Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10687
.pdf
колонны 8, могут иметь температуру, например, 135 °F, в то время как жидкость в рефлюксном барабане 97
может поддерживаться при температуре, например, 1000 °F. Жидкость может отводиться из нижней части
барабана 97 и подаваться по трубопроводу 98 в верхнюю часть стабилизирующей колонны 8 в виде
Рефлюксная среда. Насос 99 обеспечивает необходимое давление, а количество откачиваемой жидкости
может регулироваться регулируемым клапаном 100. Стабилизированный газ отводится из верхней части
бочки 97 по трубопроводу 101.
Конденсат обратного потока, собирающийся у основания фракционатора 6, представляющий собой чистый
продукт с удельной плотностью около 25 ± 2,5 AP I и цветом около 3 N P A, например, а также относительно
низким содержанием углерода, предпочтительно не более 0,1 % по тесту Конрадсона, отводится по
трубопроводу 102 и под действием насоса 103 прокачивается через парофазную печь 4 и соединенный с ней
барабан для выдержки 5, в котором конденсат подвергается крекингу в паровой фазе, предпочтительно при
температуре менее 1000 °F и более 850 °F, наиболее предпочтительно 900-950 °F, и давлении от 100 до 400
фунтов на квадратный дюйм, наиболее предпочтительно от 195 до 225 фунтов на квадратный дюйм. Степень
превращения в бензин за один проход предпочтительно составляет около 15-20 процентов, причем большая
часть этого превращения приходится на Воздействие происходит при температурах выше 850 °F.
Было установлено, что эти умеренные условия крекинга позволяют получить относительно
высокоэффективный бензин с антидетонационными свойствами без одновременного образования чрезмерно
больших количеств постоянного газа или тяжелых продуктов, таких как смола или кокс. Антидетонационные
свойства получаемого бензина при желании можно повысить, увеличив температуру или процент крекинга до
бензина за один проход. Загрузка паровой фазы может составлять, например, от 160 до 200 процентов по
отношению к количеству исходного сырья для системы. Значительная часть продуктов из парофазного
змеевика может быть извлечена путем конденсации и рециркуляции, что составляет, например, около 70
процентов от общего объема загрузки змеевика. Сырье, подвергаемое парофазному крекингу,
предпочтительно должно быть не менее 4% чистоты, как указано выше, поскольку менее чистые сырьевые
материалы склонны к образованию нежелательных углеродных отложений в крекинг-аппарате.
Измельчённые продукты выходят из печи 4 и поступают в барабан для выдержки 5 по трубопроводу 104,
предпочтительно без существенного снижения давления 70. Барабан для выдержки 5 предпочтительно
работает при давлении, практически таком же, как у испарительной башни 2 и фракционирующей башни 6,
например, от 195 до 225 фунтов на квадратный дюйм. В барабане для выдержки 75 5 происходит
дополнительный крекинг, при этом пропитанные пары проходят сверху по трубопроводу 105 и поступают в
нижнюю часть испарительной башни 2, расположенную рядом с точкой входа измельченного сырья 80 из печи
для разрушения вязкости 3, и ниже уровня перегородок 53. Температура паров, выходящих из барабана для
выдержки 5, несколько ниже, чем температура паров, поступающих в барабан 5, например, около 835 °F,
когда температура на входе составляет около 935 °F. Легкая, чистая, полностью испаряемая жидкость, такая
как Легкое газойль подается в верхнюю часть барабана для замачивания 90 рядом с выходным отверстием
для пара через трубу 106 для предотвращения закоксовывания паропровода. Эта труба 106 сообщается с
трубой 57, ведущей к барабану для хранения легкого газойля 38. Труба 95 имеет теплообменник 12, а труба
106 имеет теплообменную спираль 93, а также вспомогательный охладитель 107, с помощью которого
температура любого газойля, поступающего в барабан для замачивания 5, снижается до подходящего
значения. Предусмотрена перепускная линия 106, снабженная клапаном 107L, для подачи охлажденного
масла непосредственно в паропровод 105, когда требуется дополнительное охлаждение. Спираль 93,
соединенная 105 трубой 931 с трубой 106, служит для охлаждения масла в барабане для замачивания рядом
с точкой подключения аварийной циркуляционной и отводной линий. 129, тем самым предотвращая
отложение кокса 110 на этом выходе. Линия 129, которая в основном используется в качестве
циркуляционной линии в период запуска, снабжена клапаном 129 L. Количество масла, проходящего через
охлаждающий змеевик 93, может регулироваться 115 с помощью клапанов 130, 131 и 132.
Загрузочное сырье проходит через парофазную печь 4 двумя параллельными потоками, симметрично
расположенными 120. Каждый поток сначала проходит через конвекционный змеевик, расположенный в
более холодной части 108 конвекционной секции печи 4, противотоком к печным газам, затем вверх через 125
излучающий змеевик, состоящий из двух трубок, расположенных параллельно, в цепях сгорания 109 печи 4, и,
наконец, вниз, попутно с печными газами, через нагревательный змеевик, состоящий из 130 G 423,292 трех
трубок, расположенных параллельно и находящихся в более горячей части 110 конвекционной секции печи.
