 как таковой будет описан более подробно со ссылкой на фиг.2-9. Опорная часть 6 будет дополнительно описана ниже. Как показано с правой стороны фиг.1, конец вала 8 выступает из опорной части 6. Непоказанный приводной двигатель, как правило, электродвигатель, служит для приложения крутящего момента к валу 8 либо посредством прямой связи с валом 8, либо посредством муфты, присоединенной к валу 8, или же, например, посредством зубчатой передачи или шкива и т.д.

На фиг.4 показана левая часть вала 8. Дискообразный элемент 10 соединен шпонкой с валом 8 и вращается вместе с валом 8. В дальнейшем дискообразный элемент 10 именуется «диском 10». Вал 8 и диск 10 представляют собой часть ротора 11.

Диск 10 содержит выступающий в радиальном направлении дисковый элемент 12. Дисковый элемент 12 имеет некоторую осевую толщину 14 и заданный наружный диаметр. Дисковый элемент имеет правую (фронтальную) поверхность 16 и левую (фронтальную) поверхность 18. Если перемещать, например, кончик пальца по поверхности 16, например, вдоль окружности наружного диаметра, то кончик пальца опишет кривую линию типа синусоиды, если смотреть на радиальном виде (необязательно в строго математическом смысле), волнообразную относительно срединной плоскости, пересекающей ось вала 8 под прямым углом. Вдоль окружности, соответствующей 360°, имеются два полных периода синусоиды, то есть первый раз - от крайнего левого положения на фиг.4 до крайнего правого положения на фиг.4 и обратно, и второй раз - от крайнего левого положения на фиг.4 до крайнего правого положения на фиг.4 и обратно. Такое же описание, какое было выполнено относительно правой поверхности 16, применимо к левой поверхности 18.

Насос 4 как таковой, в дальнейшем именуемый просто «насосом 4», содержит корпус 20, имеющий следующие основные части: трубчатое цилиндрическое тело 22, правую круглую первую торцевую крышку 24, левую круглую вторую торцевую крышку 26, впускной патрубок 28 (см. фиг.2) и выпускной патрубок 30 (см. фиг.2). Кроме того, имеются три винта 32, расположенные с интервалами, соответствующими 120°, и предназначенные для крепления торцевой крышки 24 к телу 22, три винта 34 с рукоятками 36, расположенные с интервалами, соответствующими 120° и предназначенные для крепления торцевой крышки 26 к корпусу 22, и проходящие в осевом направлении, удерживающие штифты 38, которые будут описаны далее. Патрубки 28, 30 приварены к телу 22 (не показано) и имеют резьбу (не показана) на их радиально наружных концах для обеспечения присоединения внешнего трубопровода. Оси двух патрубков 28, 30 пересекаются под углом 90°. Тело 22 имеет два отверстия 40, соответствующие патрубкам 28, 30.

Тело 22, торцевые крышки 24, 26 и патрубки 28, 30 выполнены из нержавеющей стали.

Статор 42 полностью «покрывает» внутреннюю поверхность корпуса 20. Статор 42 состоит из по существу чашеобразного первого элемента 44 статора (правого на фиг.4) и по существу чашеобразного второго элемента 46 статора (левого на фиг.4). На Фиг.5 показан первый элемент 44 статора, если смотреть в направлении стрелки V с фиг.4.

Первый элемент 44 статора в его нижней части (образующей приблизительно нижнюю половину первого элемента 44 статора) имеет существенно

толщину 48 его нижней стенки по сравнению с толщиной 50 в его верхней части. Первый элемент 44 статора в его центральной части содержит цилиндрическое отверстие 52, которое ограничено в его нижней части толстой нижней стенкой и в его верхней части - цилиндрической стенкой 54. Нижняя стенка первого элемента 44 статора является плоской с ее правой фронтальной стороны. Левая фронтальная сторона первого элемента 44 статора также является плоской.

