RU2099603C1

RU2099603C1 - Axial-mixed-flow inclined archimedean screw pump

Info

Publication number: RU2099603C1
Application number: RU95100653A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Кудеяров; А.С. Шаранов; С.В. Кудеяров
Original assignee: Кудеяров Владимир Николаевич
Priority date: 1995-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1997-12-20
Also published as: RU95100653A

Abstract

FIELD: manufacture of pumps. SUBSTANCE: pump has housing 1 with supply branch pipe 2 and discharge branch pipe 3, screw wheel 6 with helical blades 7 and bush 8 secured on shaft 5; bush 8 forms unloading chamber 10 together with discharge branch pipe 3. Screw wheel is made on outer surface described by blades during rotation in form of cylindrical section 13 at inlet 11 and cylindrical section 14 at outlet 15 and taper section 16 connecting cylindrical sections 13 and 14 at inlet 11 and outlet 15. Housing 1 is provided with cylindrical section 18 at inlet 11 and cylindrical section 18 at outlet 15, as well as with taper section 19 interconnecting sections 17 and 18. Helical blades 7 have variable pitch; inlet 20 and discharge branch pipe 3 are axial. Diameter of seal 9 on bush 8 is equal to 0.9-1.1 of outer diameter of helical blades 7 at inlet 11. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в системах водоснабжения, в нефтехимической, атомной и других отраслях промышленности при перекачке жидкостей насосами с повышенными антикавитационными и энергетическими качествами. The invention relates to the field of pump engineering and can be used in water supply systems, in the petrochemical, nuclear and other industries when pumping liquids with pumps with enhanced anti-cavitation and energy qualities.

Известен шнековый насос, содержащий корпус с подводом и отводом и закрепленное на валу шнековое колесо с уменьшающимся наружным диаметром, с винтовыми лопатками и втулкой, примыкающей к отводу. (Б.В.Овсянников. Б.И.Боровский. "Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей". М. Машиностроение, 1979, с.213-214, рис.3.63). A known screw pump comprising a housing with inlet and outlet and a screw wheel mounted on the shaft with a decreasing outer diameter, with screw blades and a sleeve adjacent to the outlet. (B.V. Ovsyannikov. B.I. Borovsky. "Theory and calculation of power units for liquid-propellant rocket engines." M. Mechanical Engineering, 1979, pp. 213-214, Fig. 3.63).

Недостатком известного насоса является уменьшающийся наружный диаметр шнекового колеса, приводящий к уменьшению его напора. A disadvantage of the known pump is the decreasing outer diameter of the screw wheel, leading to a decrease in its pressure.

Известен лопастной насос, содержащий корпус с подводом и отводом и закрепленное на валу шнековое колесо с винтовыми лопатками и втулкой, примыкающей к отводу через уплотнение и образующий с отводом разгрузочную камеру с перепускными каналами, колесо выполнено на наружной поверхности, очерчиваемой лопатками при вращении на входе в виде цилиндрического участка, подвод выполнен на его внутренней поверхности на входе с цилиндрическим участком, обращенным к цилиндрическому участку колеса, и состоит из двух составных частей, состыкованных друг с другом через уплотнение (а.с. СССР N 699230, кл. F 04 D 3/02, 1979). A vane pump is known, comprising a housing with inlet and outlet and a screw wheel mounted on the shaft with screw blades and a sleeve adjacent to the outlet through the seal and forming a discharge chamber with bypass channels with the outlet, the wheel is made on the outer surface, outlined by the vanes during rotation at the inlet in the form of a cylindrical section, the inlet is made on its inner surface at the inlet with a cylindrical section facing the cylindrical section of the wheel, and consists of two components joined to a friend with a friend through a seal (AS USSR N 699230, class F 04 D 3/02, 1979).

Недостатком известного насоса является то, что в нем из-за постоянства наружного диаметра шнекового колеса не обеспечиваются оптимальные условия течения жидкости на входе и выходе и поэтому не достигаются одновременно максимально возможные антикавитационные и энергетические качества насоса. A disadvantage of the known pump is that, due to the constancy of the outer diameter of the screw wheel, it does not provide optimal conditions for fluid flow at the inlet and outlet, and therefore, the maximum possible anti-cavitation and energy qualities of the pump are not achieved at the same time.

