Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования

«Т О  М С К И Й    П О  Л И Т Е Х Н И Ч Е  С К И Й    У Н И  В Е Р С И Т Е Т»

 
 
 
 
 
 
 
 

Патентный поиск на тему:

«Лопастные насосы» 
 
 
 

ИДЗ по курсу:

Технология  решения инженерных задач 
 
 
 
 
 
 

                                                    

                                                            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     СОДЕРЖАНИЕ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     Патентный поиск – это процесс отбора соответствующих запросу документов или сведений по одному или нескольким признакам из массива патентных документов или данных, при этом осуществляется процесс поиска из множества документов и текстов только тех, которые соответствуют теме или предмету запроса.

     Предмет поиска определяют исходя из конкретных задач патентных исследований категории  объекта (устройство, способ, вещество), а так же из того, какие его  элементы, параметры, свойства и другие характеристики предполагается исследовать.

     В данной работе предметом патентного поиска является изобретение – «Лопастной насос».

     Цель  работы – проведение патентного поиска и на основе найденных описаний изобретений  проведение анализа – выявление недостатков и достоинств изобретений.

     В процессе работы сравниваются выражения смыслового содержания информационного запроса и содержания документов.

     Патентный поиск является трудоёмким, но необходимым  мероприятием. Он необходим не только лицам или организациям, желающим запатентовать изобретение, но и промышленным предприятиям, желающим это изобретение использовать. Например, использование запатентованных изобретений другими юридическими и физическими лицами приводит к огромным штрафам и возможным разорением предприятий.

1 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О КЛАССИФИКАТОРЕ

     Международная патентная  классификация (МПК) - единая система, охватывающая патентные документы. Текст МПК  на русском языке издает Федеральная  служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ). МПК разделена на два уровня – базовый (укрупненный) и расширенный (более подробный). Базовый уровень включает в себя только наиболее крупные рубрики МПК: разделы, классы, подклассы и основные группы (около 18 000 рубрик).

     Разделы представляют собой высший уровень иерархии МПК. Каждый раздел обозначен заглавной буквой латинского алфавита от A до Н:

• А - удовлетворение жизненных потребностей человека;
• В - различные технологические процессы, транспортирование;
• С - химия, металлургия;
• D - текстиль, бумага;
• E - строительство, горное дело;
• F - механика, освещение, отопление, двигатели, насосы и т.д.;
• G  - физика;
• H - электричество.

     В оглавлении к каждому разделу  помещен перечень относящихся к  нему классов и подклассов. Внутри разделов родственные классы условно объединяются в подразделы, не обозначающиеся индексами. Полный классификационный индекс состоит из комбинации символов, используемых для обозначения раздела, класса, подкласса и группы/подгруппы (таблица 1).

      Таблица 1

     В нашем случае рассматривается базовый уровень:

• раздел F – механика, освещение, отопление, двигатели и насосы, оружие и боеприпасы, взрывные работы;

• класс F04 – гидравлические машины объемного вытеснения, насосы для жидкостей или для сжимаемых текучих сред;

• подкласс F04D – насосы и компрессоры необъемного вытеснения.

     В данной работе рассматривается:

• F04D 1/00 – насосы с радиальным потоком, например центробежные насосы, спирально-центробежные насосы;
• F04D 3/00 – насосы с осевым потоком.

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗБРЕТЕНИИ

     Насосы - устройства для напорного перемещения главным образом жидкостей с сообщением им энергии. Обычно насосами подаются гомогенные жидкости (вода, нефтепродукты), но могут перекачиваться также двухфазные среды и газы. Насосами являются и стоят особняком компрессоры, воздуходувки, вентиляторы, а также вакуумные насосы, но они используются только для перекачки газов.

     Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый насос для тушения пожаров был описан в I веке до н. э.. Простейшие деревянные насосы с проходным поршнем для подъема воды из колодцев применялись еще раньше. До начала XVIII века поршневые насосы по сравнению с водоподъемными машинами использовались редко. В дальнейшем в связи с ростом потребностей в воде и необходимостью увеличения высоты ее подачи, особенно после появления паровой машины, насосы постепенно стали вытеснять водоподъемные машины. Требования к насосам и условия их применения становились все более разнообразными, поэтому наряду с поршневыми насосами стали создавать вращательные насосы, а также различные устройства для напорной подачи жидкостей. Таким образом, исторически наметились три направления их дальнейшего развития: создание поршневых, вращательных насосов и гидравлических устройств без движущихся рабочих органов.

