RU2324074C1

RU2324074C1 - Single-screw pump

Info

Publication number: RU2324074C1
Application number: RU2006128561/06A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Александрович Анферов (RU); Аркадий Александрович Анферов; Михаил Иванович Бурнышев (RU); Михаил Иванович Бурнышев; Зо Ивановна Еременко (RU); Зоя Ивановна Еременко
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-05-10
Also published as: RU2006128561A

Abstract

FIELD: engineering industry; single-screw pumps.

SUBSTANCE: in single-screw pump, which includes rotor in a form of a single-threaded screw with its annular cross-section displaced to the amount of eccentricity relating to the screw axis, and stator having a double-threaded surface with its cross-section formed by two semi-circumferences joined with lines, and drive-shaft connected to rotor, axis of which is at any moment displaced to the amount of eccentricity, relating drive-shaft; on the butt-ends of both rotor and of drive-shaft there are fastened two half-couplings with a tongue being eccentrically situated on each of them and made parallel to the longitudinal axis. At that, tongues are connected between each other by means of a connecting rod, there are two tongues on each half-coupling, which are located diametrally opposite to each other, and between the half-coupling there is a plate with two tongues on each side of it, at that, the tongues on the half-couplings and on the plate are pairwise connected by means of pull rods.

EFFECT: drive energy loss decrease; pump reliability and efficiency increase.

6 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 областях 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 ротор в виде однозаходного винта, статор из эластичного материала, имеющий двухзаходную винтовую поверхность (патент ФРГ №2017620, F04C 2/107, 1981 г.).Known single-screw pump containing a rotor in the form of a single-start screw, a stator made of elastic material having a double-start screw surface (German patent No. 20177620, F04C 2/107, 1981).

Известен одновинтовой насос, содержащий 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, при этом ось ротора в любой момент смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а на торцах ротора и ведущего вала закреплены две полумуфты с шипом, эксцентрично расположенным на каждой из них и выполненным параллельно продольной оси, при этом шипы соединены между собой тягой.Known 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-screw surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by lines, and a drive shaft connected to the rotor, the rotor axis at any moment is shifted relative to the axis of the drive shaft by the amount of eccentricity, and at the ends of the rotor and drive shaft are fixed two coupling halves with a spike, eccentrically located on each of them and made parallel to the longitudinal axis, while the spikes are interconnected by a thrust.

В известном одновинтовом насосе муфта привода ротора может содержать полумуфты с размещенными по торцам шипами, закрепленные на торцах ротора и ведущего вала, при этом ось ротора в любой момент может быть смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а между шипами может быть помещена упругая тяга, концы которой жестко закреплены в шипах (патент Росс. 2195581 от 27.12.02).In the known single-rotor pump, the rotor drive clutch may comprise half-couplings with spikes located at the ends, fixed to the ends of the rotor and the drive shaft, while the rotor axis can be offset relative to the axis of the drive shaft by the amount of eccentricity, and an elastic rod can be placed between the spikes , the ends of which are rigidly fixed in spikes (patent Ross. 2195581 from 12.27.02).

Данное техническое решение принято (выбрано) за прототип.This technical solution is made (selected) for the prototype.

Недостатком известного одновинтового насоса является то, что ротор вращается с переменной угловой скоростью из-за изменения плеча приложения силы крутящего момента от одной полумуфты к другой. В результате снижается коэффициент полезного действия насоса.A disadvantage of the known single-screw pump is that the rotor rotates with a variable angular speed due to a change in the shoulder of the application of torque force from one coupling half to another. As a result, the efficiency of the pump is reduced.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение потерь энергии привода насоса, повышение КПД, а также повышение его надежности.The technical task of the invention is to reduce the energy loss of the pump drive, increasing efficiency, as well as increasing its reliability.

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 поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, и ведущий вал, соединенный с ротором, ось которого в любой момент смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а на торцах ротора и ведущего вала закреплены две полумуфты с шипом, эксцентрично расположенным на каждой из них и выполненным параллельно продольной оси, при этом шипы соединены тягой, на полумуфтах выполнено по два шипа, диаметрально противоположно расположенных, между полумуфтами помещена пластина, с обеих сторон которой также размещены шипы по паре с каждой стороны, при этом шипы на полумуфтах и пластине попарно соединены тягами.The technical result is achieved in 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 by the eccentricity from the axis of the screw, a stator having a double-start surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by lines, and a drive shaft connected with a rotor, the axis of which at any moment is offset relative to the axis of the drive shaft by the amount of eccentricity, and at the ends of the rotor and drive shaft are fixed two coupling halves with a spike, ecc locally located on each of them and made parallel to the longitudinal axis, while the studs are connected by a thrust, two studs are made on the coupling halves, diametrically opposed, a plate is placed between the coupling halves, on both sides of which there are also studs on a pair on each side, while the studs on the coupling halves and the plate are pairwise connected by rods.

