ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ЛОПАСТНЫЙ НАСОС

ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ЛОПАСТНЫЙ НАСОС


RU (11) 2184874 (13) C2

(51) 7 F04C2/06, F04C2/32 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 98114833/06 
(22) Дата подачи заявки: 1997.11.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1997.11.07 
(31) Номер конвенционной заявки: 1996/53208 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1996.11.11 
(33) Страна приоритета: KR 
(43) Дата публикации заявки: 2000.06.10 
(45) Опубликовано: 2002.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: WO 95/31644 А1, 23.11.1995. SU 1779782 A1, 07.12.1992. SU 1742514 A1, 23.06.1992. US 1041606 А, 15.10.1912. DE 671386 C, 06.02.1939. СН 282182 А, 01.08.1952. US 720542 А, 10.02.1903. 
(71) Заявитель(и): РА Фил Чан (KR) 
(72) Автор(ы): РА Фил Чан (KR) 
(73) Патентообладатель(и): РА Фил Чан (KR) 
(74) Патентный поверенный: Вахнина Татьяна Алексеевна 
(85) Дата соответствия ст.22/39 PCT: 1998.08.11 
(86) Номер и дата международной или региональной заявки: KR 97/00218 (07.11.1997) 
(87) Номер и дата международной или региональной публикации: WO 98/21478 (22.05.1998) 
Адрес для переписки: 105023, Москва, ул. Б.Семеновская, д.49, оф.404, Центр "ИННОТЭК", Вахниной Т.А. 

(54) ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ЛОПАСТНЫЙ НАСОС 

Изобретение может быть использовано для перекачивания жидкости. В двухцилиндровом лопастном насосе двухцилиндровый ротор предусмотрен с упругим уплотнительным средством для устранения любого зазора в сочленении между ротором и узким проходом корпуса насоса, когда ротор находится в своей верхней или нижней мертвой точке. В механизме коробки передач указанного насоса ведущий вал непосредственно не находится в зацеплении с ведомым валом, а находится с ним в косвенном зацеплении посредством двух промежуточных зубчатых передач. В каждой промежуточной зубчатой передаче круглое концентричное зубчатое колесо и эллиптическое эксцентричное зубчатое колесо обычным образом установлены на валу, образуя, таким образом, зубчатую передачу с двумя зубчатыми колесами. Два эллиптических эксцентричных зубчатых колеса находятся в зацеплении друг с другом, тогда как два круглых концентричных зубчатых колеса находятся соответственно в зацеплении с ведущим и ведомым зубчатыми колесами, эффективно уменьшая, таким образом, шумы и вибрации зубчатых колес в процессе работы насоса. 4 з.п.ф-лы, 17 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится, в общем, к лопастным насосам, применяемым для обеспечения непрерывной мощности для перекачивания жидкостей, а более конкретно - к двухцилиндровому лопастному насосу, причем двухцилиндровый ротор выполняется с обеспечением полного уплотнения сочленения между двухцилиндровым ротором и промежуточным узким проходом корпуса насоса, при этом двухцилиндровый ротор проходит свои верхнюю и нижнюю мертвые точки, эффективно всасывая и выпуская жидкость, находящуюся под давлением, относительно корпуса насоса, причем лопастный насос имеет также усовершенствованный механизм коробки передач, обеспечивающий уменьшение шумов и вибраций зубчатых колес в процессе работы насоса.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Квалифицированным в этой области техники специалистам известно несколько типов лопастных насосов, применяемых для обеспечения непрерывной мощности при перекачивании жидкостей. В типовых лопастных насосах лопасть, зубчатое колесо, червяк или лопасть кулачкового типа или ротор устанавливают с возможностью вращения в корпусе насоса, делая его способным принудительно перемещать жидкости, например, нефть или воду, под давлением.

Однако известные лопастные насосы имеют проблемы, связанные с тем, что изменение положения ротора слишком велико, чтобы сохранять мощность в течение каждого такта насоса. Кроме того, ротор известного лопастного насоса в процессе работы приходит также в контакт с сильным вихревым или турбулентным потоком жидкости на очень большой площади контакта, чрезмерно потребляя мощность. Такой контакт между ротором и сильным вихревым или турбулентным потоком жидкости также генерирует фрикционное тепло и изнашивает ротор вследствие абразивного истирания, не давая использовать насос для работы при высокой скорости и уменьшая его расчетный срок службы.

Другой проблемой, связанной с каждым из указанных лопастных насосов, является то, что ротор и камера ротора корпуса насоса имеют сложную конструкцию, что ограничивает возможность модификаций конструкции и ее применение.

В корейской патентной публикации 91-4769 и японской патентной заявке Sho. 63-126511 отдельно описывается ротационный компрессор. В каждом из указанных ротационных компрессоров один цилиндрический ротор эксцентрично установлен в камере ротора корпуса компрессора и эксцентрически вращается в камере, сжимая жидкость перед ее движением.

