Одновинтовой насос

Изобретение относится к машиностроению, в частности к одновинтовым насосам, и может быть использовано в конструкциях одновинтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных составов в строительной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Одновинтовой насос содержит ротор с составным в осевом направлении статором, выполненным из нескольких секций. Каждая из секций имеет длину не менее одного шага и каждая последующая секция выполнена с внутренним профилем меньшего сечения, но постоянным в пределах одной секции с обеспечением уменьшения площади поперечного сечения каждой последующей секции со стороны полости всасывания. Уменьшаются механические потери в рабочей паре одновинтового насоса, повышается его КПД. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к одновинтовым насосам, и может быть использовано в конструкциях одновинтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных составов в строительной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен одновинтовой насос, в котором статор выполнен составным из отдельных упругих элементов, помещенных в одну общую гильзу (SU 10844889 А, 07.04.1984, F 04 С 5/00).

Недостатком данного насоса является низкий коэффициент полезного действия.

Известен одновинтовой насос, содержащий ротор с составным в осевом направлении статором, выполненным из нескольких секций (JP 11006485 А, 12.01.1999, F 04 С 2/107).

Недостаток этого насоса также низкий коэффициент полезного действия.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, а именно - уменьшение потерь энергии привода насоса, повышение его КПД.

Технический результат достигается тем, что в одновинтовом насосе, содержащем ротор с составным в осевом направлении статором, выполненным из нескольких секций, согласно изобретению, каждая из секций имеет длину не менее одного шага и каждая последующая секция выполнена с внутренним профилем меньшего сечения, но постоянным в пределах одной секции с обеспечением уменьшения площади поперечного сечения каждой последующей секции со стороны полости всасывания.

На фиг.1 представлен одновинтовой насос, статор которого выполнен из эластичного материала, на фиг.2 представлен разрез А-А активной части одновинтового насоса.

Одновинтовой насос включает ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2 из нескольких секций, каждая из которых облицована гильзой 3. Винтовые поверхности ротора 1 и секций статора 2 имеют одинаковое направление. Секции статора 2 могут быть стянуты между собой в осевом направлении в единое целое, например, шпильками 4. Ротор 1 имеет однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение которой, нормальное оси ротора, является кругом диаметра Dp, центр которого смещен относительно оси O₁ на величину эксцентриситета Lp. Центры поперечных сечений ротора 1 образуют винтовую линию с шагом 1. Статор 2 имеет двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными прямыми линиями. Площадь S поперечного сечения канала статора определяется как сумма произведений π·D²/4+4D·Lp, где D (диаметр полуокружностей поперечного сечения) отличается от Dp на величину натяга. Повороту контура статора 2 на угол 360° соответствует осевое перемещение на величину хода его винтовой поверхности T=2t. Статор 2, состоящий из секций, совместно с ротором 1 размещен между камерой 5 всасывания и камерой 6 нагнетания насоса. Эластичный материал статора 2 имеет твердость 50-75 ед. по Шору.

Ось ротора O₁ в любой момент вращения смещена относительно оси статора О на величину Lp.

Одновинтовой насос работает следующим образом.

При вращении ротор осуществляет планетарное движение, складывающееся из вращения поперечных сечений ротора вокруг его оси O₁ и вращения оси ротора O₁ вокруг оси насоса О. При этом ось ротора O₁ описывает окружность радиусом, равным Lp, а круглые поперечные сечения ротора осуществляют возвратно-поступательные перемещения вдоль оси ОО₁, перемещаясь из одного крайнего положения в другое и обратно.

Величина этого перемещения в одну сторону равна 4·Lp. В каждом положении сечение ротора контактирует с сечением статора, причем в двух крайних положениях контакт осуществляется по дугам, а в промежуточных - в точках. Совокупность этих точек и линий образует линии замыкания, разделяющие образованные между ротором и статором замкнутые полости. При вращении ротора полости перемещаются по винтовой линии от камеры всасывания 5, где они заполняются перекачиваемой средой, транспортируя ее до камеры нагнетания 6.

За один оборот ротора винтовой насос вытесняет жидкость с расчетным объемом 4·Lp·Dp·T.

Насос при этом преодолевает противодавление на выходе перекачиваемой среды до 6, 12, 24... кг/см² в зависимости от количества шагов статора и натяга между ротором и статором. (При отсутствии натяга, когда Dp=D, происходит безнапорная транспортировка среды). Величина натяга определяет обратные протечки перекачиваемой среды и обеспечивается уменьшением площади S поперечного сечения статора в пределах одной секции. Повышение возникающего давления приводит к деформации эластичного материала статора тем большей, чем дальше очередной шаг статора находится от полости всасывания, но увеличению протечек препятствует увеличение натяга за счет уменьшения площади сечения статора в следующей секции, длина которой выполнена несколько больше шага статора, при этом площадь S₁ поперечного сечения в первой секции статора больше площади S₂ поперечного сечения во второй секции статора, а площадь S₂ больше площади S₃ поперечного сечения третьей секции статора.

Таким образом, использование изобретения позволит уменьшить механические потери в рабочей паре одновинтового насоса, тем самым повысить его КПД.

Одновинтовой насос, содержащий ротор с составным в осевом направлении статором, выполненным из нескольких секций, отличающийся тем, что каждая из секций имеет длину не менее одного шага и каждая последующая секция выполнена с внутренним профилем меньшего сечения, но постоянным в пределах одной секции с обеспечением уменьшения площади поперечного сечения каждой последующей секции со стороны полости всасывания.