В муфте привода ротора одновинтового насоса тяги от шипов одной полумуфты могут быть соединены с парой шипов пластины, оси которых не совпадают с осями шипов пластины на обратной стороне, при этом тяги шипов, расположенных с одной стороны пластины, не совпадают по направлению вращения муфты с тягами другой стороны пластины.In the rotor clutch of a single-screw pump, the thrusts from the spikes of one half-coupling can be connected to a pair of plate spikes, the axes of which do not coincide with the axes of the plate spikes on the reverse side, while the thrusts of the spikes located on one side of the plate do not coincide in the direction of rotation of the coupling with the rods the other side of the plate.

На фигуре 1 представлен одновинтовой насос.The figure 1 presents a single-screw pump.

На фигуре 2 представлен поперечный разрез А-А активной части одновинтового насоса.The figure 2 presents a cross section aa the active part of a single-screw pump.

На фигуре 3 представлен разрез Б-Б муфты.The figure 3 presents a section bB coupling.

На фигуре 4 представлен вариант муфты с жестким креплением тяг с шипами.The figure 4 presents a variant of the coupling with a rigid mount rods with spikes.

На фигуре 5 представлен разрез В-В муфты (вариант).The figure 5 presents a section bb of the coupling (option).

На фигуре 6 представлен разрез Г-Г муфты (после пластины).The figure 6 presents a section of the GG coupling (after the plate).

Одновинтовой насос включает ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2 из эластичного материала, облицованный гильзой 3. Винтовые поверхности ротора 1 и статора 2 имеют одинаковое направление. 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 t. Статор 2 имеет двухзаходную винтовую 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 T=2t.A single-screw pump includes a rotor 1 in the form of a single-screw, a stator 2 of elastic material, lined with sleeve 3. 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 of which is normal to the axis of the rotor, is a circle of diameter Dp, the center of which is offset relative to the axis O ₁ by the amount of eccentricity Lp. The centers of the cross sections of the rotor 1 form a helix with a step t. The stator 2 has a two-way helical 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 of 2π corresponds to axial displacement by the value of the stroke of its screw surface T = 2t.

Ротор 1 посредством муфты 4 соединен с ведущим валом 5. Ось ротора 1 в любой момент смещена относительно оси ведущего вала 5 на определенную величину, называемую эксцентриситетом (Lp). Муфта 4 выполнена из двух полумуфт 6 и 7, каждая из которых закреплена на ведущем валу 5 и роторе 1 соответственно. На полумуфте 6 установлено два шипа 8, а на полумуфте 7 - два шипа 9. Между полумуфтами 6 и 7 помещена пластина 10, на которой с обеих сторон установлено по паре шипов 11, 12. Шипы 8 на полумуфте 6 соединены тягами 13 с шипами 11 на пластине 10, шипы 9 на полумуфте 7 соединены тягами 14 с шипами 12 на пластине 10.The rotor 1 is connected via a clutch 4 to the drive shaft 5. The axis of the rotor 1 is offset at any time relative to the axis of the drive shaft 5 by a certain amount called eccentricity (Lp). The coupling 4 is made of two coupling halves 6 and 7, each of which is mounted on the drive shaft 5 and the rotor 1, respectively. Two studs 8 are installed on the coupling half 6, and two studs 9 on the coupling half 7. A plate 10 is placed between the coupling halves 6 and 7, on which a pair of studs 11, 12 are mounted on both sides. The studs 8 on the coupling half 6 are connected by rods 13 with studs 11 on the plate 10, the spikes 9 on the coupling half 7 are connected by rods 14 with the spikes 12 on the plate 10.

При наличии полумуфт 6, 7 с двумя шипами и при наличии пластины 10 с двумя парами шипов 11, 12, выполненных попарно с каждой стороны пластины, соединенных между собой четырьмя тягами 13 и 14, происходит передача крутящего момента без заметного изменения плеча приложения нагрузки, и с уменьшенными напряжениями как в тягах 13, так и в шипах 8, 9. Возможность автоматического смещения оси пластины 10 с одновременным поворотом ее вокруг этой же оси при взаимных поворотах осей ведущего вала 5 и ротора 1 обеспечивается смещениями геометрической оси пластины 10 в направлениях, перпендикулярных продольным осям двух тяг 13 с одной стороны пластины 10 и двух тяг 14 с другой ее стороны. При этом концы тяг 13 и 14 имеют возможность проворота на шипах 8, 9, 11, 12.In the presence of half couplings 6, 7 with two spikes and in the presence of a plate 10 with two pairs of spikes 11, 12, made in pairs on each side of the plate, interconnected by four rods 13 and 14, torque is transmitted without a noticeable change in the load application arm, and with reduced stresses both in the rods 13 and in the spikes 8, 9. The possibility of automatic displacement of the axis of the plate 10 with simultaneous rotation of it around the same axis during mutual rotation of the axes of the drive shaft 5 and rotor 1 is provided by the displacements of the geometric axis of the plate 1 0 in directions perpendicular to the longitudinal axes of two rods 13 on one side of the plate 10 and two rods 14 on its other side. The ends of the rods 13 and 14 have the ability to rotate on the spikes 8, 9, 11, 12.