Однако расстояние перемещения вверх ротора является слишком большим, чтобы эффективно реализовывать требуемые эксплуатационные характеристики компрессора в процессе его работы. Кроме того, указанные ротационные компрессоры отдельно требуют множества подпружиниваемых тонких пластин и обратного клапана, причем обратный клапан используется для предотвращения внезапного обратного потока жидкости из выпускного канала в процессе такта всасывания ротора. По этой причине ротационные компрессоры имеют сложную конструкцию с множеством слабых и уязвимых точек, которые не дают компрессору возможности работать при высокой скорости и высоком давлении и уменьшают расчетный срок службы компрессоров.

В корейской патентной публикации 90-3682 и японской патентной заявке Sho. 61-178289 отдельно описывается пластинчатый насос с множеством подпружиниваемых тонких ножей.

Однако каждый из указанных пластинчатых насосов имеет такие же проблемы, как те, которые были описаны для ротационных компрессоров, вследствие тонких ножей.

В корейской патентной публикации 89-628 и японской патентной заявке Sho. 59-222753 отдельно описывается гидравлическая машина. Каждая из указанных гидравлических машин имеет сложную спиральную конструкцию, которая имеет множество специально разработанных закруглений по эвольвенте и дуге.

Однако такая сложная спиральная конструкция делает изготовление гидравлических машин очень трудным и увеличивает стоимость производства машин. В процессе работы указанных гидравлических машин жидкость, находящаяся под давлением, всасывается в машину и выпускается из нее через разные камеры, которые образованы посредством подвижной и неподвижной спиралей и каждая имеет небольшую площадь. По этой причине указанные гидравлические машины ограничивают количество всасываемой и выпускаемой жидкости в течение одного поворота подвижной спирали относительно неподвижной спирали.

В попытке эффективно преодолеть вышеуказанные проблемы, автор настоящей заявки предложил двухцилиндровый лопастный насос с двухцилиндровым ротором, описанным в корейской патентной заявке 94-10299. Указанный насос имеет простую и эффективную конструкцию, которая проста в производстве, имеет более высокую производительность и может быть эффективно использована для различных случаев применения. На фиг.1 и фиг.2 иллюстрируется конструкция указанного насоса с двумя цилиндрическими лопастями. Как показано на чертежах, двухцилиндровый ротор состоит из двух цилиндрических лопастей, то есть содержит первую и вторую цилиндрические лопасти 103 и 104, объединенные посредством перемычки в единую конструкцию. Две цилиндрические лопасти 103 и 104, имеющие одинаковые размеры и конфигурацию, эксцентрично установлены на двух валах 112 и 113 с помощью подшипников и имеют возможность вращения вокруг валов 112 и 113 в противоположных направлениях, сохраняя одинаковый эксцентриситет. Два вала 112 и 113 эксцентрично соединены с двумя эксцентричными передаточными зубчатыми колесами 116 и 117, которые имеют одинаковый размер и эксцентричность и находятся в зацеплении друг с другом. Когда двухцилиндровый ротор перемещается в корпусе насоса, причем в этом случае две цилиндрические лопасти 103 и 104 эксцентрично поворачиваются вокруг валов 112 и 113, интервал между центром каждой цилиндрической лопасти 103, 104 и центром соответствующего, связанного с ним, вала 112, 113 почти полностью сохраняется. Две цилиндрические лопасти 103 и 104 эксцентрично установлены в двух цилиндрических камерах 105 и 106 корпуса насоса, вписываясь при вращении в камеры 105 и 106 соответственно. Две камеры 105 и 106, имеющие одинаковые размеры и конфигурацию, симметрично образованы в корпусе, причем между двумя камерами 105 и 106 образован промежуточный узкий проход, через канал в котором они сообщаются друг с другом. Всасывающий канал 107 образован в одной боковой стенке узкого прохода корпуса, тогда как выпускной канал 108 образован в другой боковой стенке узкого прохода против всасывающего канала 107. Две цилиндрические лопасти 103 и 104 объединены друг с другом в одну конструкцию посредством перемычки. Перемычка двухцилиндрового ротора также используется как перегородка, поскольку она изолирует друг от друга два канала 107 и 108.

В указанном двухцилиндровом лопастном насосе две цилиндрические лопасти 103 и 104 и камеры 105 и 106 индивидуально имеют правильную цилиндрическую конфигурацию. Кроме того, указанный насос свободен также уязвимости от каких-либо движущихся элементов, за исключением двух цилиндрических лопастей 103 и 104, объединенных посредством перемычки в одну конструкцию. По этой причине указанный насос имеет простую конструкцию, пригодную для простого производства и эффективного применения в течение длительного периода времени без поломок. Две цилиндрические лопасти 103 и 104, имеющие правильную цилиндрическую конфигурацию, плавно скользят по внутренним поверхностям камер 105 и 106, попеременно всасывая и выпуская жидкость, находящуюся под давлением, относительно камер 105 и 106, являясь свободными от образования каких-либо пульсаций. Указанный двухцилиндровый лопастный насос уменьшает расстояние перемещения ротора и значительно уменьшает площадь контакта между ротором и жидкостью, находящейся под давлением, и не вызывает ни сильного вихревого, ни турбулентного потока жидкости, сохраняя, таким образом, мощность и эффективно работая при высокой скорости и высоком давлении.