Стенки перемычки печи показаны на 166 и 167. Конвекционный змеевик относительно медленно повышает
температуру масла, в то время как излучающий змеевик повышает температуру быстрее до более высокого
значения для стимулирования крекинга, а нагревательный змеевик поддерживает температуру практически
постоянной на этом значении. После выхода из печи два потока объединяются для подачи в барабан для
замачивания 5. Входное давление в змеевиках паровой фазы может составлять, например, около 490 фунтов
на квадратный дюйм, а выходное давление — как раз достаточное для того, чтобы протолкнуть продукты
крекинга в испаритель 2, например, 200 фунтов на квадратный дюйм. Падение давления в змеевиках
крекинга, по необходимости, будет зависеть от физических характеристик используемых конкретных
змеевиков.
Количество крекинга, осуществляемого в змеевиках парофазной печи 4, может составлять, например, от 13
до 15 процентов за один проход, в то время как благодаря дополнительному крекингу, осуществляемому в
барабане для выдержки 5, общее количество крекинга в парофазе за один проход может быть несколько
выше, например, от 18 до 19 процентов.
Остаток легкой смолы с удельной плотностью, например, около 160 AP I, отводится из нижней части
испарителя 2 по трубопроводу 111 с редукционным клапаном 149 и подается в барабан для испарения смолы
4 в промежуточной точке ряда перегородок 112.
Температура масла в испарительном барабане 24 несколько ниже, чем, например, в нижней части испарителя
2.
725 до 7750 °F. Этот барабан поддерживается под пониженным давлением, предпочтительно практически
атмосферным, и выделяющиеся в нем пары 4.5 проходят вверх по паропроводу 25 и теплообменнику 26 в
нижнюю часть вторичного испарительного барабана 22 способом, уже описанным выше.
Легкое чистое масло, например, легкое газойль, может подаваться над перегородками 112 в барабане 24
через трубопровод 113, соединенный с трубопроводом 122.
Топливо откачивается из нижней части испарительного барабана 24 через сливную линию 155, имеющую
охладитель 156 и насос 157.
Часть охлажденного мазута может быть отведена через перепускной трубопровод 158 в трубопровод 113 для
использования в качестве рефлюксной среды, если это необходимо (управление осуществляется клапаном
159). Также предусмотрен перепускной трубопровод 160 с клапаном 161, посредством которого легкое
мазутное масло может быть введено в трубопровод 135 для снижения вязкости мазута. Предусмотрен
трубопровод 1111, позволяющий подавать горячие пары из испарителя 2 в барабан 4 по мере необходимости
для поддержания желаемой температуры. Точка соединения трубы 111 с испарителем 2 расположена выше,
чем точка соединения трубы 111, так что вместо жидкого масла могут отводиться пары 70.
Тяжелая нафта, накапливающаяся в барабане 80, очищается от легких продуктов бензинового
происхождения с помощью фракционирующей или стрипперной башни 131, в которую пары 75 из барабана 80
по трубопроводу 132. Фракционированные пары бензинового происхождения проходят вверх по паропроводу
133, конденсируются в змеевике 134 и хранятся в резервуаре 135, в то время как остаточный конденсат 80
возвращается из фракционирующей башни 131 в барабан 80 по трубопроводу 136. Для возврата бензина из
резервуара 135 во фракционирующую башню 131 в качестве рефлюксной среды предусмотрены отводной
трубопровод 137, насос 138 и труба 139, снабженная регулирующим клапаном 141, а трубопровод 140,
снабженный регулирующими клапанами 14, служит для подачи бензина от насоса 138 к трубопроводу 64.
рефлюксная среда в 90-градусной пузырьковой башне 6, по желанию.
Легкий нафта из барабана 19 может использоваться аналогичным образом b) путем открытия клапана SO2 в
перепускной линии 921, особенно при запуске 95. Тяжелый очищенный нафталин, имеющий удельную
плотность, например, около 46 мкг/л, удаляется из барабана печей 80 и под действием насоса 32
прокачивается по трубопроводу 114, ведущему 100 к риформинговым змеевикам 117 115, расположенным в
парофазной печи 4.
Температура нафты, поступающей в риформинговый змеевик 115, может составлять 200-300 °F, а ее
температура на выходе из змеевика 105 после прохождения через печь может составлять от 950 до 1050 °F,
предпочтительно около 1000 °F, в результате чего происходит конверсия примерно в 57%
высокоэффективного антидетонационного бензина, 18% газообразного мазута, 5% мазута и 19% газа.