Вообще говоря, второй элемент 46 статора представляет собой зеркальное отображение первого элемента 44 статора, при этом наиболее значимым исключением является то, что во втором элементе 46 статора отсутствует центральное отверстие 50, но имеется полностью закрытая нижняя стенка. Другим значимым исключением является круглая выемка 56 на правой фронтальной стороне первого элемента 44 статора. В выемке 56 размещается концевая часть наружной распорной втулки 58.

Левая фронтальная поверхность 60 первого элемента 44 статора и правая фронтальная поверхность 62 второго элемента 46 статора примыкают друг к другу. Имеется фактическая верхняя первая зона 64 примыкания с протяженностью, соответствующей приблизительно 40°, и фактическая нижняя вторая зона 66 примыкания с протяженностью, соответствующей приблизительно 200°. Имеется впускное отверстие 68 статора 42 между первой зоной 64 примыкания и второй зоной 66 примыкания и выпускное отверстие 70 статора 42 между второй зоной 66 примыкания и первой зоной 64 примыкания. Впускное и выпускное отверстия 68, 70 являются круглыми на радиальном виде, и их диаметр и положение соответствуют отверстиям 40 в теле 22 корпуса 20. Тем не менее, впускное и выпускное отверстия 68, 70 могут иметь размер, который меньше или больше размера отверстий 40.

Удерживающие штифты 38, упомянутые выше, служат для удерживания первого и второго элементов 44, 46 статора от поворота посредством фиксации их относительно торцевых крышек 24, 26 корпуса 20. Первый и второй элементы 44, 46 статора прижаты друг к другу между торцевыми крышками 24, 26 корпуса 20.

Первый уплотнительный элемент 72 и второй уплотнительный элемент 74, каждый из которых выполнен в виде уплотнительного кольца, служат для уплотнения элементов 44, 46, предотвращающего утечку перекачиваемого материала в пространство 76 (узкий зазор) между статором 42 и корпусом 20. На тех участках первого элемента 44 статора, где нет впускного отверстия 68 или выпускного отверстия 70, первый уплотнительный элемент 72 выполнен на наружной периферии первого элемента 44 статора, вблизи первой и второй зон 64, 66 примыкания. На тех участках первого элемента 44 статора, где имеются впускное отверстие 68 или выпускное отверстие 70, первый уплотнительный элемент 72 также выполнен у периферийной стенки, но проходит вдоль полуокружности впускного отверстия 68 и полуокружности выпускного отверстия 70 на небольшом расстоянии от них. Такое же описание применимо аналогичным образом для второго уплотнительного элемента 74, выполненного с наружной стороны периферийной стенки второго элемента 46 статора. Каждый из первого уплотнительного элемента 72 и второго уплотнительного элемента 74 размещены в канавке 78. На фиг.3 проиллюстрированы канавки 78 и то, каким образом уплотнительные элементы 72, 74 окружают элементы 44, 46 статора.

Ступица диска 10 прижата в осевом направлении к внутренней распорной втулке 80 посредством гайки 82 с резьбой. Правая торцевая поверхность внутренней распорной втулки 80 упирается в буртик 84 вала 8. Ступица диска 10 имеет правую торцевую поверхность 86, которая находится в скользящем контакте с первым элементом 44 статора, и имеет левую вторую торцевую поверхность 88, которая находится в скользящем контакте со вторым элементом 46 статора. Эти скользящие контакты обеспечивают определенный уплотняющий эффект. Полное уплотнение обеспечивается посредством уплотнительных колец 90 с кромками, расположенных между неподвижной наружной распорной втулкой 58 и вращающейся внутренней распорной втулкой 80. Как вариант, могут быть использованы скользящие кольцевые уплотнения.

Участки правой фронтальной поверхности 16 дискового элемента 12, выступающие дальше всего в осевом направлении, и участки левой фронтальной поверхности 18 дискового элемента, выступающие дальше всего в осевом направлении, находятся в контакте (в виде радиальной линии контакта) со статором 42.