Однако вышеуказанный двухцилиндровый лопастный насос имеет проблему, связанную с тем, что когда двухцилиндровый ротор находится в своей верхней или нижней мертвой точке, между одной из двух цилиндрических лопастей 103, 104 и боковой стенкой соответствующей камеры 105, 106 в положении "S" вокруг узкого прохода корпуса насоса, как показано на фиг.2, образуется зазор. Указанный зазор дает возможность жидкости, находящейся под давлением, проходить через него в процессе работы насоса, вызывая потерю давления насоса. Другая проблема указанного двухцилиндрового лопастного насоса вызвана эксцентричными передаточными зубчатыми колесами 116 и 117. Имеется в виду, что два вала 112 и 113 эксцентрично соединены с зубчатыми колесами 116 и 117, как описано выше, и таким образом валы 112 и 113 могут уменьшать эксплуатационную эффективность насоса. Кроме того, когда двухцилиндровый ротор расположен не в верхней или нижней мертвой точке, интервал между двумя валами 112 и 113 становится больше и может вызвать проблемы в работе насоса. Таким образом, вышеуказанный двухцилиндровый лопастный насос имеет конструкцию, обеспечивающую поддержание интервала контакта между двумя валами 112 и 113 независимо от положений двухцилиндрового ротора в корпусе насоса. То есть два вала 112 и 113 соответственно эксцентрично соединены с эксцентричными зубчатыми колесами 116 и 117. Однако такие эксцентричные зубчатые колеса имеют разные угловые скорости и, таким образом, они могут находиться в зацеплении друг с другом с чрезмерным неправильным зацеплением в их сопряженных частях, перпендикулярных направлению эксцентриситета. В таком случае эти два зубчатых колеса, находящиеся в чрезмерном неправильном зацеплении друг с другом, не должны работать плавно. Для устранения неправильного зацепления два зубчатых колеса 116 и 117 вышеуказанного двухцилиндрового лопастного насоса устанавливают с большим окружным зазором между ними. Однако такой большой окружной зазор вызывает шумы и вибрации зубчатых колес 116 и 117 при работе насоса.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вышеуказанным настоящее изобретение разрабатывали, принимая во внимание вышеуказанные проблемы, имеющие место в известном уровне техники, и задачей настоящего изобретения было создание лопастного насоса, имеющего двухцилиндровый ротор, способный почти полностью исключить какой-либо зазор в сочленении между ротором и промежуточным узким проходом в корпусе насоса при нахождении ротора в его верхней или нижней мертвой точке, эффективно всасывая и выпуская жидкость, находящуюся под давлением, относительно корпуса насоса, и с эксцентричным механизмом коробки передач, которая плавно работает без какого-либо чрезмерного окружного зазора между эксцентричными зубчатыми колесами, эффективно уменьшая шумы и вибрации зубчатых колес в процессе работы насоса.

Для решения вышеуказанной задачи настоящее изобретение представляет собой двухцилиндровый лопастный насос, который содержит корпус насоса, имеющий две цилиндрические камеры и всасывающий и выпускной каналы, причем камеры образованы в корпусе симметрично и с промежуточным узким проходом, образованным между двумя камерами, при этом камеры сообщаются друг с другом через канал, образованный в узком проходе, а всасывающий и выпускной каналы образованы в противоположных от узкого прохода боковых стенках; двухцилиндровый ротор, установленный с возможностью движения в корпусе насоса и имеющий две цилиндрические лопасти, объединенные посредством перемычки в одну конструкцию, причем две цилиндрические лопасти эксцентрично установлены в двух камерах корпуса, оказываясь вписанными с возможностью скольжения в камеры, при этом перемычка проходит через канал узкого прохода корпуса; механизм коробки передач, выполненный с возможностью передачи вращающей силы к двухцилиндровому ротору, обеспечивая движение двух лопастей ротора в камерах в противоположных направлениях, при этом механизм коробки передач содержит ведущее и ведомое круглые зубчатые колеса, отстоящие друг от друга и неподвижно и концентрично установленные на эксцентричных валах, причем каждый из эксцентричных валов имеет на своем конце эксцентричную часть и соединен с возможностью вращения с каждой из двух цилиндрических лопастей на эксцентричной части; и две промежуточные зубчатые передачи, расположенные между ведущим и ведомым зубчатыми колесами, позволяющие ведущему и ведомому зубчатым колесам вращаться в противоположных направлениях, причем каждая из промежуточных зубчатых передач состоит из круглого концентричного зубчатого колеса и эллиптического эксцентричного зубчатого колеса, обычным образом соединенных с одним валом и объединенных в одну зубчатую передачу, состоящую из двух зубчатых колес, при этом два концентричных зубчатых колеса находятся в зацеплении с ведущим и ведомым зубчатым колесом соответственно, а два эксцентричных зубчатых колеса находятся в зацеплении друг с другом, передавая вращающую силу ведущего зубчатого колеса к ведомому зубчатому колесу и позволяя ведущему и ведомому зубчатым колесам вращаться в противоположных направлениях, а каждое из эллиптических эксцентричных зубчатых колес имеет большую ось, проходящую в направлении эксцентриситета, и малую ось, проходящую в другом направлении, перпендикулярном направлению эксцентриситета.

