PL173668B1

PL173668B1 - Single-screw pump

Info

Publication number: PL173668B1
Application number: PL94304310A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Wierzbicki; Marek Stachowicz; Kazimierz Dubicki; Stanisław Stężała; Tomasz Jóźwikowski
Original assignee: Inst Budownictwa Mech
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1998-04-30
Also published as: PL304310A1

Abstract

1 · Pompa jednośrubowa, utworzona ze statora i wirnika, przy czym statorjest ukształtowany w postaci dwóch elastycznych, współosiowych tulej, gładkiej tulei zewnętrznej i gwintowanej dwuzwojnym gwintem tulei wewnętrznej, a wirnik jest utworzony z części rdzeniowej w postaci zarysu śrubowego umieszczonego na zewnątrz cylindrycznego korpusu oraz ze spiralnej wkładki umieszczonej na wierzchołku zarysu śrubowego, znamienna tym, ze gwintowana tuleja wewnętrzna (9) statora (10) oraz część rdzeniowa (1) i spiralna wkładka (2) wirnika (8) są wykonane z dwóch różnych materiałów, przy czym tuleja wewnętrzna (9) statora (10) jest wykonana z dwóch różnych materiałów pod względem twardości i elastyczności sztywno ze sobą połączonych, a część rdzeniowa (1) i spiralna wkładka (2) wirnika (8) są wykonane z dwóch różnych materiałów pod względem współczynnika tarcia i odporności na ścieranie oraz temperatury topnienia i właściwości odlewniczych.1 · Single-screw pump, composed of stator and rotor, the stator being formed as two flexible, coaxial sleeves, smooth outer and threaded sleeve with a two-start thread inner sleeve and the rotor is formed of parts core in the form of a helical profile located outside the cylindrical body and with a spiral insert placed on the apex screw profile, characterized in that it is threaded the inner sleeve (9) of the stator (10) and the part the core (1) and the helical insert (2) of the rotor (8) are made of two different materials, being the inner sleeve (9) of the stator (10) is made of two different materials in terms of hardness and flexibility rigidly connected to each other, and part the core (1) and the helical insert (2) of the rotor (8) are made of two different materials in terms of coefficient of friction and wear resistance and melting points and casting properties.

Description

Przedmiotem wynalazku jest pompa jednośrubowa.The invention relates to a single screw pump.

Znane są z opisu patentowego USA nr 4818197 pompy, w których statory są wykonane z elastomeru i mają postać dwóch równoległych, współosiowych tulej połączonych ze sobą w części czołowej wewnętrzną elastyczną częścią łącznikową.There are known from US patent No. 4,818,197 pumps in which the stators are made of elastomer and have the form of two parallel, coaxial sleeves connected to each other at the end face with an internal flexible connecting part.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 130126 wirnik, w którym w spiralnym rowku jego linii śrubowej jest osadzona suwliwie teflonowa spirala.A rotor is known from the Polish patent specification No. 130126 in which a Teflon spiral is slidably mounted in the spiral groove of its helix.

Znane też są i stosowane wirniki pomp jednośrubowych wykonane jako pełne lub rurowe. Tego typu wirniki wykonuje się z jednego materiału, odpornego na ścieranie. Analiza zużycia dotychczas stosowanych wirników do pomp omawianego typu pozwala stwierdzić, że największemu zużyciu ulega powierzchnia linii śrubowej o największym promieniu. Jednocześnie przeprowadzane badania wydajności pompy w funkcji ciśnienia potwierdzają tezę, że zużycie badanej powierzchni linii śrubowej ma największy wpływ na inny od normalnego, przebieg podanej funkcji. Rodzaj materiału użyty do budowy wirnika i stopień gładkości powierzchni ma wpływ na wielkość momentu rozruchowego pompy. Stąd też powstał pomysł zbudowania wirnika pompy jednośrubowej z dwóch różnych materiałów charakteryzujących się dużą odpornością na ścieranie i o małym współczynniku tarcia części wierzchołkowej wirnika oraz rdzenia wirnika z materiału dającego się łatwo kształtować w produkcji masowej.Rotors of single-screw pumps made as solid or tubular are also known and used. Rotors of this type are made of a single material, resistant to abrasion. The analysis of the wear of the impellers for pumps of this type used so far shows that the helix surface with the largest radius is subject to the greatest wear. At the same time, the tests of pump efficiency as a function of pressure confirm the thesis that the wear of the examined surface of the helix has the greatest impact on the course of the given function, other than normal. The type of material used to build the impeller and the degree of surface smoothness affect the pump breakaway torque. Hence the idea to build the impeller of a single-screw pump from two different materials characterized by high abrasion resistance and low friction coefficient of the top part of the impeller and the impeller core from a material that can be easily shaped in mass production.

