RU2347948C1

RU2347948C1 - Single-screw pump

Info

Publication number: RU2347948C1
Application number: RU2007120239/06A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Александрович Анферов (RU); Аркадий Александрович Анферов; Павел Тихонович Гачегов (RU); Павел Тихонович Гачегов
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2009-02-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, in particular, to single-screw pumps intended for pumping over various media in construction, petrochemical, food industries etc. The proposed single-screw pump incorporates a stator, a single-lobe with its cross section shifted relative to the axis of rotation by the amount of eccentricity, at least, one slots made in the said stator, and, at least, one hose fitted in the stator slot. The stator slot, right behind the said hose, accommodates a flexible plate with a gap between it and the slot wall to make a safety valve.

EFFECT: higher reliability, simpler design, ease of service, ruling out auxiliary pipe lines.

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, в котором на напорной части установлен реверсивно-предохранительный клапан, выделенный в отдельный узел (см. Д.Ф.Балденко и др. «Винтовые насосы». М., Машиностроение, 1982, стр.113, рис.69).A single-screw pump is known in which a reversible safety valve is installed on the pressure part, which is allocated as a separate unit (see DF Baldenko et al. “Screw pumps”. M., Mechanical Engineering, 1982, p. 113, Fig. 69) .

Известен одновинтовой насос, содержащий статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, размещенные в канале статора один или несколько шлангов, при этом в статоре канал выполнен в виде цилиндра с одним или несколькими пазами для размещения шлангов, длина статора больше шага винтовой поверхности ротора, предохранительный клапан для сброса давления за шлангом (см. патент России №2265139, F04C 2/107, 2005 г.).Known single-screw pump containing a stator, a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset relative to the axis of rotation of the screw by the amount of eccentricity, one or more hoses placed in the stator channel, while the channel in the stator is made in the form of a cylinder with one or more grooves for the placement of the hoses, the length of the stator is greater than the pitch of the screw surface of the rotor, a safety valve for relieving pressure behind the hose (see Russian patent No. 2265139, F04C 2/107, 2005).

Известен одновинтовой насос, содержащий статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, размещенные в канале статора в пазах один или несколько шлангов (см. патент US 5620313 A, 15.04.1997, F04B 43/12).A single-screw pump is known that contains a stator, a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset relative to the axis of rotation of the screw by the amount of eccentricity, one or more hoses placed in the grooves of the stator channel (see patent US 5620313 A, 04/15/1997, F04B 43 /12).

Указанный насос принят за прототип.The specified pump is adopted as a prototype.

Недостатком известного насоса является то, что предохранительный клапан установлен в напорном трубопроводе насоса, а это требует выполнения вспомогательной магистрали для отвода сбрасываемой жидкости после выхода из насоса, что усложняет конструкцию насоса и его обслуживание.A disadvantage of the known pump is that a safety valve is installed in the pressure pipe of the pump, and this requires an auxiliary line to discharge the discharged liquid after exiting the pump, which complicates the design of the pump and its maintenance.

Недостатком также является то, что при реверсивной работе насоса предохранительный клапан необходимо устанавливать дополнительно в трубопроводе всаса.The disadvantage is that during reverse operation of the pump, the safety valve must be installed additionally in the suction pipe.

Технической задачей является повышение надежности насоса, упрощение конструкции и его обслуживания, устранение вспомогательных магистралей.The technical task is to increase the reliability of the pump, simplifying the design and its maintenance, eliminating auxiliary lines.

Технический результат достигается тем, что в одновинтовом насосе, содержащем статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, по меньшей мере, один паз, выполненный в статоре, и, по меньшей мере, один шланг, размещенный в пазу статора, согласно изобретению в нем в пазу статора под шлангом установлена упругая пластина с зазором между ней и стенкой паза с образованием предохранительного клапана.The technical result is achieved by the fact that in a single-screw pump containing a stator, the rotor is in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset relative to the axis of rotation of the screw by the amount of eccentricity, at least one groove made in the stator, and at least one a hose placed in the stator groove according to the invention therein, an elastic plate is installed in the stator groove under the hose with a gap between it and the groove wall to form a safety valve.

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

На фиг.2 представлен поперечный разрез рабочей пары насоса.Figure 2 presents a cross section of the working pair of the pump.

Одновинтовой насос включает в себя ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2, размещенный между корпусом 3 и насадком 4.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.

Ротор 1, например, через торсионный вал 5 соединен с ведущим валом 6.The rotor 1, for example, through a torsion shaft 5 is connected to the drive shaft 6.