Преобразованный материал проходит по трубе 116, которая соединена с испарителем 2 практически на том
же уровне, что и труба 52. 115 В нормальных условиях эксплуатации предпочтительно, чтобы тяжелая нафта,
подлежащая повторному образованию, была отделена от исходной сырой шихты, то есть, возможно, от 15 до
20 процентов от исходной сырой шихты, причем это количество составляет, например, от 120 до 10–15
процентов по отношению к количеству масла, загружаемого для операции снижения вязкости. Однако в
некоторых случаях может быть целесообразно увеличить это количество, включив в него часть или все масло,
полученное из шихты, или даже добавив нафту из внешнего источника через трубу 1141, оснащенную
насосом 332. Включение части бензина, в свою очередь, увеличит антидетонационное значение конечного
продукта, производимого системой. но это также может привести к увеличению газовых потерь и снижению
эффективности работы. Когда требуется конечный продукт с более низкими антидетонационными
свойствами, количество реформированной тяжелой нафты может быть меньше, чем общее количество,
извлеченное из загрузки. В любом случае, количество реформированной нафты, поступающей в испаритель,
невелико по сравнению с количеством сырья, подаваемого в него нагревателем 3, снижающим вязкость, и
печью 4 паровой фазы. При прохождении через печь 4 реформированная нафта сначала течет вверх через
змеевик 117, расположенный в конвекционной части печи 4, затем через змеевик 115 и 118, симметрично
расположенные в лучистых частях печи. Охлаждающая жидкость, такая как легкое газойль, подается в
передаточный трубопровод 116 рядом с точкой его соединения с печью 4 для предотвращения образования
кокса в трубопроводе. Трубопровод 152 с регулирующим клапаном 153 соединяет трубопровод газойля 57 с
трубопроводом 116 для этой цели. Температуры на выходе Давление восстановленной нафты может
поддерживаться постоянным с помощью клапана 1161, автоматически регулируемого термостатическим
контроллером 1171, соединенным с передаточной линией 116. Давление нафты, поступающей в змеевик
восстановления, может составлять около 800 фунтов на квадратный дюйм, а давление на выходе из змеевика
— около 600 фунтов на квадратный дюйм, например, после чего давление снижается путем прохождения
через клапан 206 до давления, существующего в испарителе 2.
Трубопровод 143, имеющий насос 144 и регулирующий клапан 145, служит для циркуляции остатков из
испарителя 2 через теплообменник 42, нагревая таким образом очищенную сырую нефть, проходящую по
трубопроводу 40, и обеспечивая охлаждение нижней части испарителя в достаточной степени для
поддержания ее температуры ниже значения, необходимого для коксования, например, 810-830 °F.
Трубопровод 143 может быть соединен с трубой 105 в нескольких точках по ее длине, как показано цифрами
400, 401, 402 и 403, так что охлажденное масло смешивается с горячими парами из барабана для выдержки 5,
или он может быть соединен непосредственно с нижней частью испарителя 2. Падение температуры горячих
паров из барабана для выдержки 5 при подаче охлажденного масла из трубопровода 143 в трубопровод 105
может составлять, например, около 15 °F. Путем подачи охлаждающего масла в нескольких разнесенных
точках вдоль трубопровода 143 В паропроводе 105 предотвращается локальное отложение кокса, которое
обычно происходит при наличии только одной точки ввода. 13 За счет подачи охлаждающего или
флюсующего сырья в нескольких точках предотвращается полное высыхание охлаждающего сырья в
трубопроводе 105. Соединение 147 обеспечивает путь, по которому продукты крекинга из нижней части
барабана для вымачивания 5 могут подаваться 70 непосредственно из трубопровода 129 в трубопровод для
легкой смолы 111, ведущий к испарительному барабану 24, под управлением клапана 148. Аналогичное
соединение 150, снабженное регулирующим клапаном 151, предусмотрено для того, чтобы желаемое
количество продуктов крекинга могло подаваться непосредственно в нижнюю часть фракционатора. 6 Эти
трубопроводы в основном используются при запуске.
Парофазная печь 4 имеет две 80 отдельно и независимо работающие камеры сгорания или радиационные
секции, а также общую конвекционную секцию. Каждая из симметричных парофазных змеевиков,
расположенных в секциях 108 и 109 печи 85, имеет две трубки, соединенные параллельно, а каждый змеевик
в секции выдержки 110 имеет три трубки, соединенные параллельно, как уже упоминалось.
Для обеспечения равномерного нагрева масла, проходящего через каждый из 90 парофазных каналов, для
каждого канала предусмотрен отдельный регулятор потока 119, а также, кроме того, для каждого канала
предусмотрен регулятор температуры 120, предпочтительно расположенный в конце секции излучающего
змеевика непосредственно перед его соединением с секцией замачивания. Регуляторы потока 119
поддерживают постоянный поток масла через каждый из параллельных каналов, в то время как регуляторы
температуры 120 регулируют количество топлива, подаваемого в каждую камеру сгорания, таким образом,
чтобы обеспечить надлежащую постоянную температуру на выходе для каждого канала. Температура
реформированной нафты регулируется, как описано выше, при необходимости.
Клапаны 200, 201 и 202 предназначены для регулирования потока через соответствующие им трубопроводы
45, 47 и 52; клапан 110 202 может быть редукционного типа, если это необходимо. Клапаны 471 служат
основным регулятором подачи масла в печь для вязкостного расщепления. Клапаны 203 и 204 предназначены
для регулирования потока 115 через соответствующие им трубопроводы 102, и хотя необходимое
регулирование для операции парового крекинга осуществляется в основном клапанами 119, клапан 204 может
быть редукционного типа, если это необходимо, в то время как клапаны 205 и 206 служат для регулирования
операции риформинга, при этом любое желаемое регулирование давления осуществляется клапаном 206.
Для операций по снижению вязкости, крекингу и повторному формованию предпочтительно использовать уже
упомянутые температуры 125°C и давления, особенно для производства бензина с октановым числом около
70 из исходного сырья, такого как нефть марки 37 130 423 292 A.P I Mid-Continent, но могут использоваться
несколько более высокие или более низкие температуры и давления, причем точные условия определяются в
каждом конкретном случае характером исходного сырья и спецификациями желаемых конечных продуктов.