Z drugiej strony elastyczne statory pomp winny charakteryzować się elastycznością ruchową i szczelnością we współpracy z powierzchnią roboczą wirników w zakresie ciśnień, wydajności i temperatur roboczych pompy. Te dwa wymagania są trudne do równoczesnego spełnienia. Dlatego powstał pomysł zbudowania tulei wewnętrznej statora z dwóch materiałów, z których jeden by zapewniał wystarczającą elastyczność ruchową, a drugi szczelność powierzchni roboczej pompy w zakresie ich ciśnień, wydajności i temperatur roboczych.On the other hand, flexible pump stators should be characterized by flexibility in movement and tightness in cooperation with the working surface of the impellers in terms of pressure, efficiency and working temperatures of the pump. These two requirements are difficult to meet simultaneously. Therefore, the idea was born to build an internal stator sleeve from two materials, one of which would ensure sufficient flexibility in movement, and the other the tightness of the pump working surface in terms of their pressures, performance and operating temperatures.

W pompie według wynalazku gwintowana tuleja wewnętrzna statora oraz część rdzeniowa i spiralna wkładka wirnika są wykonane z dwóch różnych materiałów. Tuleja wewnętrzna statora jest wykonana z dwóch różnych materiałów pod względem twardości i elastyczności sztywno ze sobą połączonych, a część rdzeniowa i spiralna wkładka wirnika są wykonane z dwóch różnych materiałów pod względem współczynnika tarcia i odporności na ścieranie oraz temperatury topnienia i właściwości odlewniczych. Gwintowana tuleja wewnętrzna statora zaopatrzona w gwint dwuzwojny, jest dwuwarstwowa. Warstwa wewnętrzna z gwintem jest wykonana z materiału o mniejszej elastyczności niż warstwa zewnętrzna przechodzącą w dolnej jej części w elastyczną część łącznikową i tuleję zewnętrzną. Część rdzeniowa wirnika jest wykonana z materiału o niskiej temperaturze topnienia, korzystnie w zakresie 80 - 450°C i o dobrych właściwościach odlewniczych, korzystnie z materiału termoplastycznego, zwłaszcza z poliuretanu, a spiralna wkładka jest wykonana z materiału odpornego na ścieranie i o małym współczynniku tarcia oraz o wysokiej temperaturze topnienia, korzystnie ze stopu metalowego. Spiralna wkładka jest umieszczona suwliwie w kierunku promieniowym w spiralnym rowku części rdzeniowej wirnika ijest ograniczona dwustronnie w kierunku poosiowym odgiętymi w kierunku do osi wzdłużnej wirnika, korzystnie promieniowo, końcami spiralnej wkładki. W innym wykonaniu spiralna wkładka jest umieszczona nieruchomo w części rdzeniowej wirnika, korzystnie częściowo zalana masą rdzeniową. W jeszcze innym wykonaniu spiralna wkładka jest umieszczona w spiralnym rowku części rdzeniowej wirnika i zamocowana w nim obu jej końcami. W jeszcze innym kolejnym wykonaniu spiralna wkładka jest umieszczona w rowku części rdzeniowej wirnika i połączona z nią trwale za pomocą kleju. Spiralna wkładka jest wykonana korzystnie z drutu o przekroju okrągłym. Wewnątrz wirnika jest wykonany osiowy, przelotowy otwór, w którym jest umieszczona rurka, sztywno połączona z rdzeniem wirnika. W rurce jest wykonane wybranie do przeniesienia momentu obrotowego na wirnik.In the pump of the invention, the threaded inner sleeve of the stator and the core portion and the helical rotor insert are made of two different materials. The stator inner bushing is made of two different materials in terms of hardness and flexibility rigidly connected to each other, and the core part and the helical rotor insert are made of two different materials in terms of friction coefficient and wear resistance, and melting point and casting properties. The threaded inner sleeve of the stator is provided with a two-start thread and is made of two layers. The threaded inner layer is made of a material with a lower elasticity than the outer layer which blends into a flexible connecting part and an outer sleeve at its lower part. The core part of the rotor is made of a material with a low melting point, preferably in the range of 80 - 450 ° C and with good casting properties, preferably of a thermoplastic material, especially polyurethane, and the spiral insert is made of a wear-resistant material with a low coefficient of friction and high melting point, preferably a metal alloy. The helical insert slides radially in the helical groove of the rotor core portion and is bounded on both sides in an axial direction by the ends of the helical insert, which are bent toward the longitudinal axis of the rotor, preferably radially. In another embodiment, the helical insert is stationary in the core portion of the rotor, preferably partially flooded with the core mass. In yet another embodiment, the helical insert is positioned in the helical groove of the rotor core portion and secured therein at both ends thereof. In yet another further embodiment, the spiral insert is positioned in a groove of the core portion of the rotor and permanently connected thereto by an adhesive. The spiral insert is preferably made of wire with a circular cross section. Inside the rotor there is an axial through hole in which a tube is inserted, rigidly connected to the rotor core. A recess is made in the tube for transmitting the torque to the rotor.