Двухцилиндровый ротор предусмотрен с упругим уплотнительным средством для устранения любого зазора между ротором и узким проходом корпуса насоса, когда ротор находится в своей верхней или нижней мертвой точке.

Ширина всасывающего канала и выпускного канала меньше максимального зазора между наружной поверхностью каждой из цилиндрических лопастей и внутренней поверхностью камеры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные и другие задачи, элементы и другие преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания, сделанного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых

фиг. 1 - вид, показывающий конструкцию известного типового двухцилиндрового лопастного насоса с сечением;

фиг. 2 - сечение, на котором показан двухцилиндровый ротор известного указанного насоса, когда ротор находится в своей нижней мертвой точке в корпусе насоса;

фиг. 3 - изометрическое изображение с пространственным разделением деталей, на котором показана конструкция двухцилиндрового лопастного насоса, соответствующего настоящему изобретению;

фиг.4 - сечение двухцилиндрового лопастного насоса, соответствующего настоящему изобретению;

фиг. 5 - вид механизма коробки передач, входящего в состав двухцилиндрового лопастного насоса, соответствующего настоящему изобретению;

фиг. 6А-6С - виды, иллюстрирующие схему работы эллиптических эксцентричных зубчатых колес, используемых в настоящем изобретении;

фиг. 7 - сечение двухцилиндрового ротора, выполненного в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, причем в роторе установлены четыре подпружиненных уплотнительных пластины, которые использованы для устранения любого зазора в сочленении между ротором и узким проходом в корпусе насоса;

фиг. 8А и фиг.8В - вид сверху и боковое сечение ротора, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, причем на ротор нанесено эластичное покрытие, которое предусмотрено с четырьмя уплотнительными выступами для устранения любого зазора в сочленении между ротором и узким проходом в корпусе насоса; и

Фиг. 9A-9F - иллюстрация принципа работы двухцилиндрового лопастного насоса, соответствующего настоящему изобретению.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.3 и фиг.4 иллюстрируется конструкция двухцилиндрового лопастного насоса, имеющего двухцилиндровый ротор в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на чертежах, двухцилиндровый ротор, соответствующий настоящему изобретению, установлен с возможностью перемещения в корпусе 10 насоса и содержит две цилиндрические лопасти, то есть первую и вторую цилиндрические лопасти 3 и 4, которые имеют правильную цилиндрическую конфигурацию и объединены в одну конструкцию посредством перемычки 5. Две цилиндрические лопасти 3 и 4 эксцентрично установлены в двух цилиндрических камерах 8 и 9 (см. фиг.9) корпуса 10 насоса, вписываясь с возможностью скольжения в камеры 8 и 9 соответственно. Две камеры 8 и 9 расположены симметрично в корпусе 10, причем между камерами образован промежуточный узкий проход, через канал 5' в котором они сообщаются друг с другом. Всасывающий канал 6 образован в одной боковой стенке узкого прохода корпуса 10, тогда как выпускной канал 7 образован в другой боковой стенке узкого прохода против всасывающего канала 6. Ширина каждого из двух каналов 6 и 7 меньше максимального зазора, образуемого между наружной поверхностью каждой цилиндрической лопасти 3, 4 и внутренней поверхностью соответствующей камеры 8, 9.

Когда двухцилиндровый ротор установлен в корпусе 10 насоса, и две цилиндрические лопасти 3 и 4 расположены в двух камерах 8 и 9, перемычка 5 проходит через канал 5', эффективно отделяя два канала 6 и 7 друг от друга.

Двухцилиндровый лопастный насос, соответствующий настоящему изобретению, имеет также механизм коробки передач, который передает вращающую силу электродвигателя двухцилиндровому ротору для его движения в корпусе 10 насоса. В механизме коробки передач круглое ведущее зубчатое колесо 13 закреплено на одном конце ведущего вала 11, приводимого во вращение посредством электродвигателя, тогда как круглое ведомое зубчатое колесо 16 закреплено на конце ведомого вала 12. Два вала 11 и 12 расположены параллельно друг другу, при этом два зубчатых колеса 13 и 16 в зацеплении друг с другом. Эксцентричные валы 1, 2 эксцентрично закреплены на другом конце каждого из валов 11 и 12 и установлены с возможностью вращения в соответствующей, связанной с ним, цилиндрической лопасти 3, 4 двухцилиндрового ротора.

