Волновой насос со шлангами

(73) Варварин Станислав Владимирович(54) ВОЛНОВОГ 1 НАСОС СО ШЛАНГАМИ(57) Использование: для перекачивания одним агрегатом одновременно несколько разнородных рабочих тел, в том числе содержащих взвешенныеме.м ические включения. Сущность изобретения: вкорпусе с входным и выходным патрубками размещена гибкая обойма с профилированной внутренней поверхностью. Винт установлен в подшипниках,укрепленных в корпусе Винт расположен в обоймес возможностью перемещения его сеений вдольбольшсй оси поперечного сечения огверстия обойКомитет Российской Фе оации о патентам и товарныв:лакам 9) И 5 (11) 200485 О С 11) 5 Г 04 С 5 00 мы и образования между внутренней поверхностью обоймы и винтом основной рабочей полости. Винт связан с приводным двигателем Обойма выполнена в виде пакета уплотненных между с бой плоских рамок установленных с возможностью перемеще - ния в направлении, перпендикулярном оси вращения винта, и образования с корпусом рабочей полости, выполненной герметичной относительно основной. Упоуго-зластичный шланг размещзн между внутренней псверхностью корпуса и наружной поверхност.ю обоймы с возможностью перистальтического деформирования. Расстояние между буграми волн наружной поверхности обоймы и внутренней поверхностью корпуса не менее двух толщин стенок шланга 3 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к гидромашинам объемного вытеснения, и может быть использовано на промышленных объектах в различных отраслях, где одним агрегатом необходимо перекачивать одновременно несколько (три и более) разнородных рабочих тел, в том числе содержащих взвешенные механические включения, имеющие повышенную плотность и вязкость, а также биологические растворы, агрессивные среды. Кроме того, изобретение может быть использовано в качестве дозатора.Известен волновой насос (журнал "Морской сборник" М 3, 1989, с, 63-64), являющийся гидромашиной обьемного вытеснения, содержит корпус с входными и выходными патрубками, В корпусе размещены гибкая обойма винтового насоса с профилированной внутренней поверхностью и винт, установленный в подшипниках корпуса. Винт расположен в обойме с возможностью перемещения его сечений вдоль больной оси поперечного сечения отверстия обоймы и образования основной рабочей полости между внутренней поверхностью обоймы и винтом. Последний связан с приводным двигателем, При этом эластичная обойма выполнена в виде пакета уплотненных между собой плоских рамок. Рамки установлены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси вращения винта и образования с корпусом дополнительной рабочей полости гидромашины, герметичной по отношению к основной,Такой волновой насос обладает высокой производительностью и обеспьчивает одновременную перекачку двух разнородных рабочих тел, однако имеет недостаточную надежность при перекачке агрессивных сред и ограниченные функциональные возможности,Недостаточная надежность волнового насоса объясняется наличием в нем уплотнений рамок и уплотнений винта, через которые в случае перекачки агрессивных сред последние могут перетекать внутри и вытекать наружу корпуса насоса.Функциональные возможности волнового насоса ограничиваются одновременно подачей только двух разнородных рабочих тел.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения одновременной подачи трех и более разнородных рабочих тел, в том числе и агрессивных сред,Это достигается тем, что в волновом насосе со шлангами дополнительная рабочая полость снабжена по меньшей мере одним упруго-эластич н ым шла н гам, установленным между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью гибкой обоймы с воэможностью перистальтического деформирования. При этом между буграми волн наружной поверхности эластичной обоймы и внутренней поверхностью корпуса установлено расстояние не менее двух толщин стенок упруго-эластичного шланга.Сравнение заявляемого волнового насоса со шлангами с прототипом и выявление в результате сопоставительного анализа отличительных признаков позволяет установить соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна",Расположение упруго-эластичного шланга между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью гибкой обоймы, а также осуществление перистальтического деформирования гибкого шланга позволило получить у заявляемого технического решения новые свойства, а именно устранить возможные протечки наружу перекачиваемых по шлангу рабочих тел, в том числе и агрессивных, и тем самым повысить надежность работы, Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".Признаки, указанные в формуле изобретения, являются существенными, так как каждый из них необходим, а. вместе они достаточны для достижения положительного эффекта - расширение функциональных возможностей волнового насоса путем одновременной подачи трех и более разнородных рабочих тел, в том числе и агрессивных сред.