W pompie według wynalazku uzyskuje się mały współczynnik tarcia pomiędzy wirnikiem wykonanym z tworzywa sztucznego, korzystnie z poliuretanu, a statorem, co wywołuje znacznie zmniejszenie momentu rozruchowego. Użycie materiału odpornego na ścieranie na budowę powierzchni śrubowej o największym promieniu pozwala na znaczne zwiększenie trwałości pompy.In the pump according to the invention, a low coefficient of friction between the rotor made of plastic, preferably polyurethane, and the stator is achieved, which causes a significant reduction in the starting torque. The use of abrasion-resistant material for the construction of the screw surface with the largest radius significantly extends the service life of the pump.

173 668173 668

Zastosowanie dwóch różnych, odpowiednio dobranych materiałów, na tuleję wewnętrzną statora zapewnia uzyskanie poprawy charakterystki pracy pompy w zakresie stosunku ciśnienia do wydajności tłoczenia pompy.The use of two different, appropriately selected materials for the internal stator sleeve improves the pump performance in terms of the ratio of pressure to pump delivery capacity.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wirnik ze spiralną wkładką umieszczoną w znanych rowkach suwliwie promieniowo z odgiętymi promieniowo końcami, fig. 2 - wirnik w widoku osiowym W pokazanym na fig. 1, fig. 3 - szczegół A na fig. 1 w większej skali, fig. 4 - wirnik ze spiralną wkładką zalaną masą rdzeniową, fig. 5 - wirnik ze spiralną wkładką umieszczoną w rowku, zamocowaną w nim na obu jej końcach, fig. 6 - widok osiowy w kierunku B pokazanym na fig. 5, fig. 7 - widok osiowy w kierunku C pokazanym na fig. 5, fig. 8 - szczegół D na fig. 5 w większej skali, fig. 9 - wirnik ze spiralną wkładką połączoną klejem z rdzeniem, fig. 10 szczegół E na fig. 9 w większej skali, a fig. 11 - stator w przekroju osiowym.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a rotor with a spiral insert placed in the known grooves sliding radially with radially bent ends, fig. 2 - the rotor in an axial view shown in fig. 1, fig. 3 - detail A in fig. 1 on a larger scale, fig. 4 - rotor with a helical insert flooded with core mass, fig. 5 - rotor with a helical insert placed in the groove, fitted in it at both ends, fig. 6 - axial view in the direction B shown in Fig. 5, Fig. 7 - axial view in the C direction shown in Fig. 5, Fig. 8 - detail D in Fig. 5 on a larger scale, Fig. 9 - impeller with a spiral insert glued to the core, Fig. 10 detail E in fig. 9 on a larger scale and fig. 11 an axial section of the stator.