На фиг.6 направляющая 92 показана в увеличенном масштабе. Направляющая 92 представляет собой прямоугольную металлическую пластину с по существу прямоугольной выемкой 94 в ее средней части. Направляющая 92 зафиксирована в статоре 42 посредством канавок в элементах 44, 46 статора. Имеется проходящая в осевом направлении канавка 96 на внутренней поверхности окружных периферийных стенок элементов 44, 46 статора. Имеется проходящая в осевом направлении канавка 98 на внутренней стороне нижней стенки первого элемента 44 статора. Имеется проходящая в радиальном направлении канавка 100 на внутренней поверхности нижней стенки второго элемента 46 статора. Имеется проходящая в осевом направлении канавка 102 на стенке 54 первого элемента 44 статора. И имеется проходящая в осевом направлении канавка 104 на соответствующей стенке 54 второго элемента 46 статора. Все эти канавки 96, 98, 100, 102, 104 находятся в одной и той же плоскости. Они показаны пунктирными линиями 106. В собранном состоянии, показанном на фиг.4, все четыре краевые зоны 108 направляющей 92 (то есть длинные края и короткие края прямоугольной пластины) входят в канавки 96, 98, 100, 102, 104. Таким образом, направляющая 92 фиксируется в обоих осевых направлениях, в обоих радиальных направлениях и в периферийном направлении.

На фиг.7, 8, 9 показан скребок 110. Скребок 110 по существу имеет конфигурацию прямоугольной пластины, причем он имеет паз для контактного взаимодействия и различные канавки, которые будут описаны далее. Скребок 110 имеет толщину, приблизительно в пять раз превышающую толщину направляющей 92. Направляющая 92 и скребок 110 имеют общую центральную плоскость.

Скребок 110 имеет пересекающий паз 112 для контактного взаимодействия, который проходит, вообще говоря, в периферийном направлении. Если смотреть на паз 112 для контактного взаимодействия в направлении радиально наружу (см. фиг.8), можно видеть, что имеются четыре криволинейные переходные зоны 114 между самой узкой частью 116 паза 112 для контактного взаимодействия и плоскими поверхностями 118 скребка 110, имеющими большую площадь (обращенными в обоих направлениях по окружности). Осевой размер 116 паза 112 для контактного взаимодействия в наименьшей части данного паза лишь немного больше осевого размера 14 дискового элемента 12 диска 10 рабочего колеса, так что паз 112 для контактного взаимодействия может быть размещен поверх дискового элемента 12, при этом скребок 110 охватывает с нескольких сторон дисковый элемент 12. Криволинейные переходные зоны 114 выполнены с учетом криволинейной или волнообразной конфигурации дискового элемента 12 в отличие от плоской конфигурации.

Скребок 110 дополнительно имеет первую канавку 120, которая проходит вдоль его радиально наружной краевой поверхности 122. Скребок 110 дополнительно имеет вторую канавку 124, которая проходит в радиальном направлении вдоль одной фронтальной торцевой поверхности 126. Скребок 110 дополнительно имеет третью канавку (не показана), которая проходит в радиальном направлении вдоль его другой фронтальной торцевой поверхности 128. Все три канавки 122, 124 имеют заданные значения глубины (при этом проходящие в радиальном направлении канавки 124 имеют значительно

глубину, чем первая канавка 120) и имеют ширину, которая лишь немного больше толщины направляющей 92. Для того чтобы собрать вместе скребок 110 и направляющую 92, скребок 110 может быть сдвинут над направляющей 92 в направлении стрелки А (показано на фиг.6 и 7). В собранном состоянии скребок 110 «заполняет» выемку 94, при этом паз 112 для контактного взаимодействия, само собой разумеется, остается открытым. В трех канавках 120, 124 размещаются три краевые зоны 130 или края вдоль выемки 94 направляющей 92, то есть образуется конструкция, подобная трехслойной конструкции. Проходящие в радиальном направлении краевые зоны 130 направляющей 92 и нижние поверхности 131 проходящих в радиальном направлении второй и третьей канавок 124 скребка 110 расположены на таком расстоянии друг от друга, что скребок 110 может при перемещении в обоих осевых направлениях «повторять» волнистости диска 10 рабочего колеса. На фиг.4 радиальные линии, вычерченные как штрихпунктирные линии («линия - точка - точка - линия - точка - точка и т.д.»), иллюстрируют фронтальные краевые поверхности 126, 128 скребка 110. Положение, показанное на фиг.4, представляет собой крайнее левое положение скребка 110.

