CZ20024208A3

CZ20024208A3 - Single helical rotor pump

Info

Publication number: CZ20024208A3
Application number: CZ20024208A
Authority: CZ
Inventors: Drahomír Dlabal
Original assignee: Sigma 1868 Spol. S R.O.
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-04-14
Also published as: AU2003286089A1; CZ293348B6; WO2004057194A1

Abstract

The subject of the invention is a single helical rotor pump, the helical rotor (8) of which is seated axially eccentrically in a couple with a statically and concentrically placed stator (7) and is coupled with the shaft (11) of the drive (1). The essence of the invention consists in the fact that the helical rotor (8) is partly embedded in a helical rotor joint (9) connected with the shaft (11) of the drive (1) and partly free mounted in the stator (7) which is hinged in the carrying casing (5) fixed between the suction casing (4) and the delivery branch (6) of the pump.

Description

Jednovřetenové čerpadloSingle-spindle pump

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká úpravy konstrukce jednovřetenového čerpadla, eliminující vibrace způsobené hydraulickým uspořádáním objemového stroje.The invention relates to a modification of the design of a single-spindle pump eliminating the vibrations caused by the hydraulic arrangement of the displacement machine.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Současně známé konstrukce jednovřetenových čerpadel jsou charakterizovány ve své hydraulické části vřetenem, které je uloženo osově excentricky ve dvojici se staticky a soustředně umístěným statorem. V menší míře se uplatňuje centricky uložené vřeteno s excentricky umístěným pružným statorem. Vřeteno je jednochodé nebo vícechodé a tvoří jej šroubové plochy, vznikající pohybem kružnic, jejichž středy opisují šroubovici. Stator pak obsahuje dutinu tvaru dvouchodého nebo vícechodého závitu. Uložení vřetena a statoru může být horizontální i vertikální, což je určující i pro provedení čerpadel.The currently known single-spindle pump designs are characterized in their hydraulic part by a spindle which is axially eccentrically paired with a stator and a concentrically placed stator. To a lesser extent, a centered spindle with an eccentrically positioned flexible stator is used. The spindle is single or multi-spindle and consists of helical surfaces created by the movement of circles, whose centers describe the helix. The stator then comprises a cavity in the shape of a double or multiple thread. The bearing of the spindle and stator can be horizontal or vertical, which is also decisive for the design of pumps.

Planetární pohyb vřetene ve statoru umožňují klouby na spojovacím hřídeli, které přenášejí kroutící moment od pohonu čerpadla. Spojovací hřídel je u současných konstrukčních provedení poměrně dlouhý, aby úhel jeho vychýlení při rotaci byl co nejmenší a zatěžování kloubu se snížilo na co nejmenší míru. Prodlužování délky spojovacího hřídele má však negativní vliv na celkovou stavební délku čerpadla. Kroutící moment od pohonu je pak na spojovací hřídel přenášen ve většině případů přes předlohový hřídel uložený v ložiscích v kozlíkové části, pouze u některých čerpadel je řešen přenos přímo na hřídel motoru a zatížení pak nesou přímo ložiska motoru.Planetary spindle movement in the stator is enabled by joints on the propeller shaft that transmit torque from the pump drive. In the present designs, the propeller shaft is relatively long, so that the angle of its deflection during rotation is as low as possible and the joint load is reduced to a minimum. However, increasing the length of the propeller shaft has a negative effect on the overall construction length of the pump. The torque from the drive is then transmitted to the propeller shaft in most cases via a countershaft mounted in bearings in the bearing bracket, only in some pumps the transmission is directly addressed to the motor shaft and the load is then borne directly by the motor bearings.