Введение упруго-эластичного шланга изолировало влияние перекачиваемой в нем среды от остальных элементов волнового насоса и устранило возможные перетечки среды наружу. Размещение уп руга-эластичного шланга между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью гибкой эластичной обоймы позволило, вопервьх, осуществлять перистальтическое деформирование шланга без трения о его поверхность, что обусловливает высокую надежность и долговечность. Во-вторых, позволило перемещать в одном агрегате одновременно не менее трех разнородных рабочих тел и расширило тем самым функциональные возможности, Выполнение между буграми волнообразной наружной поверхности гибкой обоймы и внутренней поверхностью корпуса зазора величиной не менее двух толщин стенок упруго-эластичного шланга позволило обеспечить нор 200485051015 20 25 30 35 40 45 50 мальное функционирование шланга без его чрезмерного пережатия, приводящего к повреждениям стенок шланга и, как следствие, уменьшающего его срок службы.На фиг, 1 схематично представлен продольный разрез волнового насоса со шлангами по дополнительной рабочей полости; на фиг, 2 - продольный разрез волнового насоса со шлангами по основной рабочей полости, повернутый на 90 О; на фиг, 3 - сечение В - В на фиг. 1.Волновой насос со шлангами содержит металлический корпус 1 с входными (всасывающими) патрубками 2 и 3 и выходными (нагнетательными) патрубками 4 и 5, В корпусе 1 размещена гибкая эластичная обойма 6 с профилированной внутренней поверхностью, набранная в виде пакета уплотненных между собой плоских рамок с отверстиями овальной формы, Уплотнение рамок 7 между собой достигается установкой подвижных или деформируемых манжет или колец овальной формы (не показаны), В продольном овальной формы отверстии гибкой обоймы 6 размещен винт 8, Винт 8 установлен в подшипниках 9 и 10 корпуса 1 с возможностью перемещения круговых поперечных сечений вдоль большой оси овального отверстия и с образованием всасывающих 11 и нагнетательных 12 участков в основной 13 рабочей полости, образованной внутренней поверхностью гибкой эластичной обоймы 6 и винтом 8 и с образованием всасывающих 14 и нагнетательных 15 участков в дополнительной 16 рабочей полости, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью гибкой обоймы 6, Основная 13 и дополнительная 16 рабочие полости выполнены герметичными относительно друг друга, Винт 8 связан с приводным двигателем (не показан), в качестве которого может быть использован, например электродвигатель, турбина или ДВС, Рамки 7 установлены на винте 8 с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси вращения вала 8. Возможность такого перемещения обеспечивается за счет выполнения минимального размера овального отверстия рамки 7 равным диаметру винта, э максимального - не менее удвоенной амплитуды последнего, Под удвоенной амплитудой понимается расстояние, равное сумме удвоенного эксцентриситета винта 8 и его диаметра. В дополнительной рабочей полости 16 между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью обоймы 6 размещены упруго-эластичные шланги 17 - 20. На чертежах представлен вариант выполнения волнового насоса с четырьмя шлангами. Упруго-эластичные шланги 17-20 на выходе из корпуса 1 установлены в уплотнителях 21 и 22, Уплотнители 21 и 22 могут выполняться, например в виде резиновой фасоннай манжеты. При этом между буграми волнообразной наружной поверхности эластичной обоймы 6 и внутренней поверхностью корпуса 1 установлено расстояние не менее двух толщин стенок упруго-эластичного шланга, Соединение всасывающей 23 и напорной 24 сторон шлангов с трубопроводом технологической системы может быть, например, фланцевым.Волновой насос со шлангами работает следующим образом.Под действием крутящего момента, передаваемага от привода, винт 8, установленный в подшипниках 9 и 10 корпуса 1, приходит в зацепление с профилированной внутренней поверхностью гибкой эластичной обоймы 6 и, деформируя ее, вызывает колебания пакета уплотненных между собой плоских рамок 7 в направлении, перпендикулярном оси вращения винта 8. Осуществление колебаний рамок именно в этой плоскости стало возможным благодаря выполнению профилированной внутренней поверхности гибкой обоймы 6 в виде прадольнога отверстия овальной форл;ьь При этом колебания распространяются по проточной части основной 13 и дополнительной 16 рабочих полостей в виде волны. А поскольку овальные отверстия ил 1 еют минкмальный размер, равный диаметру винта 8, а максимальный - не менее удвоенной амплитуды последнего, то образуются всасывающие 11 и 14 и нагнетательные 12 и 15 участки в основной 13 и дополнительной 16 рабочих