RU2265139C1

RU2265139C1 - Single-screw pump

Info

Publication number: RU2265139C1
Application number: RU2004115897/06A
Authority: RU
Inventors: А.А. Анферов (RU); А.А. Анферов; М.И. Бурнышев (RU); М.И. Бурнышев; П.Т. Гачегов (RU); П.Т. Гачегов
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-11-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; construction, petrochemical, food and other industries.

SUBSTANCE: invention can be used in single-screw pump units intended for handling different mixes. Proposed single-screw pump rotor in form of single-start screw whose round cross-section is displaced relative to axis of screw through values of eccentricity, stator provided with two-start screw surface whose cross-section if formed by two semicircles connected by lines, drive shaft connected with rotor. Hoses are installed between rotor and inner surface of stator. Ends of hoses are secured before inlet of stator and at outlet of stator. Length of larger axis of cross-section of stator channel is equal to Dp+4ε+4δ where Dp is diameter of cross-section of rotor; ε is eccentricity of rotor; δ is thickness of hose wall. Use of hoses in single-screw pump makes it possible to increase reliability of pump owing to prevention of contact of handled medium and mechanical part of pump.

EFFECT: improved reliability of pump.

2 dwg

Description

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.The invention relates to mechanical engineering, in particular to single-screw pumps, and can be used in the construction of single-screw pumps designed for pumping various compositions in the construction, petrochemical, food and other industries.

Известен одновинтовой насос, содержащий корпус с гнездами для подсоединения всасывающего и напорного трубопроводов, внутри корпуса в эластичном шланге помещен ротор, выполненный из пластин, которые совершают поступательные перемещения от воздействия вращающегося винта (ротора).A single-screw pump is known, comprising a housing with sockets for connecting the suction and pressure pipes, a rotor made of plates that translate from the action of a rotating screw (rotor) is placed inside the housing in an elastic hose.

Перекачивание жидкости происходит благодаря образующимся между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью шланга замкнутым перемещающимся полостям, создающим движение потока с определенным напором и подачей. (В.В.Буренин, «Конструкции винтовых насосов» ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1990 г., стр.9-11, а.с. № 1321918, МКИ F 04 C 1/16, 1987 г.).Liquid pumping occurs due to closed moving cavities formed between the inner surface of the housing and the outer surface of the hose, creating a flow movement with a certain pressure and flow. (VV Burenin, “Designs of screw pumps” TsINTIHIMNEFTEMASH, M., 1990, pp. 9-11, AS No. 1321918, MKI F 04 C 1/16, 1987).

Недостатком известного насоса является то, что перекачиваемая среда, контактируя с элементами конструкции (корпус с крышками и трубопроводы), образует на их поверхностях продукты взаимодействия, наличие которых снижает качество перекачиваемой среды.A disadvantage of the known pump is that the pumped medium, in contact with structural elements (housing with covers and pipelines), forms interaction products on their surfaces, the presence of which reduces the quality of the pumped medium.

Известен насос объемного типа, содержащий гибкий шланг, установленный в корпусе и взаимодействующий с ротором, выполненным в виде однозаходного винта, связанным с приводным устройством, опорный элемент в виде гибкой замкнутой ленты, несущие ролики, один из которых является ведущим, приводное устройство с планетарным механизмом, солнечное колесо которого, взаимодействующее с сателлитами, неподвижно закреплено в корпусе, а на водиле установлены с возможностью относительного вращения ротор и несущие ролики, причем ведущий ролик и ротор жестко связаны с сателлитами, а ротор при этом вращается в подшипниках вокруг своей оси (см. а.с. № 731048 МКИ F 04 В 43/12, 1980 г.).A well-known volumetric pump containing a flexible hose mounted in the housing and interacting with a rotor made in the form of a single-screw, connected to a drive device, a support element in the form of a flexible closed tape, bearing rollers, one of which is the lead, the drive device with a planetary mechanism the sun wheel of which interacting with the satellites is fixedly mounted in the housing, and the rotor and the bearing rollers are mounted with the possibility of relative rotation on the carrier, the drive roller and the rotor being They are closely connected with satellites, while the rotor rotates in bearings around its axis (see AS No. 731048 MKI F 04 B 43/12, 1980).

Известный насос исключает контакт перекачиваемой среды с конструкционными элементами насоса (кроме шланга с наконечниками), но недостатком его является сложность конструкции.The known pump eliminates the contact of the pumped medium with the structural elements of the pump (except for the hose with lugs), but its drawback is the design complexity.