Два зубчатых колеса 13 и 16 взаимодействуют друг с другом через две промежуточные зубчатые передачи. Каждая из двух промежуточных зубчатых передач состоит из круглого концентричного зубчатого колеса 14, 17 и эллиптического эксцентричного зубчатого колеса 15, 18, которые обычным образом соединены с одним валом, образуя, таким образом, одну зубчатую передачу с двумя зубчатыми колесами. Два эксцентричных зубчатых колеса 15 и 18 имеют одинаковый эксцентриситет в одном направлении, а индивидуально имеют большую ось в направлении эксцентриситета и малую ось в другом направлении, которое перпендикулярно направлению эксцентриситета. Два эксцентричных зубчатых колеса 15 и 18 находятся в зацеплении друг с другом.

Таким образом, ведущее зубчатое колесо 13 находится в зацеплении с круглым концентричным зубчатым колесом 14 первой промежуточной зубчатой передачи, тогда как ведомое зубчатое колесо 16 находится в зацеплении с круглым концентричным зубчатым колесом 17 второй промежуточной зубчатой передачи. Зацепление описанных выше ведущего, ведомого и промежуточных зубчатых колес лучше всего показано на фиг.5.

В процессе работы описанного выше механизма коробки передач вращающая сила ведущего зубчатого колеса 13 передается ведомому зубчатому колесу 16 через две промежуточные зубчатые передачи. По этой причине ведущее и ведомое зубчатые колеса 13 и 16 соответственно вращаются в противоположных направлениях.

В таком случае, два эллиптических эксцентричных зубчатых колеса 15 и 18 находятся в зацеплении друг с другом, эффективно передавая вращающую силу ведущего зубчатого колеса 13 ведомому зубчатому колесу 16, поддерживая в то же самое время постоянный интервал между двумя эксцентричными валами 1 и 2, несмотря на разные угловые скорости двух эксцентричных зубчатых колес 15 и 18.

По этой причине два эллиптических эксцентричных зубчатых колеса 15 и 18 свободны от любого чрезмерного окружного зазора, которым обладает передаточный механизм двухцилиндрового лопастного насоса, показанного на фиг.1 и фиг. 2. Таким образом, механизм коробки передач, соответствующий настоящему изобретению, эффективно уменьшает шумы и вибрации зубчатых колес в процессе работы насоса.

Поскольку ведущее зубчатое колесо 13 взаимодействует с ведомым зубчатым колесом 16 через две промежуточные зубчатые передачи, то в качестве ведущего и ведомого зубчатых колес 13 и 16 можно использовать зубчатые колеса небольшого размера, сохраняя мощность и увеличивая эффективность эксплуатации насоса.

Схема работы эксцентричных зубчатых колес, используемых в устройстве, соответствующем настоящему изобретению, будет подробно описана со ссылкой на фиг.6А-6С.

На фиг.6А-6С показаны два эллиптических эксцентричных зубчатых колеса G1 и G2, которые находятся в зацеплении друг с другом, где

S1, S2 - два эксцентричных вала,

С - расстояние между двумя эксцентричными валами,

С1 - расстояние между центрами двух эксцентричных частей указанных выше эксцентричных валов,

е - эксцентриситет каждого из эксцентричных зубчатых колес,

Р (Р=2е) - эксцентриситет каждого из эксцентричных валов,

а - радиус малой оси эллипса, соответствующего каждому из указанных выше эллиптических зубчатых колес,

b - радиус большой оси эллипса,

R1, R2 - поддающийся изменению радиус эксцентричного эллипса, изменяемый в соответствии с изменением угла,

Q1, Q2 - поддающийся изменению угол, изменяющийся в соответствии с вращением зубчатого колеса,

Е - эксцентриситет.

В этом случае эксцентриситет Е может быть получен из следующего уравнения:

r=а2/b,



где r - параметр.

Вышеупомянутые два зубчатых колеса G1 и G2 могут находиться в зацеплении друг с другом с возможностью вращения, когда R1+R2=С и R1Q1=R2Q2. Кроме того, второе зубчатое колесо G2 может приводиться во вращение первым зубчатым колесом G1, если R1=r/(1-ЕcosQ1) и R2=r/(1-ЕcosQ2). По этой причине очевидно, что два зубчатых колеса G1 и G2 имеют один размер и конфигурацию, a b=С/2. Поскольку, радиус 

На фиг. 6В показан другой способ вычисления радиуса а. В соответствии с этим способом очевидно, что радиусы R1 и R2 изменяются в соответствии с поддающимся изменению углом Q1, причем сумма двух радиусов R1, R2 остается неизменной независимо от угла Q1. То есть R1+R2=С=2b. Когда угол Q1 изменяется, позиционируя, таким образом, вершину двух радиусов R1, R2 на малой оси эллипса, R1 и R2 равны друг другу. В таком случае 2R1=2b, таким образом R1=b. По этой причине 

Когда первое зубчатое колесо поворачивается на угол Q1', угол Q2' поворота второго зубчатого колеса G2 вычисляют, пользуясь следующими уравнениями:

R1'=r/(1-EcosQ1'),

R2'=r/(1-ЕcosQ2'),

Q2'=cos-1{1/E[(r/R2')-1]}.