Gwintowana tuleja wewnętrzna 9 statora 10 oraz część rdzeniowa 1 i spiralna wkładka 2 wirnika 8 są wykonane z dwóch różnych materiałów. Tuleja wewnętrzna 9 statora 10 jest wykonana z dwóch różnych materiałów pod względem twardości i elastyczności, sztywno ze sobą połączonych. Część rdzeniowa 1 i spiralna wkładka 2 wirnika 8 są wykonane z dwóch różnych materiałów pod względem współczynnika tarcia i odporności na ścieranie oraz temperatury topnienia i właściwości odlewniczych. Gwintowana tuleja wewnętrzna 9 statera 10, zaopatrzona w gwint dwuzwojowy, jest dwuwarstwowa, przy czym warstwa wewnętrzna 11 z gwintem jest wykonana z materiału o mniejszej elastyczności niż warstwa zewnętrzna 12 przechodząca w dolnej jej części w elastyczną część łącznikową 13 i w tuleję zewnętrzną 14.The threaded inner sleeve 9 of the stator 10 and the core portion 1 and the helical insert 2 of the rotor 8 are made of two different materials. The inner sleeve 9 of the stator 10 is made of two different materials in terms of hardness and flexibility, rigidly connected to each other. The core portion 1 and the helical insert 2 of the rotor 8 are made of two different materials with regard to the coefficient of friction and wear resistance, and the melting point and casting properties. The threaded inner sleeve 9 of the stater 10, provided with a double thread, is made of two layers, the threaded inner layer 11 is made of a material with less elasticity than the outer layer 12, which in its lower part turns into a flexible connecting part 13 and an outer sleeve 14.

Wirnik pompy jest utworzony z części rdzeniowej 1 w postaci zarysu śrubowego umieszczonego na zewnątrz cylindrycznego korpusu oraz ze spiralnej wkładki 2 umieszczonej na wierzchołku zarysu śrubowego części rdzeniowej 1 wirnika 8. Część rdzeniowa 1 i spiralna wkładka 2 są wykonane z dwóch różnych materiałów pod względem współczynników tarcia i odporności na ścieranie oraz temperatury topnienia i właściwości odlewniczych. Część rdzeniowa 1 wirnika 8 jest wykonana z materiału o niskiej temperaturze topnienia, korzystnie w zakresie 80 - 450°C i o dobrych właściwościach odlewniczych, korzystnie z materiału .termoplastycznego, zwłaszcza z poliuretanu, a spiralna wkładka 2 jest wykonana z materiału odpornego na ścieranie i o małym współczynniku tarcia oraz o wysokiej temperaturze topnienia, korzystnie ze stopu metalowego. Spiralna wkładka 2 jest umieszczona suwliwie w kierunku promieniowym w spiralnym rowku 3 części rdzeniowej 1 wirnika 8 i jest ograniczona dwustronnie w kierunku poosiowym odgiętymi w kierunku do osi wzdłużnej wirnika 8, korzystnie promieniowo, końcami 4 spiralnej wkładki 2.The pump impeller is formed of a core part 1 in the form of a helical profile placed outside the cylindrical body and a helical insert 2 placed at the apex of the helical profile of the core part 1 of the impeller 8. The core part 1 and the helical insert 2 are made of two different materials with respect to the coefficients of friction. and resistance to abrasion, as well as melting points and casting properties. The core part 1 of the rotor 8 is made of a material with a low melting point, preferably in the range of 80 - 450 ° C and with good casting properties, preferably of a thermoplastic material, especially polyurethane, and the spiral insert 2 is made of an abrasion-resistant and low-melting material. coefficient of friction and high melting point, preferably a metal alloy. The helical insert 2 slides radially in the helical groove 3 of the core part 1 of the rotor 8 and is bounded on both sides in an axial direction by the ends 4 of the helical insert 2 bent toward the longitudinal axis of the rotor 8, preferably radially.