Изменения положения пластины 10 при наличии эксцентриситета незначительны, поэтому шипы 8, 9, 11, 12 могут быть соединены тягами 13, 14 с жестким закреплением, а тяги 13,14 выполнены упругими. Для восприятия осевой нагрузки, возникающей при работе ротора 1, может быть предусмотрен упор 15, а в пластине 10 может быть предусмотрено центральное отверстие для прохода его до торца ротора.Changes in the position of the plate 10 in the presence of eccentricity are insignificant, therefore, the spikes 8, 9, 11, 12 can be connected by rods 13, 14 with rigid fastening, and the rods 13,14 are made elastic. To absorb the axial load arising from the operation of the rotor 1, a stop 15 may be provided, and a central opening may be provided in the plate 10 for passing it to the end of the rotor.

Одновинтовой насос работает следующим образом. При вращении ротор осуществляет планетарное движение, складывающееся из вращения поперечных сечений ротора вокруг оси ротора 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 составляет 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, где они заполняются перекачиваемой средой, транспортируя ее до камеры нагнетания. За один оборот ротора винтовой насос вытесняет жидкость с расчетным объемомSingle screw pump operates as follows. During rotation, the rotor carries out planetary motion, consisting of rotation of the cross sections of the rotor around the axis of the rotor O ₁ and rotation of the axis of the rotor O ₁ around the axis of the pump O. In this case, the axis of the rotor O ₁ describes a circle with a radius equal to Lp, and the circular cross sections of the rotor carry out translational movements along the axis of OO ₁ moving from one extreme position to another and vice versa. The magnitude of this movement is 4 · Lp. In each position, the cross section of the rotor is in contact with the cross section of the stator, and in the two extreme positions, the contact is made along arcs, and in the intermediate, at the points. The combination of these points and lines forms circuit lines separating closed cavities formed between the rotor and stator. When the rotor rotates, the cavities move along a helix from the suction chamber, where they are filled with the pumped medium, transporting it to the discharge chamber. In one revolution of the rotor, the screw pump displaces the liquid with the estimated volume

4·Lp·Dp·T,4 · Lp · Dp · T,

где Lp - эксцентриситет,where Lp is the eccentricity,

Dp - диаметр ротора,Dp is the diameter of the rotor,

T=2t, ход винтовой поверхности статора;T = 2t, stroke of the helical surface of the stator;

t - шаг винтовой линии, образованной центрами поперечных сечений ротора.t is the pitch of the helix formed by the centers of the cross sections of the rotor.

Насос при этом может создавать давление в зависимости от количества шагов статора. Требуемый крутящий момент для выполнения работы насоса по перекачиванию среды передается с ведущего вала на ротор через узлы муфты, в которых передача вращения производится без изменения угловой скорости, что позволяет сохранить усилия в узлах муфты, самом роторе и ведущем валу постоянными и объемная подача насоса осуществляется без пульсаций. Уменьшаются потери энергии привода, повышается надежность насоса и его коэффициент полезного действия.The pump can create pressure depending on the number of steps of the stator. The required torque for the pump to pump the medium is transmitted from the drive shaft to the rotor through the coupling units, in which the rotation is transmitted without changing the angular velocity, which allows you to keep the forces in the coupling units, the rotor and the drive shaft constant and the volumetric flow of the pump is carried out without ripples. Drive energy losses are reduced, pump reliability and efficiency are increased.

Claims

A single-screw pump comprising 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-screw surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by lines, and a drive shaft connected to the rotor, whose axis is any moment is shifted relative to the axis of the drive shaft by the amount of eccentricity, and at the ends of the rotor and drive shaft are fixed two coupling halves with a spike, eccentrically located on each of them and made parallel to the longitudinal axis, while the spikes are interconnected by a thrust, characterized in that two half-spikes are made on the coupling halves, diametrically opposed, a plate is placed between the half-couplings, on both sides of which there are also spikes in pairs on each side, the spikes on the coupling halves and the plate are connected in pairs by rods.