Когда два зубчатых колеса G1 и G2 полностью повернуты на углы Q1' и Q2' соответственно, расстояние С1 между центрами двух эксцентричных частей вышеупомянутых эксцентричных валов S1 и S2 могут быть представлены с помощью следующего уравнения:



По этой причине очевидно, что расстояние С1 равно С и является постоянным независимо от положений двух эксцентричных валов S1 и S2, причем каждое из двух зубчатых колес G1 и G2 поворачивается на угол 360 градусов.

В соответствии с этим, если две цилиндрические лопасти двухцилиндрового ротора соединены с эксцентричными частями таких эксцентричных валов, то ротор работает плавно, не создавая каких-либо проблем.

Если в промежуточных зубчатых передачах вместо таких эллиптических эксцентричных зубчатых колес 15 и 18 используют два круглых эксцентричных зубчатых колеса, то два круглых эксцентричных зубчатых колеса могут иметь неправильное зацепление зубьев. Такое неправильное зацепление можно преодолеть путем обеспечения окружного зазора на сочленении двух эксцентричных зубчатых колес. Однако, если каждое из круглых эксцентричных зубчатых колес имеет большой эксцентриситет, то эти два круглых эксцентричных зубчатых колеса должны быть предусмотрены с большим окружным зазором, но такой большой окружной зазор препятствует практическому применению эксцентричных зубчатых колес.

В двухцилиндровом лопастном насосе, соответствующем настоящему изобретению, предусмотрен двухцилиндровый ротор с упругим уплотнительным средством для устранения любого зазора в сочленении между ротором и узким проходом в корпусе 10 насоса, когда ротор расположен в своей верхней или нижней мертвой точке. Уплотнительное средство предусмотрено для положения около перемычки 5 на наружной стороне каждой из цилиндрических лопастей 3 и 4 двухцилиндрового ротора.

На фиг.7 показана конструкция уплотнительного средства, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления уплотнительное средство содержит подпружиненную уплотнительную пластину 32.

В двухцилиндровом роторе, выполненном из металла, паз 31 под пластину образован в осевом направлении на наружной стенке каждой из цилиндрических лопастей 3 и 4 в положении по сторонам перемычки 5. Во внутренней области паз 31 предусмотрен с уступом на каждой боковой стенке. Продольная уплотнительная пластина 32, имеющая поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению паза 31, установлена с возможностью перемещения в пазу 31 и фиксируется посредством противоположных уступов 34, удерживаясь в пазу 31. Уплотнительная пластина 32 на своей нижней поверхности подпружинена пружинным средством 33, являясь в соответствии с этим подпружиненной к наружной стороне паза 31. Уплотнительная пластина 32 предпочтительно выполнена из упругого материала, например из резины.

Когда двухцилиндровый ротор в процессе работы насоса находится в своей верхней или нижней мертвой точке в корпусе 10 насоса две уплотнительные пластины 32 одной из двух цилиндрических лопастей 3 и 4 приходят в плотный контакт с внутренней поверхностью соответствующей камеры 8, 9 в положениях вокруг узкого прохода корпуса 10 насоса. По этой причине уплотнительные пластины 32 почти полностью устраняют любой зазор в сочленении между ротором и узким проходом корпуса 10 насоса, независимо от разности между внутренним диаметром каждой камеры 8, 9 и наружным диаметром каждой цилиндрической лопасти 3, 4 двухцилиндрового ротора.

Таким образом, двухцилиндровый лопастный насос, соответствующий настоящему изобретению, эффективно предотвращает какую-либо потерю давления, когда двухцилиндровый ротор в процессе работы насоса расположен в своей верхней или нижней мертвой точке.

На фиг.8А и фиг.8В иллюстрируется конструкция уплотнительного средства, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления уплотнительное средство содержит эластичное покрытие 41, которое нанесено на двухцилиндровый ротор. Для получения такого эластичного покрытия 41 наружную сторону металлического ротора покрывают эластичным слоем, например слоем натурального или синтетического каучука, имеющего равномерную толщину.

Эластичное покрытие 41, имеющее равномерную толщину, нанесено на всю наружную поверхность двух цилиндрических лопастей 3 и 4 и перемычку 5 ротора. Однако внутренняя поверхность каждой цилиндрического лопасти 3, 4 свободна от такого эластичного покрытия 41. На наружной стенке покрытия 41 в положении вокруг перемычки 5 в осевом направлении выполнен уплотнительный выступ 42.

Когда двухцилиндровый ротор, на который нанесено покрытие 41, в процессе работы насоса находится в своей верхней или нижней мертвой точке в корпусе 10 насоса, два уплотнительных выступа 42 одной из двух цилиндрических лопастей 3 и 4 приходят в упругий контакт с внутренней поверхностью соответствующей камеры 8, 9 в положениях вокруг узкого прохода корпуса 10 насоса. По этой причине уплотнительные выступы 42 устраняют любой зазор в сочленении между ротором и узким проходом корпуса 10 насоса и эффективно предотвращают какую-либо потерю давления в процессе работы насоса.