Кроме того, при необходимости давление различных операций крекинга может быть независимо
отрегулировано до выбранных значений для получения известных эффектов на обрабатываемые отдельные
виды сырья.
Октановое число и другие характеристики конечного желаемого продукта могут регулироваться путем
изменения температуры крекинга, количества крекинга за один проход отдельных фракций или общего
количества крекинга этих фракций. Представленные печи с параллельным потоком при желании могут быть
заменены обычными печами с односторонним потоком.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_423293.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=423293&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB423293A
[]
' л
СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА 4
4 Дата подачи заявки: 8 августа 1934 г. № 22957/34.
Полная спецификация принята: 29 января 1935 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования роторных жидкостных насосов и двигателей Я, Джастин Эрвин Поллак,
дипломированный патентный поверенный, проживающий по адресу: Холборн, 20-23, Лондон, E C 1,
подданный Великобритании, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его
осуществления (как мне сообщила компания GULF RESEARCH & DEVELOPMENT ConPO Ri ATION, Gulf
Building, 7th Avenue & Grant Street, Питтсбург, Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, корпорация,
организованная в соответствии с законами штата Делавэр, Соединенные Штаты Америки), которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к
усовершенствованиям жидкостных насосов или двигателей, включающих вращающуюся зубчатую передачу с
внутренними зубьями, имеющую периферийные отверстия между каждыми двумя последовательными
зубьями, вращающуюся шестерню, имеющую на один зуб меньше, чем зубчатая передача, и работающую
внутри нее с образованием ряда расширяющихся заполненных жидкостью пространств, каждое из которых
сообщается с отверстием на одной стороне зубчатой передачи, и ряда сужающихся заполненных жидкостью
пространств, каждое из которых сообщается с отверстие на противоположной стороне зубчатого колеса,
всасывающая камера, открытая к отверстиям на расширительной стороне кольца, нагнетательная камера,
открытая к отверстиям на противоположной стороне, и упор или упоры, служащие для герметизации
нагнетательной камеры от всасывающей камеры и для герметизации каждого отверстия при переходе из
одной камеры в другую.
Целью изобретения является предотвращение застревания жидкости в насосе или двигателе, а также шума и
повреждений, возникающих в результате этого. Для достижения этой цели изобретение заключается в том,
что упор расположен таким образом, что во время герметизации каждого отверстия упором объем
заполненного жидкостью пространства, сообщающегося с ним, никогда не уменьшается по сравнению с
моментом первой герметизации.
Еще одной целью изобретения является создание насоса с регулируемым объемом, подобного
рассматриваемому, для чего изобретение также заключается в том, что зубчатое колесо может перемещаться
вдоль шестерни для изменения степени зацепления между этими частями посредством неподвижного
толкателя, предназначенного для герметизации той части шестерни, которая находится вне зацепления с
кольцом.
Цена 4 _ 23 293. Указанное выше устройство упора не ограничивается использованием только в насосах
переменного объема, но может применяться и в насосах постоянного объема, в которых зубчатое колесо не
скользит относительно шестерни 60.
Для более подробного понимания изобретения следует обратиться к прилагаемым чертежам,
иллюстрирующим, в качестве примера, две предпочтительные конструкции 65, предназначенные для
использования при перекачивании жидкости, которые будут описаны применительно к перекачиванию нефти.
На чертежах: Рис. 1 — продольный разрез 70 насоса переменного объема в практически полном рабочем
положении, но с шестерней и зубчатым колесом, смещенными примерно на одну шестнадцатую дюйма
относительно друг друга; Рис. 2 — поперечный разрез по линии 75 2-2 на рис. 1; Рис. 3 и 4 — поперечные
разрезы, выполненные по линиям 3-3 и 4-4 на рис. 1 соответственно; Рис. 5 — поперечный разрез нижнего
элемента, выполненный по линии 5-5 на рис. 2; Рис. 6 — поперечный разрез по линии 6-6 на рис. 5; Рис. 7 —
перспективный вид, частично в поперечном сечении, показывающий частично разъединенные зубчатые
колеса и зубчатое колесо, находящиеся приблизительно в положении половинного объема; Рис. 8 — вид
сверху насоса переменного объема, показанного на рис. 1–7; 90 Рис. 9 — вертикальный продольный разрез
двигателя или насоса постоянного объема; А на рис. 10 представлен поперечный разрез по линии 10-10 на
рис. 9.