Со ссылкой на фиг.1 теперь будет описано, каким образом обеспечивается опора для выполненного с возможностью вращения вала 8 в опорной части 6. Имеются два конических роликоподшипника, расположенных на расстоянии друг от друга в корпусе опорной части. Внутренние кольца роликоподшипников 134 прикреплены к валу 8. Вал 8 выступает в направлении влево из опорной части 6 и проходит консольно в насос 4 как таковой. Правая торцевая поверхность наружной распорной втулки 58 упирается в установочную поверхность 136 опорной части 6. Корпус 20 насоса 4 как такового зафиксирован в осевом направлении относительно опорной части 6 посредством трех винтов, расположенных с интервалами, соответствующими 120° (не показано).

Для сборки насоса 4 как такового с опорной частью 6 и валом 8, выступающим из опорной части 6, сначала вставляют наружную распорную втулку 58, затем три уплотнительных кольца 90 с кромками. Затем узел, состоящий из первой торцевой крышки 24, правого удерживающего штифта 38, первого элемента 44 статора и тела 22, надвигают на наружную распорную втулку 58; после этого вставляют внутреннюю распорную втулку 80. Затем, в отдельном месте скребок 110 и направляющую 92 соединяют вместе в направлении стрелки А, как описано выше, и подобную «трехслойную конструкцию» размещают поверх дискового элемента 12 диска 10. После этого диск 10 вместе со скребком 110 и направляющей 92 сдвигают в осевом направлении поверх левой концевой части вала 8, при этом три краевые зоны 108 направляющей 92 входят в канавки 96, 98, 102 первого элемента 44 статора. Далее, гайка 82 может быть установлена на место и затянута. После этого второй элемент 46 статора и левый удерживающий штифт 38 и вторую торцевую крышку 26 устанавливают на место. Винты 34 затягивают.

Как показано на фиг.2, 4 и 5, насос 4 содержит камеру 138 всасывания (рядом с первым патрубком 28, отверстием 40 и впускным отверстием 68), затем по существу полукруглый канал 140, затем выпускную камеру 142 (рядом с выпускным отверстием 70 и отверстием 40, и патрубком 30). Камера 138 всасывания и выпускная камера 142 имеют больший размер в осевом направлении, чем канал 140. Камера 138 всасывания и выпускная камера 142 отделены друг от друга «трехслойной конструкцией, образованной из скребка 110 и направляющей 92». Наружная краевая поверхность 122 скребка 110 контактирует с внутренней поверхностью статора 42, и вогнутая (см. фиг.9) внутренняя краевая поверхность 144 скребка 110 контактирует с двумя стенками 54 статора 42.

Статор 42 и скребок 110 предпочтительно выполнены из полиамида. Полиамид, имеющий обозначение «Polyamide 12», особенно хорошо подходит для статора 42. «Polyamide 6» особенно хорошо подходит для скребка 110.

Статор 42 может быть изготовлен посредством процесса формования, включая канавки 78 для уплотнительных элементов 72, 74 и включая канавки 96, 98, 100, 102, 104 для краевых зон 108 направляющей 92. Скребок 110 может быть изготовлен также посредством процесса формования, хотя в данном случае пазы 112, 120, 124 более целесообразно подвергать механической обработке.