Ниже будет описана работа двухцилиндрового лопастного насоса, соответствующего настоящему изобретению.

На фиг.9А показан двухцилиндровый лопастный насос, соответствующий настоящему изобретению, в своем исходном положении, в котором двухцилиндровый ротор расположен в его исходной верхней мертвой точке. Когда насос, находящийся в указанном исходном положении, приводят в действие, то ведущий и ведомый валы 11 и 12 поворачиваются в противоположных направлениях, позволяя, таким образом, первой цилиндрической лопасти 3 ротора двигаться в первой камере 8 в направлении против часовой стрелки, как показано стрелкой на фиг. 9А, скользя по внутренней поверхности камеры 8. В таком случае в правой секции камеры 8, показанной на чертеже, генерируется противодавление, обеспечивающее всасывание жидкости в первую камеру 8 через всасывающий канал 6. В указанном положении вторая цилиндрическая лопасть 4 ротора движется во второй камере 9 в направлении по часовой стрелке, скользя по внутренней поверхности камеры 9.

Когда две цилиндрические лопасти 3 и 4 ротора дальше движутся в камерах 8 и 9 соответственно в противоположных направлениях, достигая, таким образом, положений, показанных на фиг.9В, вторая лопасть 4 начинает всасывать жидкость в камеру 9. Когда ротор полностью достигает своей нижней мертвой точки, как показано на фиг.9С, первая лопасть завершает свой такт всасывания, тогда как вторая лопасть 4 выполняет свой такт всасывания.

В таком случае две уплотнительные пластины 32 первой лопасти 3 полностью устраняют любой зазор в сочленении между первой лопастью 3 и узким проходом корпуса 10 насоса независимо от разности между внутренним диаметром первой камеры 8 и наружным диаметром первой лопасти 3. По этой причине двухцилиндровый лопастный насос, соответствующий настоящему изобретению, эффективно предотвращает какую-либо потерю давления из первой камеры 8.

Когда ротор дальше движется из своей нижней мертвой точки и достигает положения, показанного на фиг.9D, первая лопасть 3 начинает выпускать жидкость, находящуюся под давлением, из первой камеры 8, тогда как вторая лопасть 4 продолжает свой такт всасывания.

Когда ротор достигает положения, показанного на фиг.9Е, первая лопасть продолжает выпускать жидкость, находящуюся под давлением, из камеры 8, а также начинает свой такт всасывания, тогда как вторая лопасть 4 почти полностью завершает свой такт всасывания. После этого ротор движется дальше и достигает своей верхней мертвой точки, как показано на фиг.9F. В положении, показанном на фиг.9F, вторая лопасть 4 почти полностью завершает свой такт всасывания, тогда как первая лопасть 3 непрерывно выпускает жидкость, находящуюся под давлением, из камеры 8, а также выполняет свой такт всасывания до достижения положения, показанного на фиг.9А. В положении, показанном на фиг.9А, вторая лопасть 4 всасывает жидкость в камеру 9, а также осуществляет свой такт выпуска, тогда как первая лопасть 3 выпускает жидкость, находящуюся под давлением, из камеры 8 и также осуществляет свой такт всасывания. Как описано выше, первая и вторая цилиндрические лопасти 3 и 4 каждая выполняет свои такты всасывания и выпуска в одно и то же время, причем отношение количества всасываемой жидкости к количеству выпускаемой жидкости каждой лопасти попеременно изменяется к большей или меньшей величине, чем единица, в соответствии с положением ротора в корпусе 10 насоса.

Когда отношение количества всасываемой жидкости первой лопастью 3 к количеству выпускаемой жидкости лопастью 3 больше единицы отношение количества всасываемой жидкости второй лопастью 4 к количеству выпускаемой жидкости лопастью 4 меньше единицы. Такое отношение количества жидкостей попеременно изменяется на обратное при прохождении двухцилиндрового ротора своей верхней или нижней мертвой точки. По этой причине ротор плавно всасывает и выпускает жидкость под давлением без изменения количества всасываемой или выпускаемой жидкости или образования каких-либо пульсаций в процессе работы насоса. Кроме того, уплотнительное средство ротора почти полностью устраняет любой зазор в сочленении между ротором и узким проходом корпуса насоса, когда ротор проходит свою верхнюю или нижнюю мертвую точку. По этой причине уплотнительное средство эффективно предотвращает какую-либо потерю давления из камер и позволяет ротору более эффективно всасывать и выпускать жидкость.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Как описано выше, настоящее изобретение обеспечивает получение усовершенствованного двухцилиндрового лопастного насоса. В указанном двухцилиндровом лопастном насосе двухцилиндровый ротор предусмотрен с упругим уплотнительным средством для устранения любого зазора в сочленении между ротором и узким проходом корпуса насоса, когда ротор находится в своей верхней или нижней мертвой точке. В механизме коробки передач указанного двухцилиндрового лопастного насоса ведущий вал, приводимый в движение посредством электродвигателя, непосредственно не входит в зацепление с ведомым валом, а косвенно находится в зацеплении с ведомым валом через две промежуточные зубчатые передачи. В каждой из промежуточных зубчатых передач круглое концентричное зубчатое колесо и эллиптическое эксцентричное зубчатое колесо обычным образом смонтированы на валу, образуя таким образом зубчатую передачу с двумя зубчатыми колесами. Два эллиптических эксцентричных зубчатых колеса находятся в зацеплении друг с другом, тогда как два круглых концентричных зубчатых колеса находятся в зацеплении с ведущим и ведомым зубчатыми колесами соответственно. Благодаря таким промежуточным зубчатым передачам механизм коробки передач свободен от любого чрезмерного окружного зазора, эффективно уменьшая, таким образом, рабочие шумы и вибрации зубчатых колес в процессе работы насоса. Такие промежуточные зубчатые передачи позволяют также использовать в качестве ведущего и ведомого зубчатых колес зубчатые колеса небольшого размера, обеспечивая, таким образом, сохранение мощности и улучшение эксплуатационных характеристик насоса.