Обращаясь более подробно к чертежам 95 и к насосу переменного объема, изображенному на фиг. 1-8, на
фиг. 1 показан корпус насоса, верхняя часть которого снабжена всасывающим патрубком 2 и нагнетательным
патрубком 3 для ввода и вывода соответственно масла или другой перекачиваемой жидкости. Концы корпуса
закрыты передней головкой 4 и задней головкой 6, имеющими соответственно цилиндрические камерные
выступы 5 и 7, причем последний имеет больший диаметр и расположен эксцентрично относительно выступа
5. Внутри корпуса, предназначенного для вращения, расположена внутренняя или кольцевая шестерня 8,
имеющая 110 __: &'=a 423,293 зубьев 9 и зубчатые промежутки 10, причем шестерня образует с корпусом 1 и
толкателем, описанными ниже, всасывающий канал 11 и нагнетательный канал 12 соответственно
сообщаются с входом 2 и выходом 3. Внутренняя часть кольцевой шестерни сообщается с всасывающим и
нагнетательным каналами посредством Между зубьями шестерни A расположены расположенные по
окружности отверстия 13. Внутри шестерни S размещена шестерня 14 с зубьями 15, предназначенная для
зацепления с ней. Она крепится к валу 17 с помощью шпонки 16 и приводится в движение любым подходящим
первичным двигателем или источником энергии в направлении, указанном стрелкой на рисунке 2. Для вала 17
предусмотрены сальниковое уплотнение 18 и сальниковая гайка 19, а на позициях 20 и 21 показаны
соответственно роликовые и упорные подшипники для шестерни.
Шестерня выполнена с одним зубом меньше, чем кольцевая шестерня, которая установлена эксцентрично
относительно шестерни примерно на половину глубины зуба, так что, как лучше всего показано на рисунке 2.5,
зубья шестерни полностью зацепляются в верхней части и едва касаются кончиков зубьев шестерни в нижней
части.
В конкретной модификации изобретения, показанной на чертеже, шестерня и зубчатое колесо имеют
соответственно восемь и девять зубьев, но точное число не имеет значения, если зубчатое колесо имеет на
один зуб больше, чем шестерня.
Конструкция такова, что шестерня 3.5 и коническая шестерня глубоко зацепляются по значительной дуге в
верхней части. В нижней части устройства концы зубьев шестерни и конической шестерни постоянно
контактируют или поддерживают небольшой зазор на протяжении примерно двух с половиной зубьев
шестерни, так что иногда три, а иногда два зуба одновременно находятся в контакте или имеют небольшой
зазор на концах.
Передний выступ 5 выступает внутрь к боковой стороне шестерни 14 и концентричен с шестерней S, плотно
прилегая к верхней части зубьев 9 шестерни, когда шестерня перемещается влево (рис. 1) или в направлении
головки 4. Задний выступ 7 также выступает внутрь к боковой стороне шестерни, имеет тот же наружный
диаметр, что и шестерня, и концентричен с ней.
Внутри корпуса установлен кольцевой толкатель 22, промежуточные боковые части которого, как лучше всего
показано на рисунке 5, вырезаны таким образом, чтобы вместе с корпусом и шестерней S образовывать
всасывающий канал 11, сообщающийся с входным отверстием 2, и нагнетательный канал 12, сообщающийся
с выходным отверстием 3, образуя при этом верхний упор 23 и нижний упор 24. Задний конец толкателя 22
(рис. 1 и 7) имеет отверстие, плотно прилегающее к выступу 7, и предназначен для скользящего перемещения
по нему.
Расстояние от вырезанной части или поверхности 25 толкателя до его заднего края, противоположного
головке 6, равно длине выступа 7, а правая сторона (рис. 1) зубчатого колеса S прилегает 70 к поверхности 25
толкателя W. Когда шестерня 8 и ведущая шестерня 14 находятся в полном зацеплении, толкатель полностью
смещен к заднему концу зубчатого колеса и прилегает к головке 6 75. Передний конец толкателя 22 имеет
отверстие для размещения шестерни 8 S для вращения внутри выступов 23 и 24 и прилегает к вертикальной
поверхности 25 и горизонтальной поверхности 25. Он закрыт кольцевой пластиной толкателя 26 f) 80,
удерживаемой внутри переднего конца толкателя стопорным кольцом 27, при этом пластина толкателя 26
плотно прилегает к выступу 5 и скользит по нему, образуя переднюю стенку насосной камеры, 85 закрывая
изнашивающую и ведущую шестерни. Толкатель и пластина образуют переднюю балансировочную камеру 2
При перемещении толкателя вперед между головкой 6 и задним концом толкателя образуется задняя камера
29. Между корпусом и толкателем предусмотрен выступ или фиксатор 22, предотвращающий вращение
толкателя внутри корпуса, по которому толкатель скользит вдоль оси 95.
Из описанной выше конструкции видно, что, поскольку зубчатое колесо S плотно прилегает к толкателю, а
пластина и шестерня 14 закреплены на вращающемся валу 17, перемещение толкателя вперед к головке 4
частично выведет зубчатое колесо из зацепления с шестерней, в зависимости от степени скольжения
толкателя, в то время как перемещение толкателя назад к головке 6 вернет зубчатое колесо в полное
зацепление с шестерней.
Опоры 23 и 24, в которых вращается шестерня 3, образуют уплотнение между всасывающим каналом 110,
каналом 11 и нагнетательным каналом 12 в верхней и нижней частях корпуса соответственно, а
дополнительное уплотнение между всасывающим и нагнетательным каналами обеспечивается контактом
кольцевой шестерни с поверхностями 115 верхней и нижней опор, в которых она вращается, при этом опора
24, занимающая площадь, достаточную для того, чтобы перекрыть чуть более одного зубчатого зазора 10
плюс два отверстия шестерни 13, а опора 23 120 занимает площадь, примерно равную половине площади
опоры 24. Дополнительное уплотнение между всасывающим и нагнетательным каналами обеспечивается
контактом между зубьями шестерни и кольцевой шестерни, которые, как уже объяснялось, зацепляются на
значительную дугу в верхней части корпуса, в то время как кончики зубьев контактируют с нижней частью
корпуса. Дополнительное уплотнение по периметру шестерни образуется поверхностью 130 423,293 ', в
которой Зубчатое колесо вращается, поверхность 25 и внутренняя поверхность или пластина 26. Поверхности
25' толкателя образуют подшипник, полностью охватывающий зубчатое колесо.