-2Osově planetárně rotující vřeteno a spojovací hřídel s kloubem představují excentricky se pohybující hmotu, která vyvolává značné odstředivé síly a tím i vibrace čerpadla. Tyto vibrace mají vliv na ostatní provozní parametry čerpadla, mohou se i zvyšovat a způsobují opotřebení ostatních částí čerpadla a generují vibrace celé čerpací soustavy, tedy sacího a výtlačného řadu. Planetárně rotující spojovací hřídel a kloub navíc způsobuje, že při čerpání znečištěných médií se na něj namotávají vláknité částice, které mohou způsobit při absenci sanitace ucpání hydraulických prostorů čerpadla.The axially planetary rotating spindle and the propeller joint shaft are an eccentrically moving mass that generates considerable centrifugal forces and thus vibration of the pump. These vibrations affect other operating parameters of the pump, they can also increase and cause wear on other parts of the pump and generate vibrations of the entire pump system, ie suction and discharge series. In addition, the planetary rotating propeller shaft and joint causes fibrous particles to wind up when pumping contaminated media, which in the absence of sanitizing can cause clogging of the hydraulic spaces of the pump.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry konstrukce jednovřetenového čerpadla, jehož vřeteno je uloženo osově excentricky ve dvojici se staticky a soustředně umístěným statorem a je spřaženo s hřídelí pohonu, a jehož podstata spočívá v tom, že vřeteno je jednak uchyceno ve vřetenovém kloubu spojeném s hřídelí pohonu a jednak je volně uloženo ve statoru, který je kloubově uchycen v nosném tělese upevněném mezi sacím dílem a výtlačným dílem čerpadla.These disadvantages are largely eliminated by the construction of a single-spindle pump, whose spindle is axially eccentrically paired with a statically and concentrically positioned stator and is coupled to the drive shaft, the principle being that the spindle is held in a spindle joint connected to the drive shaft and, on the other hand, it is loosely supported in a stator which is articulated in a support body fixed between the suction part and the discharge part of the pump.

Další podstatou vynálezu je, že v koncové přírubě nosného tělesa je vytvořeno vybrání, v němž je uchycena čelovým osazením trubka statoru, jejíž obvodová plocha a/nebo čelní plocha je upravena pro zatěsnění k nosnému tělesu nebo k výtlačnému dílu.It is a further object of the invention to provide a recess in the end flange of the support body in which a stator tube is mounted in the end shoulder, the peripheral surface and / or the end surface of which is adapted to be sealed to the support body or to the displacement part.

Také je podstatou vynálezu, že na obvodové ploše statoru je vytvořena obvodová drážka, v níž je uložen hřídelový kroužek, a že pro zajištění vzájemné radiální fixace polohy statoru a nosného tělesa jsou koncová příruba a čelové osazení trubky spojeny alespoň jedním jistícím elementem.It is also an object of the invention that a circumferential groove is provided on the peripheral surface of the stator in which the shaft ring is mounted and that, in order to ensure radial fixation of the stator and support body relative to each other, the end flange and the pipe end are connected by at least one securing element.

-3Také je podstatou vynálezu, že buď pryžová výplň statoru je přesazena za čelové osazení trubky,a nebo že mezi četovým osazením trubky a výtlačným dílem je uloženo ploché těsnění.It is also an object of the invention that either the rubber filler of the stator is offset by the front shoulder of the tube or that a gasket is provided between the platen shoulder of the tube and the discharge part.

Novou konstrukcí se dosahuje vyššího účinku v tom, že se eliminuje působení excentricky rotujících hmot hydraulických částí čerpadla s tím, že otáčející se vřeteno rotuje osově v kuželovém prostoru oproti statoru, který se vykyvuje rovněž osově v kuželovém prostoru, přičemž hmotnosti těchto dvou dílů musí být v technicky limitované toleranci stejné. Nové řešení rovněž umožňuje povýšit dosavadní provozní otáčky, čímž dochází k dalšímu zlepšení provozních parametrů čerpadla. Vyvážením excentricky rotujících hmot, a tím eliminací vibrací, rovněž dochází ke zvýšení životnosti funkčních částí čerpadla i pohonu. Skutečností, že vřeteno nahrazuje původní funkci spojovacího hřídele, je v novém uspořádání úhel vychýlení vřetena vždy menši než původní vychýlení spojovacího hřídeě, což přispívá ke zvýšení životností vřetenového kloubu. Rovněž podmínky pro namotávání vláknitých částic se absencí spojovacího hřídele zmenšují.The new design achieves a higher effect by eliminating the eccentrically rotating masses of the hydraulic parts of the pump, with the rotating spindle rotating axially in the tapered space compared to the stator, which also oscillates axially in the tapered space, the weights of the two parts being the same in technically limited tolerance. The new solution also makes it possible to upgrade the operating speed to date, further improving the operating parameters of the pump. Balancing eccentrically rotating masses and thus eliminating vibrations also increases the service life of the pump and drive. The fact that the spindle replaces the original function of the propeller shaft, in the new arrangement, the spindle deflection angle is always smaller than the original deflection of the propeller shaft, which contributes to an increase in the service life of the spindle joint. Also, the conditions for winding the fibrous particles are reduced by the absence of the connecting shaft.