Известен одновинтовой насос, включающий ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, и ведущий вал, соединенный с ротором (см. патент России № 2131538, F 04 С 2/107, 1999 г.). Данное техническое решение принято за прототип.A single-screw pump is known that includes a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset by the eccentricity from the axis of the screw, a stator having a double-start screw surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by lines, and a drive shaft connected to the rotor (see Russian patent No. 2131538, F 04 C 2/107, 1999). This technical solution is taken as a prototype.

Недостатком вышеуказанного насоса является то, что материалы, из которых выполняются ротор, вал, статор, трубопроводы, не могут быть одинаково стойкими к воздействию перекачиваемой среды, что снижает его надежность.The disadvantage of the above pump is that the materials from which the rotor, shaft, stator, pipelines are made cannot be equally resistant to the influence of the pumped medium, which reduces its reliability.

Технической задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение надежности насоса за счет исключения контакта перекачиваемой среды с механической частью насоса.An object of the invention is to eliminate this drawback, namely increasing the reliability of the pump by eliminating contact of the pumped medium with the mechanical part of the pump.

Технический результат достигается тем, что в одновинтовом насосе, содержащем ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, ведущий вал, соединенный с ротором, между ротором и внутренней поверхностью статора установлены шланги, концы которых закреплены перед входом в статор и на выходе из него, при этом длина большой оси поперечного сечения канала статора выполнена равнойThe technical result is achieved by the fact that in a single-screw pump containing a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset from the axis of the screw by the amount of eccentricity, a stator having a double-start screw surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by lines, a drive shaft connected with a rotor, hoses are installed between the rotor and the inner surface of the stator, the ends of which are fixed before the entrance to the stator and at the exit from it, the length of which is large the cross section of the stator is made equal to the channel

Dp+4ε+4δ, гдеDp + 4ε + 4δ, where

Dp - диаметр поперечного сечения ротора;Dp is the diameter of the cross section of the rotor;

ε - эксцентриситет ротора;ε is the eccentricity of the rotor;

δ - толщина стенки шланга.δ is the wall thickness of the hose.

Полости насоса перед статором и на выходе из него могут быть соединены каналом и заполнены жидкостью.The pump cavities in front of and at the outlet of the stator can be connected by a channel and filled with liquid.

На фиг.1 представлен общий вид насоса.Figure 1 presents a General view of the pump.

На фиг.2 представлен поперечный разрез.Figure 2 presents a cross section.

Одновинтовой насос включает в себя ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2, размещенный между корпусом 3 и насадком 4. Ротор 1, например, через торсионный вал 5 соединен с ведущим валом 6.A single-screw pump includes a rotor 1 in the form of a single-start screw, a stator 2 located between the housing 3 and the nozzle 4. The rotor 1, for example, is connected to the drive shaft 6 through a torsion shaft 5.

Винтовые поверхности ротора 1 и статора 2 имеют одинаковое направление. Ротор 1 имеет однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение, нормальное оси ротора 1, является кругом диаметра Dp, центр которого смещен относительно оси ротора на величину эксцентриситета ε. Центры поперечных сечений ротора 1 образуют винтовую линию с шагом t. Статор 2 имеет двухзаходную поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными прямыми линиями. Повороту контура статора 2 на угол 2π соответствует осевое перемещение на величину хода его винтовой поверхности Т=2t.The screw surfaces of the rotor 1 and stator 2 have the same direction. The rotor 1 has a single start screw working surface, each section normal to the axis of the rotor 1 is a circle of diameter Dp, the center of which is offset from the rotor axis by the amount of eccentricity ε. The centers of the cross sections of the rotor 1 form a helix with a step t. The stator 2 has a two-way surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by straight lines. The rotation of the stator contour 2 by an angle 2π corresponds to axial displacement by the value of the stroke of its helical surface T = 2t.

Между ротором 1 и внутренней поверхностью статора 2 размещены шланги 7, концы которых закреплены на патрубках 8 перед входом в статор 2, а к концам шлангов на выходе из него могут быть подсоединены расходные трубопроводы 9. Расходные трубопроводы 9 могут закрепляться на насадке 4.Between the rotor 1 and the inner surface of the stator 2 there are hoses 7, the ends of which are fixed on the nozzles 8 in front of the entrance to the stator 2, and consumable pipelines 9 can be connected to the ends of the hoses 9. Consumable pipelines 9 can be fixed on the nozzle 4.