Из описанной выше конструкции также видно, что, когда шестерня 8 и ведущая шестерня 14 частично
разъединены, задние поверхности зубьев 15 ведущей шестерни ограничены выступом 7. Вершины или гребни
зубьев 15 ведущей шестерни, не зацепленных с шестерней 8, ограничены и герметизированы задней
цилиндрической частью толкателя, которая плотно прилегает к выступу 7. Зубчатые зазоры ведущей
шестерни 14 герметизированы друг от друга продольно относительно оси ведущей шестерни задним
отверстием толкателя 22, когда шестерня перемещается продольно относительно ведущей шестерни или не
зацепляется с ней. Также передние поверхности зубьев ведущей шестерни частично закрыты выступом 5, а
там, где они не закрыты таким образом, сообщаются через выступ 5 с соответствующими углублениями или
зубчатыми зазорами 10 между зубьями кольцевой шестерни и, следовательно, с внутренней поверхностью
пластины 26. Аналогично, карманы кольцевой шестерни 10 ограничены на переднем конце толкателем 26, а
на кончиках зубьев — выступом. 5. Образовавшиеся таким образом полости сообщаются на заднем конце с
зацепленной частью зубьев и полостями между зубьями шестерни. Каждая из этих полостей сообщается со
своим собственным зацепленным зубом, но не с какой-либо другой полостью или каким-либо другим зубом.
Следовательно, хотя эти полости попеременно находятся под давлением всасывания и нагнетания, они не
могут одновременно находиться под обоими, и поскольку перекачиваемая жидкость несжимаема, она
свободно перемещается вокруг насоса.
Как было описано ранее, выступы 5 и 7 имеют цилиндрическую форму, причем последний имеет больший
диаметр, чем первый. Если бы выступ 7 был наложен на рис. 2, он бы покрывал область окружности,
написанной вокруг вершин зубьев шестерни 15. Если бы выступ 5 был наложен на рис. 2, он бы покрывал
область окружности, написанной вокруг вершин зубьев кольцевой шестерни 9. Из-за их эксцентричного
расположения эти окружности выступов стали бы касательными друг к другу в нижней части шестерни, где
зубья шестерни 15 скользят по вершине зубьев кольцевой шестерни 9, что является точкой максимального
зацепления.
Разница в площади этих выпуклых кругов будет иметь форму луны, начинающуюся в точке общего касания и
простирающуюся вокруг нее, причем наибольшая толщина будет наблюдаться в верхней части шестерни или
в положении полного зацепления.
Часть этой разницы площадей поверхностей выступов играет важную роль в регулировании объема,
подаваемого вращающимся насосом.
Половина этого лунообразного дифференциала, подверженная давлению на выходе 70 насоса, представляет
собой внутреннюю поверхность толкающей пластины 26 и ту часть боковых сторон зубьев кольцевой
шестерни 9, которая находится в зацеплении с зубьями шестерни и на которую может воздействовать 75
внутреннее давление насоса. что приводит к смещению зубчатого колеса и толкателя влево на рис. 1 или к
выходу из зацепления с шестерней, которая зафиксирована от осевого перемещения 80. Рассматривая это
описание с другой точки зрения, можно представить выступы 5 и 7 как два дифференциальных неподвижных
поршня, расположенных друг напротив друга. Нижние стороны указанных 85 поршней касаются общей
горизонтальной плоскости. Пластина 26 и задний цилиндрический конец толкателя 22 могут рассматриваться
как подвижные цилиндры, собранные в единое целое и 90 скользящие, перемещающиеся продольно
относительно выступов 7 и 5 соответственно. Цилиндр (пластина 26), воздействующий на меньший поршень
(выступ 7), будет иметь большую площадь, подверженную внутреннему давлению 95 механизма, чем другой
цилиндр (задний конец толкателя 22), что приводит к перемещению цилиндрического блока влево на рис. 1
при возникновении давления 100 внутри насоса. Вращающиеся шестерни установлены внутри
цилиндрического блока между дифференциальными цилиндрами. Уплотнение, с упорами 23 и 24, впуск со
стороны нагнетания механизма и фактическая полезная дифференциальная площадь поршней 105
представляет собой полулунную область цилиндрической пластины 26, подверженную давлению нагнетания
насоса.
По сути, насос включает в себя только корпус или цилиндр 1, головки 4 и 6, несущие соответственно выступы
5 и 7, шестерню и зубчатое колесо, вал для шестерни и конструкцию толкателя. Эти детали, поскольку они
состоят в основном из цилиндрических поверхностей, очевидно, могут быть доработаны или обработаны с
помощью простой механической обработки.