Popis obrázků na připojených výkresechDescription of the figures in the attached drawings

Konkrétní příklady provedení jednovřetenového čerpadla jsou schématicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr.1 je podélný osový řez základním provedením čerpadla,a obr.2 je podélný osový řez čerpadlem s alternativním řešením vřetenového kloubu a obr.3 je detail kostrukčního uzlu připojení statoru k nosnému tělesu.Specific embodiments of a single-spindle pump are schematically illustrated in the accompanying drawings, wherein FIG. 1 is a longitudinal axial section of the basic pump design; and FIG. 2 is a longitudinal axial section of a pump with an alternative spindle joint solution; body.

-4Příklady provedení vynálezuEXAMPLES OF THE INVENTION

Provedení jednovřetenového čerpadla podle vynálezu sestává z pohonu 1_, k němuž je pomocí stahovacích šroubů 2 připevněn ložiskový uzel 3, sací díl 4, tvořený s výhodou děrovaným plechovým válcem, a nosné těleso 5. K nosnému tělesu 5 je jednak připevněn výtlačný díl 6 a jednak je v jeho koncové přírubě 51 uchycen stator 7, tvořený trubkou 71 a pryžovou výplní 72. Ve vnitřní dutině statoru 7 je uloženo vřeteno 8, jehož konec 81. je prostřednictvím vřetenového kloubu 9 spřažen s hřídelí 11 pohonu 4.The embodiment of the single-screw pump according to the invention consists of a drive 7, to which the bearing node 3, the suction part 4, preferably formed by a perforated sheet metal cylinder, and the support body 5 are fixed by means of tightening screws 2. In its end flange 51, a stator 7 formed by a tube 71 and a rubber filler 72 is received. In the inner cavity of the stator 7 a spindle 8 is mounted, the end 81 of which is coupled to the shaft 11 of the drive 4 by a spindle joint.

Ložiskový uzel 3 je tvořen ložiskovým tělesem 31, v němž je pomocí ložiska 32 a hřídelových kroužků 33 uložena hřídelová spojka 34, která je upevněna na drážkovaný hřídel 11 pohonu 4. K hřídelové spojce 34 je pak uchycen vřetenový kloub 9. Vlastní vřetenový kloub 9 běžné konstrukce sestává z pláště 91, v němž jsou uloženy kloubová příruba 92, ozubená koule 93, věnec 94, stranové opěrky 95 a těsnění 96, přičemž všechny tyto prvky 91, 92, 93, 94, 95 a 96 jsou opláštěný a překryty kloubovým krytem 97, který je zachycen na plášti 91 a konci 81 vřetene 8 sponami 98. Konec 81 vřetena 8 je pak k vřetenovému kloubu 9 fixován maticí 99.The bearing node 3 is formed by a bearing body 31 in which a shaft coupling 34 is mounted by means of a bearing 32 and shaft rings 33, which is fixed to the splined shaft 11 of the drive 4. The spindle joint 9 is then attached to the shaft coupling 34. the structure consists of a housing 91 in which a hinge flange 92, a toothed ball 93, a ring 94, a side support 95 and a gasket 96 are received, all of which elements 91, 92, 93, 94, 95 and 96 are jacketed and covered by a hinge cover 97 The end 81 of the spindle 8 is then fixed to the spindle joint 9 by a nut 99.