Если в качестве альтернативы насос 4 спроектирован так, что он не имеет корпуса 20, в котором размещается статор 42, можно просто прикрепить первый элемент 44 статора и второй элемент 46 статора друг к другу любыми пригодными средствами, например и предпочтительно, посредством некоторого количества стяжных болтов, распределенных вдоль наружной цилиндрической поверхности статора 42 и проходящих в осевом направлении. Подобные стяжные болты могут иметь концы, которые входят в контакт с наружными фронтальными поверхностями первого и второго элементов 44 и 46 статора. Патрубки 28 и 30 должны быть прикреплены к статору 42. В качестве предпочтительного возможного варианта можно выполнить каждый патрубок 28 и 30, например, с круглым фланцем, который крепится к сопрягаемой плоской поверхности, предусмотренной на наружной стороне статора 42. Существует возможность герметичного присоединения соответствующего патрубка 28 или 30, соответственно, к статору 42 или посредством использования наружной цилиндрической поверхности патрубка и цилиндрической поверхности впускного отверстия 68 или выпускного отверстия 70, или посредством использования плоскости контакта между фланцем патрубка и сопрягаемой плоской поверхностью статора 42.

Следует оценить то, что насос согласно изобретению может быть изготовлен с относительно небольшими затратами. Число деталей является небольшим, не все детали требуют механической обработки, и, что касается в особенности корпуса 20, требуется только несложная механическая обработка в небольшом объеме.

Типовая амплитуда волнообразного движения дискового элемента 12 диска 10 составляет 20 мм.

На фиг.10 показан отформованный за одно целое уплотнительный элемент 150, который может быть использован вместо двух уплотнительных колец 72, 74. Модификация по сравнению с описанным выше первым вариантом осуществления заключается в объединении тех частей уплотнительных колец 72, 74, где они проходят параллельно (то есть тех частей, где отсутствует впускное отверстие 68 или выпускное отверстие 70), в одну «нить» 152 и в размещении данной «нити» в двух канавках, выполненных в первой и второй зонах 64, 66 примыкания. На обоих концах каждой из зон 64, 66 примыкания отформованный за одно целое уплотнительный элемент 150 имеет уступ 154 (см. фиг.11) в качестве переходной зоны к канавкам большего диаметра, выполненных, как и в первом варианте осуществления, на наружной поверхности периферийной стенки статора 42 на небольшом расстоянии от впускного отверстия 68 и выпускного отверстия 70.

Альтернативный отформованный за одно целое уплотнительный элемент 150 имеет точно такой же вид, как показанный на фиг.10, но на нем отсутствует уступ 154. Круглые участки 156 будут расположены в канавках, выполненных в стенках впускного и выпускного отверстий. Круглые участки 156 будут контактировать с наружными цилиндрическими поверхностями патрубков 28 и 30.

В описании было продемонстрировано то, что места расположения уплотнительных элементов 72, 74 или 150 находятся настолько близко к камерам 138, 142/каналу 140, заполненным материалом, подлежащим перекачиванию, что очистка на месте может быть выполнена простым и очень эффективным образом. Любая очищающая жидкость легко дойдет до уплотнительных элементов 12, 74 или 150 в течение короткого промежутка времени. Будет редко возникать необходимость в разборке насоса 4 в целях очистки.

Как вариант, вал 8 может опираться на подшипники скольжения в статоре 42, а не в опорной части 6.

В качестве типового примера насос согласно изобретению может быть рассчитан на противодавление, составляющее 10 бар (или даже более), и производительность до 90000 л/ч (литров в час).

Claims (27)