Толкатель может быть изготовлен без использования сложных или дорогостоящих операций механической
обработки, и он, а также пластина 26 с выступом 5, выполняют дополнительную функцию герметизации или
закрытия тех частей шестерни и зубчатого колеса, которые в любой момент могут быть открыты из-за
неполного зацепления шестерен, например, когда насос настроен на подачу меньшего объема, чем полный. В
большинстве случаев толкатель, очевидно, имеет цилиндрические поверхности, которые легко поддаются
механической обработке 130 442-3,29-3, и толкатель не включает выступающие пальцы или тому подобное
для герметизации или заполнения каких-либо открытых частей шестерни или зубчатого колеса.
В данной конструкции изменение объема перекачиваемой жидкости достигается путем изменения степени
зацепления зубьев, и чем больше степень зацепления, тем выше будет производительность устройства при
постоянной скорости. Видно, что давление внутри зазоров между шестерней и зубчатым колесом на напорной
стороне насоса воздействует на часть внутренней поверхности толкающей пластины 26, которая
представляет собой разницу между областями выступов, и стремится вывести зубчатое колесо 8 из
зацепления с зубчатым колесом 14, тем самым уменьшая объем напора. Эта тенденция толкающего
элемента выводить зубчатое колесо из зацепления с зубчатым колесом проверяется, и толкающий элемент
перемещается для изменения производительности насоса при постоянной скорости с помощью конструкции,
которая будет описана далее.
Как лучше всего показано на фиг. 5 и 6, внутри верхнего упора 23 толкателя 22 образована клапанная камера
30, снабженная отверстиями 31, 32 и 33. Отверстие 31 через канал 34 соединяет клапанную камеру с
выпускным каналом 12.
Порт 32 соединяет камеру клапана.
Через канал 35, с балансировочной камерой 28 и портом 33, устанавливается сообщение между клапанной
камерой и всасывающим каналом 11. Внутри клапанной камеры 30 скользяще перемещается пилотный
клапан, обозначенный в целом цифрой 36 и имеющий задний балансировочный поршень 37, передний
балансировочный поршень 38 и промежуточное расширение или поршень 39. Шток клапана 36 может быть
соединен с любым подходящим приводным механизмом, таким как показанный на фиг. 1, где клапан соединен
с рабочим рычагом 40, шарнирно закрепленным в звене 41 на корпусе и имеющим направляющую 42,
закрепленную на корпусе, и на котором рычаг 40 может быть зафиксирован в любом желаемом положении с
помощью гайки-барашка и болта 4-3.
Увеличенное отверстие 39 пилотного клапана практически герметично заполняет камеру клапана, и в
нормальном положении клапана это отверстие 39 расположено непосредственно напротив и закрывает
балансировочный порт 32, который сообщается с балансировочной камерой 28 через канал 35. Как лучше
всего показано на фиг. 5, порт подачи давления 31, соединенный с нагнетательной стороной насоса через
канал 34, расположен слева от поршня 39, а выпускной порт 33, сообщающийся с всасывающей стороной
насоса, расположен справа от поршня 39.
В этом нормальном режиме работы пилотного клапана видно, что любое движение толкателя влево или в
сторону головки 4, вызванное внутренним давлением в насосной камере, воздействующим на пластину
толкателя 26 из-за разницы 70 между площадями поверхностей выступов, приведет к тому, что отверстие 32
слева от поршня 39 будет слегка приоткрыто, тем самым подавая жидкость под давлением в
балансировочную камеру 28 со стороны нагнетания 75 насоса или через канал 12 через канал 34, отверстие
31, частично открытое отверстие 32 и канал 35. Следует отметить, что площадь толкателя 22 и пластины
толкателя 26, подверженная воздействию балансировочной камеры 28, значительно больше, чем площадь,
подверженная воздействию внутреннего давления насоса или зубчатых зазоров на стороне нагнетания
насоса, которую можно представить как половину разницы между площадями выступов, как объяснено выше.
Таким образом, очевидно, что давление, необходимое в балансировочной камере 28 для уравновешивания
внутреннего давления насоса, не обязательно должно Значение 90 эквивалентно фактическому внутреннему
давлению насоса из-за разницы между этими двумя эффективными площадями. Таким образом, различное
давление, приложенное к обеим сторонам толкающей пластины 26, может быть уравновешено, а толкатель и
зубчатое колесо могут быть зафиксированы в любом желаемом положении относительно шестерни, поскольку
в балансировочной камере всегда имеется больше площади, доступной для использования в качестве
давления, чем необходимо.
Предположим, насос находится в положении практически полного объема, как показано на рис. 1, и
необходимо уменьшить производительность насоса или объем перекачиваемой жидкости. Пилотный клапан
36 перемещается влево или в сторону головки 4 с помощью рукоятки управления 40, так что поршень 39
перемещается влево, выходя из положения относительно порта 32, тем самым устанавливая сообщение
между балансировочной камерой 28 и всасывающим каналом 11 через канал 35, порт 32, камеру клапана 80 и
порт 33. Таким образом, давление балансировки в балансировочной камере 28 снизится, и толкатель 22
переместится вперед в направлении передней головки 4 из-за внутреннего давления внутри насосной
камеры, действующего на сторону толкателя 26 со стороны насосной камеры. Такое перемещение толкателя
вперед будет продолжаться до тех пор, пока порт 82 снова не будет закрыт поршнем 39, после чего
сообщение между балансировочной камерой 28 и всасывающим каналом 11 будет разорвано. При нажатии на
125 толкатель остановится в новом положении. Такое движение толкателя приводит к боковому смещению
зубчатого колеса S из зацепления с шестерней 14, тем самым уменьшая ширину измерительных участков
зубьев шестерни и шестерни и, соответственно, уменьшая производительность насоса.