Pro uchycení statoru 7 je v koncové přírubě 51 nosného tělesa 5 vytvořeno vybrání 52, do něhož dosedá čelové osazení 711 trubky 71, přičemž vzájemná radiální fixace polohy statoru 7 a nosného tělesa 5 je realizována pomocí těsnících ♦ .For receiving the stator 7, a recess 52 is formed in the end flange 51 of the support body 5, in which a face shoulder 711 of the pipe 71 abuts, the mutual radial fixation of the position of the stator 7 and the support body 5 is realized by sealing ♦.

elementů 712, například kolíků, jak je patrné zobr.1 a obr.3. Na čelovém osazení 711 trubky 74 statoru 7 je pak vytvořena obvodová drážka 743, v níž je uložen hřídelový kroužek 714. Pryžová výplň 72 statoru 7 je přesazena za čelové osazení 711 trubky 74, čímž umožňuje kývavý pohyb statoru 7 při osově excentricky planetárním pohybu vřetene 8.of the elements 712, for example pins, as shown in FIG. A circumferential groove 743 is then formed on the front shoulder 711 of the stator tube 74, in which the shaft ring 714 is mounted. The rubber filler 72 of the stator 7 is offset by the front shoulder 711 of the tube 74, thereby allowing the stator 7 to oscillate. .

-5Při rotačním pohybu vřetene působí odstředivé síly vřetene 8 a statoru 7 vlivem výše popsaného uložení proti sobě, takže se vzájemně eliminují, což má zásadní vliv na snížení vibrací způsobených hydraulikou objemového jednovřetenového stroje.During the rotational movement of the spindle, the centrifugal forces of the spindle 8 and the stator 7 act against each other as a result of the bearing arrangement described above, thus eliminating each other, which has a major effect on reducing the vibrations caused by the hydraulics of the volumetric single spindle machine.

Popsaná konstrukce není jediným možným provedením podle vynálezu ale spojení vřetena 8 a pohonného hřídele 11 může být realizováno pomocí pružného vřetenového kloubu 9 opatřeného zajišťovacím kroužkem 901, jak je znázorněno na obr.2. Rovněž tak pryžová výplň 72 statoru 7 nemusí být přesazena za čelové osazení 711 trubky 71, když kývavý pohyb statoru 7 je zajišťován plochým těsněním 10, které je uloženo mezi četovým osazením 711 trubky 71 a výtlačným dílem 6 a které rovněž zajišťuje těsnění tlakového spádu čerpaného média, jak je patrné ze stejného obrázku. Konečně pak jistící element 712 nemusí být tvořen kolíkem ale může být realizován kuličkou nebo jiným jistícím prvkem.The described construction is not the only possible embodiment according to the invention, but the connection of the spindle 8 and the drive shaft 11 can be realized by means of a flexible spindle joint 9 provided with a locking ring 901, as shown in Fig. 2. Likewise, the rubber filler 72 of the stator 7 need not be offset beyond the front shoulder 711 of the tube 71 when the rocking movement of the stator 7 is provided by a flat seal 10 which is interposed between the shoulder shoulder 711 of the tube 71 and the discharge part 6. as shown in the same image. Finally, the locking element 712 need not be a pin but can be realized by a ball or other locking element.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Konstrukční řešení podle vynálezu je realizovatelné u veškerých jednovřetenových čerpadel, u nichž je požadováno snížení stavební délky a zajištění eliminace vibrací od excentricky rotujících hmot.The design according to the invention is feasible for all single-spindle pumps where a reduction in the construction length and the elimination of vibrations from eccentrically rotating masses is required.

Claims

PATENT CLAIMS

A single-spindle pump, the spindle of which is axially eccentrically paired with a statically and concentrically positioned stator and is coupled to the drive shaft, characterized in that the spindle (8) is mounted in a spindle joint (9) connected to the shaft (11). The actuator (1) is loosely mounted in a stator (7) which is articulated in a support body (5) fixed between the suction part (4) and the discharge part (6) of the pump.

Single-spindle pump according to claim 1, characterized in that a recess (52) is formed in the end flange (51) of the support body (5), in which the end sleeve (711) is fitted with a tube (71) of the stator (7). the circumferential surface and / or the face is adapted to be sealed to the support body (5) or to the displacement part (6).

Single-spindle pump according to claim 2, characterized in that a peripheral groove (713) is formed on the peripheral surface of the stator (7), in which the shaft ring (714) is mounted.

Single-spindle pump according to Claims 2 and 3, characterized in that the end flange (51) and the end shoulder (711) of the tube (71) are connected by at least one radial fixation of the stator (7) and the support body (5). a locking element (712).

Single-spindle pump according to claims 1 to 4, characterized in that the rubber filler (72) of the stator (7) is offset by the end shoulder (711) of the tube (71).

Single-screw pump according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a gasket (10) is arranged between the end shoulder (711) of the pipe (71) and the discharge part (6).