W innym wykonaniu spiralna wkładka 2’ jest umieszczona nieruchomo w części rdzeniowej 1 wirnika 8, korzystnie częściowo zalana masą rdzeniową. W jeszcze innym wykonaniu spiralna wkładka 2” jest umieszczona w spiralnym rowku 3” części rdzeniowej 1 wirnika 8 i zamocowana w nim obu jej końcami 4”. W kolejnym wykonaniu spiralna wkładka 2”’ jest umieszczona w rowku 3’” części rdzeniowej 1 wirnika 8 i połączona z nią trwale za pomocą kleju 5. Spiralna wkładka 2, 2’, 2”, 2” ’, jest wykonana korzystnie z drutu o przekroju okrągłym. Wewnątrz wirnika 8 jest wykonany osiowy przelotowy otwór 6, w którym jest umieszczona rurka 7, sztywno połączona z rdzeniem 1 wirnika 8. W rurce 7 jest wykonane wybranie do przeniesienia momentu obrotowego na wirnik 8.In another embodiment, the spiral insert 2 'is placed stationary in the core portion 1 of the rotor 8, preferably partially filled with the core mass. In yet another embodiment, the insert 2 "helical is seated in the 3" helical groove of the core portion 1 of the rotor 8 and secured therein by both its 4 "ends. In a further embodiment, the spiral insert 2 "" is placed in the groove 3 "" of the core portion 1 of the rotor 8 and permanently connected to it by means of an adhesive 5. The spiral insert 2, 2 ', 2 ", 2" "is preferably made of a wire of circular section. Inside the rotor 8 there is an axial through hole 6 in which a tube 7 is inserted, rigidly connected to the rotor core 1 8. A recess is made in the tube 7 for transmitting the torque to the rotor 8.

173 668173 668

Fig.9.Fig. 9.

Fig.10.Fig.10.

173 668173 668

Fig. 4.Fig. 4.

Fig 3Fig 3

Fig.6.Fig. 6.

Fig.5.Fig 5.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. A single-screw pump formed of a stator and a rotor, the stator being formed as two flexible, coaxial sleeves, a smooth outer sleeve and a threaded inner sleeve with a two-threaded thread, and the impeller is formed by a core part in the form of a helical profile placed outside the cylindrical body and a helical insert placed at the top of the helical profile, characterized in that the threaded inner sleeve (9) of the stator (10) and the core part (1) and the helical insert (2) of the rotor (8) are made of two different materials, the the inner (9) of the stator (10) is made of two different materials in terms of hardness and flexibility rigidly connected to each other, and the core part (1) and the helical insert (2) of the rotor (8) are made of two different materials with respect to the coefficient of friction and resistance to abrasion, as well as melting points and casting properties.

2. The pump according to claim The threaded inner sleeve (9) of the stator (10), provided with a double thread, is made of two layers, the threaded inner layer (11) being made of a material with less flexibility than the outer layer (12) passing in the lower its parts into a flexible connecting part (13) and into an outer sleeve (14).

3. Pump according to claim A material according to claim 1, characterized in that the core part (1) of the rotor (8) is made of a material with a low melting point, preferably in the range of 80-450 ° C, with good casting properties, preferably of a thermoplastic material, especially polyurethane, and a spiral insert ( 2) it is made of an abrasion-resistant material with a low coefficient of friction and a high melting point, preferably a metal alloy.

4. The pump according to claim The rotor as claimed in claim 1, characterized in that the helical insert (2) slid radially in the helical groove (3) of the core part (1) of the rotor (8) is delimited on both sides in the axial direction with the ends bent towards the longitudinal axis of the rotor, preferably radially, (4) spiral insert (2).

5. The pump according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the spiral insert (2 ') is fixed in the core part (1) of the rotor (8), preferably partially filled with the core mass.

6. Pump according to claim The rotor (8) as claimed in claim 1, characterized in that the helical insert (2 ") is seated in the helical groove (3") of the core portion (1) of the rotor (8) and secured therein by both its ends (4 ").

7. Pump according to claim The rotor (8) as claimed in claim 1 or 3, characterized in that the spiral insert (2 "") is seated in a groove (3 "") of the core portion (1) of the rotor (8) and fixed to it by an adhesive.

8. The pump according to claim 3. The spiral insert (2, 2 ", 2", 2 "") is preferably made of wire with a circular cross section.

9. Pump according to claim 6. The method of claim 1, characterized in that an axial through hole (6) is provided inside the rotor (8).

10. Pump according to claim A tube (7) rigidly connected to the core (1) of the rotor (8) is provided in the opening (6).

11. The pump according to claim A recess as claimed in claim 10, characterized in that a recess is provided in the tube (7) for transmitting the torque to the rotor (8).

12. The pump according to claim 11. The rotor (8) is disposed at the end of the shaft of the drive motor.

* * *

173 668