Если необходимо снова увеличить объем перекачиваемой жидкости, пилотный клапан 36 перемещается
назад в направлении задней головки 6 с помощью рукоятки управления и открытого отверстия 32 на левой
стороне поршня 39. Таким образом, напорный канал 12 сообщается с балансировочной камерой 28 через
канал 34, отверстие 31, камеру клапана 30, отверстие 32 и канал 35. Таким образом, давление поступает в
балансировочную камеру 28 со стороны напора насоса через указанные каналы и отверстия, и это давление
будет естественным образом нарастать на стороне балансировочной камеры толкателя 26 (площадь которого
больше площади, чем площадь, находящаяся под давлением в насосной камере), пока не превысит давление
внутри насосной камеры на противоположной стороне толкателя 26. Толкатель 22 и шестерня 8 будут
перемещены назад к головке 6 до тех пор, пока отверстие 32 снова не будет выровнено с поршнем 39 и
закрыто им, тем самым перекрыв дальнейшую подачу давления со стороны напора насоса в
балансировочную камеру 28. Перемещение толкателя и зубчатого колеса назад относительно шестерни
увеличит площадь зацепления шестерни и зубчатого колеса и, следовательно, увеличит объем
перекачиваемой жидкости. Из вышеизложенного видно, что толкатель будет поднимать пилотный клапан
после каждого его перемещения до тех пор, пока устройство не вернется в сбалансированное положение, то
есть когда поршень 39 закроет отверстие 32, а суммарное давление с обеих сторон пластины 26 будет
практически равным. Таким образом, толкатель и зубчатое колесо могут перемещаться под нагрузкой во
время работы насоса без каких-либо усилий и не требуют механической фиксации положения, за
исключением фиксации положения пилотного клапана.
Для уравновешивания давления в камере 29, расположенной за толкателем 22, эта камера просто соединена
с всасывающим каналом 11 через балансировочный порт 44, который позволяет маслу или другой
перекачиваемой жидкости свободно входить или выходить из камеры 29 по мере увеличения или уменьшения
объема этой камеры движением толкателя. В клапанной камере 30, за передним балансировочным поршнем
38, предусмотрен предохранительный порт 45, который соединяется с всасывающим каналом 11 для выпуска
или поступления жидкости из-за поршня 38, а также для полного уравновешивания клапана 36, чтобы
исключить его осевое усилие.
Для охлаждения и смазки подшипников 20 и 21, в выступах 5 и 7 предусмотрены соответственно каналы 46 и
47, ведущие от подшипников к внешней стороне корпуса и предназначенные для соединения с всасывающей
стороной насоса 70 посредством труб 50, как показано на фиг. 2, 7 и 8. Изображенная конструкция снимает
все давление с сальника вала 18 и обеспечивает определенное падение давления в насосных пространствах
75 через подшипники, что позволяет маслу протекать через подшипники обратно на всасывающую сторону
насоса. Масло течет из насосной камеры через подшипники 20 и 21, каналы 80, 46 и 47 и трубы 50 обратно на
всасывающую сторону насоса, не оказывая полного давления на сальник 18.
В описанной и проиллюстрированной конструкции насоса видно, что фиксатор 85 защищен от утечек без
сальниковой прокладки благодаря относительно малым зазорам. Герметизация между зубьями кольцевой
шестерни и шестерни осуществляется обычным способом, характерным для роторных шестеренчатых
насосов типа 90, за счет давления зубьев друг на друга. Для всех комбинаций наружных и внутренних
зубчатых передач с разницей в один зуб видно, что если глубина зуба вдвое превышает эксцентриситет,
зубья 95 будут герметизироваться в разъединенном или нижнем положении, соприкасаясь своими концами.
Кольцевая шестерня герметизируется по своей внешней периферии упорами толкателя 23 и 24, а опорные
поверхности 25' и шестерня 100 герметизируются на своих концах за счет контакта с выступами 5 и 7,
элементом толкателя 22 и пластиной толкателя 26.
Обращаясь теперь к двигателю или насосу постоянного объема 105, показанному на фиг. 9 и 10, где части,
соответствующие элементам фиг. 1-8, обозначены соответствующими индексированными позицией. 1' — это
корпус, снабженный в верхней части входом 2' и выходом 3' для ввода и вывода соответственно
перекачиваемой жидкости. Концы корпуса закрыты головками 4' и 6'. Внутренняя или кольцевая шестерня 115
8' и шестерня 14' расположены внутри корпуса и предназначены для вращения внутри него с помощью вала
17', но поскольку нет необходимости в переменном объеме, шестерни не расположены таким образом, чтобы
скользить аксиально внутрь или наружу полного зацепления, а постоянно поддерживаются в полном
зацеплении. Поэтому толкатель и связанный с ним механизм для аксиального скольжения одной из шестерен
относительно другой опущены, и конструкция упрощена до этой степени.
Соседние файлы в папке патенты