полостях. При этом всасываюшие 11 и 14 и нагнетательные 12 и 15 участки рабочих полостей постоянно изменяют свой обьем, в результате чего происходит всасывание рабачега тела из приемной 11 и 14 части волнового и винтового насосов через выходные нагнетательные патрубки 4 и 5,Одновременно с процессами всасывания и перекачки рабочих тел в волновом и винтовом насосах при вращении винта 8 приводимая в движение гибкая эластичная обойма 6 волнообразным движением набегает на упруго-эластичные шланги 17 - 20, пережимает каждый из них и выдавливает содержимое шлангов в направлении вращения винта 8. После каждого пережатия упруго-эластичного шланга волной волнового поршня создается разрежение во всасывающем 23 участке шланга, происходит всасывание рабочего тела и перекачка его в нэпорнуо часть 24 шланга, При этом рабо2004850 10 15 20 25 30 чее тело контактирует только с внутренней поверхностью шланга, т.е, создаются условия для перекачивания агрессивных сред, содержащихся в рабочем теле, Отсутствие контакта агрессивной среды (рабочего тела) с подшипниками 9 и 10 корпуса 1 и уплотнениями рамок 7 уменьшается их износ и увеличивает надежность,Оптимальным является расстояние между буграми волн наружной поверхности эластичной обоймы 6 и внутренней поверхностью корпуса 1 не менее двух толщин стенок упруго-эластичного шланга. Форма винта 8 создает благоприятный режим обжатия шлангов 17 - 20, цикличность и срок службы возрастает. В гидромашине основная 13 и дополнительная 16 рабочие полости, а также упруго-эластичные шланги 17 - 20 герметичны относительно друг друга. Поэтому одновременно одним агрегатом можно перекачивать не менее трех разнородных рабочих тел, Количество одновременно перекачиваемых агрессивных сред определяется числом введенных в дополнительную 16 рабочую полость шлангов.По сравнению с прототипом волновой насос со шлангами отличается более широкими функциональными возможностями поскольку обеспечивает одновременную подачу трех и более разнородных рабочих тел, Перекачивание осуществляется одноФормула изобретения ВОЛНОВОЙ НАСОС СО ШЛАНГАМИ, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, размещенную в корпусе гибкую обойму с профилированной внутренней поверхностью и винт, установленный в подшипниках, закрепленных в корпусе, при этом винт расположен в обойме с воэможностью перемещения его сечений вдоль большой оси поперечного сечения отверстия обоймы и образования между внутренней поверхностью обоймы и винтом основной рабочей полости, винт связан с приводным двигателем, а гибкая эластичная обойма выполнена в виде пакета уплотненных между собой плоских рамок, установленных с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси вращениявинта, и образовавременно в основной и дополнительной рабочих полостях, а также по крайней мере в одном упруго-эластичном шлангеКроме того, возможность изготовления упруго-эластичного шланга из композиционных материалов, обладающих высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, позволило перекачивать агрессивные среды, что расширило область применения гидромашины. При этом повысилась надежность гидромашины и увеличился срок службы, поскольку, во-первых, упруго-эластичный шланг является единственным элементом конструкции, который контактирует с агрессивной перекачиваемой средой, во-вторых, форма винта и гибкой обоймы обеспечивают плавное набегание и сход со шланга, предотвращаярезкие перепады давления и тем самым увеличивает срок службы шланга.Гидромашина отличается простотой конструкции, обслуживания и ремонта, компактностью, Имеет хорошие антикавитационные характеристики и самовсасываемость до 9 м,в.ст. при достаточно высоком уровне восстанавливаемости (упругости) шланга после деформации и практически калиброванном проходном сечении гидромашина может быть использованакак дозирующее устройство.(56) Журнал Морской сборник, М 3, 1989, с.63-64. ния с корпусом дополнительной рабочей полости, выполненной герметичной относительно основной, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения одно временной подачи в насос трех и болееразнородных рабочих тел и перекачивания агрессивных сред, насос снабжен по меньшей мере одним упругоэластичным шлангом, размещенным между внутренней по верхностью корпуса и наружной поверхностью гибкой эластичной обоймы и с возможностью перистальтического деформирования, при этом расстояние между буграми волн наружной поверхности эла стичной обоймы и внутренней поверхностью корпуса не менее двух толщин стенок упругоэластичного шланга,2004850 Фиг. 3Составитель Ю.ФедороваТехред М.Моргентал Редактор Н,Федоров ректор А.Мотыль аказ 339 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента 3035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5