В целом, для шнековых насосов известно, что они обладают самыми высокими антикавитационными качествами и недостаточно высокими энергетическими качествами, что ограничивает область их применения в насосостроении. In general, it is known for screw pumps that they have the highest anticavitation qualities and insufficiently high energy qualities, which limits the scope of their application in pump engineering.

В основу изобретения поставлена задача создания оседиагонального шнекового насоса, в котором за счет выполнения шнекового колеса на наружной поверхности с цилиндрическими и коническими участками, лопаток с переменным шагом, а входа в отвод осевым обеспечивается повышение энергетических качеств, т.е. КПД и напора насоса при сохранении высоких антикавитационных качеств. The basis of the invention is the task of creating an axial-diagonal screw pump, in which due to the execution of a screw wheel on the outer surface with cylindrical and conical sections, the blades with a variable pitch, and the entrance to the axial tap provides an increase in energy qualities, i.e. Efficiency and pressure of the pump while maintaining high anti-cavitation qualities.

Выполнение колеса на наружной поверхности, очерчиваемой лопатками при вращении на выходе в виде цилиндрического участка и конического участка, соединяющего цилиндрические участки на входе и выходе, выполнение корпуса с цилиндрическим участком на выходе на внутренней поверхности и коническим участком, соединяющим цилиндрические участки на входе и выходе, выполнение лопаток с переменным шагом, а входа в отвод осевым позволяет повысить напор, создаваемый насосом, за счет увеличения окружной скорости потока жидкости при увеличивающемся наружном диаметре (для конического участка), цилиндрический участок на выходе позволяет организовать осевое направление потока на выходе из шнекового колеса, а переменный шаг лопаток на цилиндрических и конических участках позволяет обеспечить повышение напора в шнековом колесе с минимальными гидравлическими потерями, что также повышает и коэффициент полезного действия насоса при сохранении высоких антикавитационных качеств. The implementation of the wheel on the outer surface, outlined by the blades during rotation at the exit in the form of a cylindrical section and a conical section connecting the cylindrical sections at the inlet and outlet, the execution of the housing with a cylindrical section at the outlet on the inner surface and a conical section connecting the cylindrical sections at the inlet and outlet, the execution of the blades with a variable pitch, and the axial entry into the tap allows you to increase the pressure created by the pump by increasing the peripheral velocity of the fluid flow with increasing outside diameter (for the conical section), the cylindrical section at the outlet allows you to organize the axial direction of flow at the exit of the screw wheel, and the variable pitch of the blades on the cylindrical and conical sections allows you to increase the pressure in the screw wheel with minimal hydraulic losses, which also increases the coefficient of useful pump action while maintaining high anti-cavitation qualities.

Выполнение уплотнения на втулке на диаметре, составляющем 0,9-1,1 от наружного диаметра лопаток на входе, позволяет уменьшить утечки жидкости, что повышает КПД и напор. The seal on the sleeve at a diameter of 0.9-1.1 from the outer diameter of the blades at the inlet, allows to reduce fluid leakage, which increases the efficiency and pressure.

Целесообразно снабжать оседиагональный шнековый насос бандажом, закрепленным на наружной поверхности колеса. It is advisable to equip the osediagonal screw pump with a bandage fixed to the outer surface of the wheel.

Снабжение оседиагонального шнекового насоса бандажом, закрепленным на наружной поверхности колеса, за счет уменьшения зазора позволяет снизить гидравлические потери, связанные с вихреобразованием при перетекании потока с напорной стороны лопаток на всасывающую сторону. Providing an axial diagonal screw pump with a bandage fixed on the outer surface of the wheel, by reducing the clearance, reduces hydraulic losses associated with vortex formation when the flow flows from the pressure side of the blades to the suction side.

Целесообразно бандаж закреплять на цилиндрических участках на входе и выходе с выполненным на нем уплотнением на входе. It is advisable to fix the bandage on cylindrical sections at the inlet and outlet with a seal made on it at the inlet.