Хотя предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны для иллюстративных целей, квалифицированному в этой области техники специалисту будет очевидно, что без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения могут быть сделаны различные модификации, дополнения и замены, соответствующие содержанию прилагаемой формулы изобретения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Двухцилиндровый лопастный насос, содержащий корпус, имеющий две симметрично расположенные цилиндрические камеры и всасывающий и выпускной каналы, образованный между двумя камерами узкий проход, через канал которого камеры сообщены друг с другом, а указанные всасывающий и выпускной каналы выполнены в противоположных боковых стенках относительно узкого прохода, двухцилиндровый ротор, установленный с возможностью движения в указанном корпусе насоса и имеющий две цилиндрические лопасти, объединенные посредством перемычки в одну конструкцию и эксцентрично установленные в двух камерах корпуса, являясь вписанными с возможностью скольжения в камеры, а перемычка проходит через канал узкого прохода корпуса, механизм коробки передач, выполненный с возможностью передачи вращающей силы к указанному двухцилиндровому ротору с обеспечением движения двух лопастей в камерах в противоположных направлениях и содержащий ведущее и ведомое круглые зубчатые колеса, отстоящие друг от друга и неподвижно и концентрично установленные на эксцентричных валах, каждый из которых имеет на своем конце эксцентричную часть и соединен с возможностью вращения с каждой из указанных двух цилиндрических лопастей, установленной на указанной эксцентричной части, отличающийся тем, что механизм коробки передач включает в себя две промежуточные зубчатые передачи, расположенные между указанными ведущим и ведомым зубчатыми колесами и обеспечивающие их вращение в противоположных направлениях, причем каждая из указанных промежуточных зубчатых передач содержит круглое концентричное зубчатое колесо и эллиптическое эксцентричное зубчатое колесо, обычным образом соединенные с одним валом и объединенные в одну зубчатую передачу, состоящую из двух зубчатых колес, при этом два концентричных зубчатых колеса находятся в зацеплении с ведущим и ведомым зубчатыми колесами соответственно, а два эксцентричных зубчатых колеса находятся в зацеплении друг с другом, передавая вращающую силу ведущего зубчатого колеса к ведомому зубчатому колесу и обеспечивая вращение ведущего и ведомого зубчатых колес в противоположных направлениях, а каждое из эллиптических эксцентричных зубчатых колес имеет большую ось, проходящую в направлении эксцентриситета, и малую ось, проходящую в другом направлении, перпендикулярном направлению эксцентриситета.

2. Двухцилиндровый лопастный насос по п. 1, отличающийся тем, что двухцилиндровый ротор снабжен упругим уплотнительным средством для устранения зазоров в сочленении между ротором и узким проходом в корпусе насоса при нахождении ротора в своей верхней или нижней мертвой точке.

3. Двухцилиндровый лопастный насос по п. 2, отличающийся тем, что указанное уплотнительное средство содержит продольную уплотнительную пластину и образованный в осевом направлении на наружной стенке каждой из указанных лопастей в стороне от указанной перемычки паз под уплотнительную пластину, имеющий на внутренней стороне каждой боковой стенки уступ, при этом уплотнительная пластина установлена с возможностью движения в указанном пазу, удерживаясь посредством его уступа, и подпружинена пружиной на ее нижней поверхности, являясь нормально подпружиненной в направлении наружу от указанного паза.

4. Двухцилиндровый лопастный насос по п. 2, отличающийся тем, что указанное уплотнительное средство выполнено в виде нанесенного на указанный двухцилиндровый ротор эластичного покрытия, на наружной стенке которого в стороне от указанной перемычки в осевом направлении образован уплотнительный выступ.

5. Двухцилиндровый лопастный насос по п. 1, отличающийся тем, что ширина каждого из указанных всасывающего канала и выпускного канала меньше максимального зазора между наружной поверхностью каждой из указанных цилиндрических лопастей и внутренней поверхностью соответствующей камеры.