Профиль нормального сечения статора 2 образован полуокружностями радиуса Rp ротора 1 и прямыми участками длиной 4ε+4δ, где ε - эксцентриситет ротора 1, δ - толщина стенки шланга 7.The profile of the normal cross section of the stator 2 is formed by semicircles of radius Rp of the rotor 1 and straight sections of length 4ε + 4δ, where ε is the eccentricity of the rotor 1, δ is the wall thickness of the hose 7.

Длина Б большой оси сечения статора 2 выполнена равной 2Rp+4ε+4δ, гдеThe length B of the major axis of the cross section of the stator 2 is equal to 2Rp + 4ε + 4δ, where

Rp - радиус полуокружности ротора 1;Rp is the radius of the semicircle of the rotor 1;

ε -эксцентриситет ротора 1;ε is the eccentricity of the rotor 1;

δ - толщина стенки шланга 7.δ is the wall thickness of the hose 7.

Одновинтовой насос работает следующим образом. При вращении ротор 1 осуществляет планетарное движение внутри статора 2, складывающееся из вращения поперечных сечений ротора 1 вокруг оси ротора O₁ и вращения оси ротора O₁ вокруг оси О насоса (оси статора 2). При этом ось ротора 1 O₁ описывает окружность радиусом, равным ε, а круглые поперечные сечения ротора 1 осуществляют возвратно-поступательные движения вдоль оси ОО₁, перемещаясь из верхнего крайнего положения в нижнее и обратно. Величина этого перемещения равна 4ε. Ротор 1 при своем поперечном перемещении вдоль оси ОО₁ контактирует с поверхностью статора 2 и с наружными поверхностями шлангов 7, при этом шланги 7 при крайних положениях ротора 1 пережимаются полностью до размера, равного двум толщинам стенки шланга 7.Single screw pump operates as follows. During rotation, the rotor 1 carries out planetary motion inside the stator 2, consisting of the rotation of the cross sections of the rotor 1 around the axis of the rotor O ₁ and the rotation of the axis of the rotor O ₁ around the axis O of the pump (axis of the stator 2). Moreover, the axis of the rotor 1 O ₁ describes a circle with a radius equal to ε, and the circular cross sections of the rotor 1 perform reciprocating movements along the axis OO ₁ , moving from the upper end position to the lower and back. The magnitude of this displacement is 4ε. The rotor 1 during its transverse movement along the axis OO _{1 is} in contact with the surface of the stator 2 and with the outer surfaces of the hoses 7, while the hoses 7 at the extreme positions of the rotor 1 are fully compressed to a size equal to two wall thicknesses of the hose 7.

В процессе работы насоса перекачиваемая среда заполняет свободное пространство внутри шлангов с внутренним диаметром d, герметически изолированное от элементов насоса (ротора 1, статора 2) и по причине непрерывного перемещения зоны обжатия шланга 7 ротором 1 вдоль оси насоса транспортируется от патрубков 8 в сторону трубопроводов 9.During the operation of the pump, the pumped medium fills the free space inside the hoses with an inner diameter d, hermetically isolated from the pump elements (rotor 1, stator 2) and due to the continuous movement of the compression zone of the hose 7 by the rotor 1 along the pump axis, it is transported from the nozzles 8 towards the pipelines 9 .

За один оборот ротора 1 винтовой насос, попеременно обжимая шланги 7, вытесняет среду с расчетным объемом, равным πd²Т/4, где d - внутренний диаметр шланга, Т - шаг статора 2. Насос при этом может создавать избыточное давление, пропорциональное количеству шагов Т статора 2, при этом в шлангах одновременно могут быть разные среды.For one revolution of the rotor 1, the screw pump, alternately squeezing the hoses 7, displaces the medium with a design volume equal to πd ² T / 4, where d is the inner diameter of the hose, T is the stator step 2. In this case, the pump can create an excess pressure proportional to the number of steps T of the stator 2, while in the hoses at the same time there may be different environments.

Таким образом, при перекачивании среды исключается контакт с элементами насоса (кроме трубопроводов), повышается надежность насоса.Thus, when pumping the medium, contact with pump elements (except pipelines) is excluded, and pump reliability is increased.

Claims

A single-screw pump containing a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset by the eccentricity from the axis of rotation of the screw, a stator having a double-screw surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by lines, a drive shaft connected to the rotor, characterized in that hoses are installed between the rotor and the inner surface of the stator, the ends of which are fixed before the entrance to the stator and at the exit from it, while the length of the major axis is transverse the cross section of the stator channel is made equal

Dp + 4ε + 4δ,

where Dp is the diameter of the cross section of the rotor;

ε is the eccentricity of the rotor;

δ is the wall thickness of the hose.