Закрепление бандажа на цилиндрических участках на входе и выходе с установленным на нем уплотнением на входе позволяет снизить механические потери за счет трения бандажа о жидкость (меньшая площадь трения) и снизить утечки жидкости с выхода на вход за счет установки уплотнения на входе. Fixing the bandage on cylindrical sections at the inlet and outlet with a seal installed on it at the inlet allows to reduce mechanical losses due to friction of the bandage on the liquid (smaller friction area) and to reduce leakage of liquid from the outlet to the entrance by installing a seal at the inlet.

На фиг.1 изображен продольный разрез насоса; на фиг.2 вид шнекового колеса с бандажом. Figure 1 shows a longitudinal section of a pump; figure 2 view of a screw wheel with a bandage.

Оседиагональный шнековый насос содержит корпус 1, включающий подвод 2 и отвод 3, состыкованные друг с другом через уплотнение 4 и закрепленное на валу 5 шнековое колесо 6 с винтовыми лопатками 7 и втулкой 8, примыкающей к отводу 3 через уплотнение 9 и образующий с отводом 3 разгрузочную камеру 10, сообщенную с входом 11 шнекового колеса 6 посредством перепускных каналов 12. Шнековое колесо 6 выполнено на наружной поверхности, очерчиваемой лопатками при вращении на входе 11 в виде цилиндрического участка 13 и цилиндрического участка 14 на выходе 15 и конического участка 16, соединяющего цилиндрические участки 13 и 14 на входе 11 и выходе 15. Корпус 1 выполнен на внутренней поверхности на входе 11 с цилиндрическим участком 17, обращенным к цилиндрическому участку 13 на входе 11 шнекового колеса 6, а также цилиндрическим участком 18 на выходе 15 на внутренней поверхности и коническим 19, соединяющим цилиндрические участки 17 и 18 на выходе 11 и выходе 15. Винтовые лопатки 7 выполнены с переменным шагом, вход 20 в отвод 3 выполнен осевым. Уплотнение 9 на втулке 8 выполнено на диаметре, составляющем 0,8-1,1 от наружного диаметра винтовых лопаток 7 на входе 11. Насос может быть снабжен бандажом 21, закрепленным на наружной поверхности шнекового колеса 6. Также бандаж 21 может быть закреплен на цилиндрических участках 13 и 14 на входе 11 и выходе 15 с выполненным на нем уплотнением 22 на входе 11. The Osediagonal screw pump contains a housing 1, including an inlet 2 and an outlet 3, joined to each other through a seal 4 and a screw wheel 6 fixed to the shaft 5 with screw blades 7 and a sleeve 8 adjacent to the outlet 3 through the seal 9 and forming an unloading outlet 3 a chamber 10 in communication with the input 11 of the screw wheel 6 bypass channels 12. The screw wheel 6 is made on the outer surface, outlined by the blades when rotating at the input 11 in the form of a cylindrical section 13 and a cylindrical section 14 at the exit 15 and the horses section 16 connecting the cylindrical sections 13 and 14 at the inlet 11 and the outlet 15. The housing 1 is made on the inner surface at the inlet 11 with a cylindrical section 17 facing the cylindrical section 13 at the inlet 11 of the screw wheel 6, as well as the cylindrical section 18 at the exit 15 on the inner surface and conical 19 connecting the cylindrical sections 17 and 18 at the outlet 11 and the outlet 15. The screw blades 7 are made with a variable pitch, the input 20 to the outlet 3 is made axial. The seal 9 on the sleeve 8 is made on a diameter of 0.8-1.1 from the outer diameter of the screw blades 7 at the inlet 11. The pump may be provided with a bandage 21 mounted on the outer surface of the screw wheel 6. Also, the bandage 21 can be mounted on cylindrical sections 13 and 14 at the inlet 11 and outlet 15 with a seal 22 made thereon at the inlet 11.

Насос работает следующим образом. Шнековое колесо 6 с валом 5 приводится во вращение (например электродвигателем) и перемещает перекачиваемую жидкость из подвода 2 в отвод 3. The pump operates as follows. The screw wheel 6 with the shaft 5 is driven into rotation (for example by an electric motor) and moves the pumped liquid from the inlet 2 to the outlet 3.