1. Объемный насос роторного типа, содержащий статор (42), ротор, включающий в себя вал (8) и выступающий в радиальном направлении дисковый элемент (12), имеющий конфигурацию волнообразного диска, скребок (110), который имеет паз (112) для контактного взаимодействия, имеющий заданную радиальную глубину и заданную осевую ширину, при этом паз (112) для контактного взаимодействия взаимодействует с выступающим дисковым элементом (12) ротора, причем статор (42) включает в себя по существу чашеобразный первый элемент (44) и по существу чашеобразный второй элемент (46) и образует окружную периферийную стенку, которая окружает выступающий в радиальном направлении дисковый элемент (12) ротора, при этом скребок (110) полностью расположен внутри статора (42) и поддерживается для его фиксации в направлении по окружности и обеспечения его возвратно-поступательного движения в по существу осевом направлении, при этом статор (42) вместе со скребком (110) определяет границы камеры (138) всасывания насоса (2), имеющей впускное отверстие (68), выпускной камеры (142) насоса (2), имеющей выпускное отверстие (70), и канала (140), проходящего от камеры (138) всасывания до выпускной камеры (142), при этом скребок (110) образует перегородку между камерой (138) всасывания и выпускной камерой (142), и дисковый элемент (12) ротора выполнен с возможностью вращения через камеру (138) всасывания, канал, выпускную камеру (142) и паз (112) скребка (110), отличающийся тем, что первый элемент (44) статора и второй элемент (46) статора примыкают друг к другу в первой зоне (64) примыкания, имеющей конфигурацию дуги окружности, и во второй зоне (66) примыкания, имеющей конфигурацию дуги окружности, причем впускное отверстие (68) статора (42) образовано первой выемкой в окружной периферийной стенке первого элемента (44) статора и противоположной первой выемкой в окружной периферийной стенке второго элемента (46) статора, при этом выпускное отверстие (70) статора образовано второй выемкой в окружной периферийной стенке первого элемента (44) статора и противоположной второй выемкой в окружной периферийной стенке второго элемента (46) статора.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что статор (42) образует вкладыш, зафиксированный в корпусе (20) насоса (2).

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что первый элемент (44) статора и второй элемент (46) статора выполнены из пластика.

4. Насос по п.3, отличающийся тем, что первый элемент (44) статора и второй элемент (46) статора выполнены из полиамида.

5. Насос по п.2, отличающийся тем, что корпус (20) в основном выполнен из нержавеющей стали.

6. Насос по п.1, отличающийся тем, что скребок (110) выполнен из пластика.

7. Насос по п.6, отличающийся тем, что скребок (110) выполнен из полиамида.

8. Насос по п.1, отличающийся тем, что ротор опирается на подшипники (134), расположенные вне корпуса (20) насоса (2), и ротор проходит в статор (42) консольно.

9. Насос по п.8, отличающийся тем, что он содержит опорную часть (6), в которой размещены подшипники (134), и в котором корпус (20) прикреплен к опорной части (6).

10. Насос по любому из пп.2-9, отличающийся тем, что корпус (20) по существу образован из цилиндрической трубы (22) и двух круглых торцевых крышек (24, 26).

11. Насос по п.1, отличающийся тем, что он содержит первый уплотнительный элемент (72), предусмотренный у окружной периферийной стенки первого элемента (44) статора вблизи первой и второй зон (64, 66) примыкания и вблизи первой и второй выемок первого элемента (44) статора, и второй уплотнительный элемент (74), предусмотренный у окружной периферийной стенки второго элемента (46) статора вблизи первой и второй зон (64, 66) примыкания и вблизи первой и второй выемок второго элемента (46) статора.

12. Насос по п.11, отличающийся тем, что первый уплотнительный элемент (72) представляет собой первое уплотнительное кольцо, размещенное в первой канавке (78), выполненной на наружной поверхности окружной периферийной стенки первого элемента (44) статора, и второй уплотнительный элемент (74) представляет собой второе уплотнительное кольцо, размещенное во второй канавке (78), выполненной на наружной поверхности окружной периферийной стенки второго элемента (46) статора.

13. Насос по п.1, отличающийся тем, что он содержит один отформованный за одно целое уплотнительный элемент (150), размещенный в канавках, выполненных в первой и второй зонах (64, 66) примыкания, и в канавках (78), выполненных на наружных поверхностях окружных периферийных стенок первого и второго элементов (44, 46) статора вблизи первой и второй выемок первого и второго элементов (44, 46) статора.