     Первые вращающиеся насосы , описанные французским инженером А. Рамелли в 1588,   имели по одному ротору. Первый вихревой насос, названный центробежным самовсасывающим, был предложен в 1920 г., затем появились и др. его разновидности. Идея использования центробежной силы для подачи жидкостей возникла в XV веке еще у Леонардо да Винчи и, по-видимому, независимо от него была реализована в начале XVII века французским инженером Бланкано, построившим простейший центробежный насос для подачи воды, рабочим органом которого служило открытое вращающееся колесо. Один из первых центробежных насосов был предложен французским ученым Д. Папеном, который усовершенствовал конструкцию ранее известной воздуходувки "Hessians". В конце XIX века, когда появились быстроходные тепловые, а затем электрические двигатели центробежные насосы получили более широкое применение.

     Большинство насосов можно разделить на насосы динамического типа и вытеснительные. К динамическим относятся лопастные и струйные насосы, а к вытеснительным - поршневые и роторные.

     Лопастные - основной тип насосов как с  точки зрения производительности и  универсальности, так и их распространенности (не менее 75% промышленных насосов). Самые маленькие можно взять в руку, а самые большие достигают нескольких метров в диаметре. К числу лопастных насосов относятся: центробежные, осевые и вихревые.

     Лопастные насосы применяются в промышленных гидросистемах с максимальным давлением 200 бар. Несомненным достоинством лопастных насосов является работа без пульсаций и с низким уровнем шума. Они относятся к насосостроению и могут найти применение в насосах для гидромелиорации и в других отраслях промышленности.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 АНАЛИЗ ИЗОБРЕТЕНИЙ

     Сравнительный анализ прототипов и аналогов изобретения показал, что патенты взаимосвязаны друг с другом согласно следующей иерархии:

     

     

       

       

       

     Устройство  уникальное № 172164 для сообщения энергии потоку, например пульты при транспортировании ее в трубопроводе, отличающееся тем, что, с целью создания напора без разрыва сплошности потока, оно выполнено в виде вмонтированного в трубопровод с возможностью вращения полого ротора, на внутренней поверхности которого установлены расположенные по винтовой линии профилированные лопасти, образующие диффузорную полость.

     Однако данный насос имеет невысокую производительность. Целью изобретения уникального устройства № 1788334 как раз таки и является повышение производительности. Поставленная цель достигается тем, что в лопастном насосе, содержащем полый ротор в виде обечайки с установленными на внутренней поверхности наклонными к оси лопатками, каждая последующая лопатка сдвинута относительно предыдущей на величину ∆=(D-d)/n, где D – внутренний диаметр обечайки; d – диаметр окружности, описываемой свободными концами лопаток; n – количество лопаток.

     Недостатком данного насоса является нарушение потока жидкости при смене вращения рабочего колеса из-за невозможности поворота лопастей вокруг своих осей и вызывает турбулентное течение в полости обечайки при заборе жидкости вращающимися лопатками. Задачей, на решение которой направлено уникальное изобретение №2215192, является создание конструкции насоса, позволяющей сохранять поток жидкости независимо от направления вращения рабочего колеса с улучшением гидродинамической характеристики лопастного насоса. Указанный технический результат достигается тем, что в известном лопастном насосе лопатки установлены на валике, закрепленном в полости обечайки перпендикулярно оси ее вращения, с возможностью поворота на противоположный угол относительно оси вращения обечайки под воздействием разности сил давления жидкости на плечи лопатки при реверсе; на всасывающем фланце закреплены направляющие пластины, которые расположены параллельно оси вращения и смещены в полость обечайки до границы лопаток; лопатки выполнены гофрированными с переменной высотой волн, ориентированных вдоль дуг окружностей, по которым лопатки омываются потоком жидкости, с переходом межволновых канавок и ребер жесткости у валика в плоскость на хвостовой части лопатки.

     Прототипом  данного изобретения является иностранное  уникальное устройство №3719436. Отличительной чертой этого насоса является  простая и недорогая конструкция, которая допускает техническое обслуживание лопастей или замены их без демонтажа насоса. 15 новых помп также учитывают и теплоотдачу, начиная от электроприводного двигателя до ответвления основного потока. Этот насос особенно полезен в приложениях, требующих больших расходов качаемой жидкости с небольшим давлением, он адаптируется к работе под водой и может качать загрязненную жидкость и/или жидкость с частицами абразивного материала. 
 
 
 
 
 
 

4 ТАБЛИЦА ПАТЕНТНОГО ПОИСКА

     Результаты  проведенного патентного поиска приведены в таблице 2.

Таблица 2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В ходе выполнения индивидуального задания  было рассмотрено большое количество изобретений, относящихся к области насосостроения. По коду МПК и номеру патентов был проведен сравнительный анализ изобретений по принципу «от старого изобретения к новому», выявлены недостатки и достоинства каждого изобретения в отдельности, оценены их новизна и технические особенности. Также можно сделать вывод, что разработанная патентная база согласно коду МПК облегчает доступ к технической и правовой информации, что позволяет прослеживать развития различных отраслей.