Жидкость, обтекая лопатки и перемещаясь с меньшего диаметра на входе 11 шнекового колеса 6 на больший диаметр на выходе 15, повышает свой напор за счет увеличения окружной скорости потока жидкости при увеличивающемся наружном диаметре. Цилиндрический участок 14 на выходе 15 позволяет организовать осевое направление потока жидкости на выходе 15 из шнекового колеса 6, переменный шаг винтовых лопаток 7 на цилиндрических и конических участках 13, 14 и 16 позволяет обеспечить повышение напора в шнековом колесе 6 с минимальными гидравлическими потерями, что также повышает и КПД насоса. The fluid flowing around the blades and moving from a smaller diameter at the inlet 11 of the screw wheel 6 to a larger diameter at the outlet 15 increases its pressure due to an increase in the peripheral velocity of the fluid flow with an increasing outer diameter. The cylindrical section 14 at the exit 15 allows you to organize the axial direction of fluid flow at the exit 15 of the auger wheel 6, the variable pitch of the screw blades 7 on the cylindrical and conical sections 13, 14 and 16 allows you to increase the pressure in the auger wheel 6 with minimal hydraulic losses, which also increases the efficiency of the pump.

Выполнение уплотнения 9 на втулке 8 на диаметре, составляющем 0,8 1,1 от наружного диаметра винтовых лопаток 7 на входе 11, позволяет уменьшить утечки жидкости, что повышает КПД и напор насоса. The implementation of the seal 9 on the sleeve 8 at a diameter of 0.8 1.1 from the outer diameter of the screw blades 7 at the inlet 11, reduces fluid leakage, which increases the efficiency and pressure of the pump.

Снабжение насоса бандажом 21, закрепленным на наружной поверхности шнекового колеса 6 на цилиндрических участках 13 и 14 на входе 11 и выходе 15 с выполненным на бандаже 21 уплотнением 22 на выходе 11, позволяет снизить гидравлические потери, связанные с вихреобразованием и утечками жидкости при перетекании потока с выхода насоса на вход, и снизить механические потери за счет меньшей площади трения бандажа 21 о жидкость. The supply of the pump with a bandage 21, mounted on the outer surface of the screw wheel 6 on the cylindrical sections 13 and 14 at the inlet 11 and outlet 15 with a seal 22 made at the bandage 21 at the outlet 11, allows to reduce hydraulic losses associated with vortex formation and fluid leakage during flow overflow with the output of the pump at the entrance, and to reduce mechanical losses due to the smaller friction area of the bandage 21 about the liquid.

Пример применения насоса
Производительность, Q=150 м³/час;
Напор, H=40 м;
Допустимая высота всасывания, H_всс=9 м;
Скорость вращения вала, n=2910 об/мин;
КПД, n=0,70;
Наружный диаметр лопаток на входе, D 1 н=150 мм;
Диаметр уплотнения на втулке, D2у=150 мм.Pump application example
Productivity, Q = 150 m ³ / hour;
Head, H = 40 m;
Permissible suction height, H _sun with = 9 m;
The speed of rotation of the shaft, n = 2910 rpm;
Efficiency, n = 0.70;
The outer diameter of the blades at the inlet, D 1 n = 150 mm;
The diameter of the seal on the sleeve, D2y = 150 mm.

Насос готовится к серийному производству. The pump is preparing for serial production.

Claims

1. An axial-diagonal screw pump, comprising a housing including an inlet and outlet, docked to each other through a seal, and a screw wheel fixed to the shaft with screw blades and a sleeve adjacent to the outlet through the seal and forming a discharge chamber with bypass channels with the outlet, the outer the surface of the input and output sections of the wheel, outlined by the blades during its rotation, are made cylindrical, as well as the inner surface of the supply facing the inlet section of the wheel, characterized in that the outer surface of the middle part of the wheel, which communicates the input and output sections and is delineated by the blades during rotation of the wheel, is made conical, increasing in diameter from the input part of the wheel to the output, while the inner surface of the casing facing the output part of the wheel is cylindrical, and facing the middle the conical section, the blades are made with a variable pitch, the entrance to the tap is axial, and the seal on the sleeve is made at a diameter of 0.9 1.1 from the outer diameter of the blades at the inlet.

2. The pump according to claim 1, characterized in that it is provided with a bandage mounted on the outer surface of the wheel.

3. The pump according to claim 2, characterized in that the bandage is fixed on cylindrical sections at the inlet and outlet with a seal made on it at the inlet.