14. Насос по п.1, отличающийся тем, что он содержит один отформованный за одно целое уплотнительный элемент (150), размещенный в канавках, выполненных в первой и второй зонах (64, 66) примыкания, и в канавках, выполненных в стенках впускного и выпускного отверстий (68, 70).

15. Объемный насос роторного типа, содержащий статор (42), ротор, включающий в себя вал (8) и выступающий в радиальном направлении дисковый элемент (12), имеющий конфигурацию волнообразного диска, скребок (110), который имеет паз (112) для контактного взаимодействия, имеющий заданную радиальную глубину и заданную осевую ширину, при этом паз (112) для контактного взаимодействия взаимодействует с выступающим дисковым элементом (12) ротора, причем статор (42) включает в себя по существу чашеобразный первый элемент (44) и по существу чашеобразный второй элемент (46) и образует окружную периферийную стенку, которая окружает выступающий в радиальном направлении дисковый элемент (12) ротора, при этом скребок (110) полностью расположен внутри статора (42) и удерживается для его фиксации в направлении по окружности и обеспечения его возвратно-поступательного движения в по существу осевом направлении, при этом статор (42) вместе со скребком (110) определяет границы камеры (138) всасывания насоса (2), имеющей впускное отверстие (68), выпускной камеры (142) насоса (2), имеющей выпускное отверстие (70), и канала (140), проходящего от камеры (138) всасывания до выпускной камеры (142), при этом скребок (110) образует перегородку между камерой (138) всасывания и выпускной камерой (142), и дисковый элемент (12) ротора выполнен с возможностью вращения через камеру (138) всасывания, канал, выпускную камеру (142) и паз (112) скребка (110), отличающийся тем, что дополнительно содержит направляющую (92) для скребка (110), зафиксированную внутри статора (42) и образующую опору для скребка (110), и скребок (110) представляет собой цельную деталь, в основном имеющую конфигурацию пластины с выемкой, при этом скребок (110) включает в себя первый паз (120), имеющий заданную глубину и проходящий вдоль его радиально наружной краевой поверхности, и дополнительно второй паз (124) и третий паз, каждый из которых имеет заданную глубину и проходит в радиальном направлении соответственно вдоль одной фронтальной краевой поверхности и другой фронтальной краевой поверхности скребка (110), при этом указанные три паза выполнены с возможностью размещения в них части направляющей (92) и обеспечения возвратно-поступательного движения скребка (110) в по существу осевом направлении.

16. Насос по п.15, отличающийся тем, что статор (42) образует вкладыш, зафиксированный в корпусе (20) насоса (2).

17. Насос по п.15, отличающийся тем, что первый элемент (44) статора и второй элемент (46) статора выполнены из пластика.

18. Насос по п.17, отличающийся тем, что первый элемент (44) статора и второй элемент (46) статора выполнены из полиамида.

19. Насос по п.16, отличающийся тем, что корпус (20) в основном выполнен из нержавеющей стали.

20. Насос по п.15 отличающийся тем, что скребок (110) выполнен из пластика.

21. Насос по п.20, отличающийся тем, что скребок (110) выполнен из полиамида.

22. Насос по п.15, отличающийся тем, что ротор опирается на подшипники (134), расположенные вне корпуса (20) насоса (2), и ротор проходит в статор (42) консольно.

23. Насос по п.17, отличающийся тем, что содержит опорную часть (6), в которой размещены подшипники (134), и в котором корпус (20) прикреплен к опорной части (6).

24. Насос по любому из пп.16-22, отличающийся тем, что корпус (20) по существу образован из цилиндрической трубы (22) и двух круглых торцевых крышек (24, 26).

25. Насос по п.15, отличающийся тем, что направляющая (92) по существу имеет конфигурацию пластины с выемкой.

26. Насос по п.15, отличающийся тем, что направляющая (92) зафиксирована относительно статора (42) посредством, по меньшей мере, части ее краевых зон, находящихся в канавках (96, 98, 100, 102, 104) статора (42).

27. Насос по п.26, отличающийся тем, что направляющая (92) изготовлена из металла.

Images