Винтовая поверхность ротора 1 может иметь любое направление. Ротор 1 наружным диаметром D_p имеет однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение, нормальное к оси ротора 1, является кругом диаметра D_cp, центр О которого смещен относительно оси O₁ ротора на величину эксцентриситета ε. Центры поперечных сечений ротора 1 образуют винтовую линию с шагом t.The screw surface of the rotor 1 may have any direction. The rotor 1 with an outer diameter D _p has a single-helical working surface, each section normal to the axis of the rotor 1 is a circle of diameter D _cp , the center O of which is offset relative to the axis O _{1 of the} rotor by the eccentricity ε. The centers of the cross sections of the rotor 1 form a helix with a step t.

Внутренняя поверхность статора 2 образована цилиндрическим каналом 7 диаметром D_ст с пазом 8 (одним или несколькими), профиль которого выполнен тремя стенками 9, две из которых выходят на окружность цилиндрического канала 7.The inner surface of the stator 2 is formed by a cylindrical channel 7 with a diameter D _st with a groove 8 (one or more), the profile of which is made by three walls 9, two of which go to the circumference of the cylindrical channel 7.

Ротор 1 и статор 2 расположены соосно друг другу.The rotor 1 and the stator 2 are aligned with each other.

Между ротором 1 и внутренней поверхностью статора 2 размещен шланг 10 (один или несколько), концы которого закреплены перед входом в статор 2, к которому может быть подсоединен расходный трубопровод 11, который может быть закреплен на насадке 4.Between the rotor 1 and the inner surface of the stator 2 there is a hose 10 (one or several), the ends of which are fixed in front of the entrance to the stator 2, to which a flow line 11 can be connected, which can be fixed on the nozzle 4.

В пазу 8 со стенками 9 под шланг 10 установлена упругая пластина 12 с зазором α. Шланг 10 в точке касания ротором 1 пережат до размера, равного двум толщинам δ стенки шланга 10, разделяя полости шланга 10 перед точкой обжатия и за ней, в других местах вдоль паза 8 шланг 10 свободен от обжатия.In the groove 8 with the walls 9 under the hose 10 is installed an elastic plate 12 with a gap α. The hose 10 at the point of contact with the rotor 1 is clamped to a size equal to two thicknesses δ of the wall of the hose 10, separating the cavity of the hose 10 in front of and behind the compression point, in other places along the groove 8, the hose 10 is free from compression.

Повороту контура ротора 1 на угол 2π соответствует осевое перемещение на величину хода его винтовой поверхности.The rotation of the contour of the rotor 1 by an angle 2π corresponds to axial displacement by the magnitude of the stroke of its helical surface.

Одновинтовой насос работает следующим образом. При вращении ротора 1 ведущим валом 6 ротор 1 проворачивается в цилиндрическом канале 7 статора 2, при этом ось вращения ротора 1 совпадает с геометрической осью канала 7 статора 2. Центры О круглых поперечных сечений ротора 1 вращаются относительно геометрической оси канала статора 2 по окружности радиуса ε, благодаря чему ротор 1 периодически сжимает стенки шланга 10 до смыкания, при этом пластина 12 прогибается, но между плоскостью пластины 12 и стенкой паза 8 остается зазор.Single screw pump operates as follows. When the rotor 1 is rotated by the drive shaft 6, the rotor 1 rotates in the cylindrical channel 7 of the stator 2, while the axis of rotation of the rotor 1 coincides with the geometric axis of the channel 7 of the stator 2. The centers O of circular cross sections of the rotor 1 rotate relative to the geometric axis of the channel of the stator 2 around a circle of radius ε due to which the rotor 1 periodically compresses the walls of the hose 10 until it closes, while the plate 12 bends, but a gap remains between the plane of the plate 12 and the wall of the groove 8.

Точка сжатия шланга 10 ротором 1 перемещается вдоль статора 2 на величину шага t винтовой поверхности ротора 1, после чего объем перекачиваемой среды, находящийся за точкой сжатия, замыкается следующей точкой касания. Шланг 10 в точке касания ротором 1 пережат до размера, равного двум толщинам стенки шланга 10, в других местах вдоль паза 8 шланг 10 освобождается от обжатия.The compression point of the hose 10 by the rotor 1 moves along the stator 2 by the step size t of the screw surface of the rotor 1, after which the volume of the pumped medium located behind the compression point is closed by the next point of contact. The hose 10 at the point of contact with the rotor 1 is clamped to a size equal to two wall thicknesses of the hose 10, in other places along the groove 8, the hose 10 is freed from crimping.

В процессе работы насоса перекачиваемая среда заполняет свободное пространство внутри шланга, герметически изолированное от элементов насоса (ротора 1, статора 2), и, вследствие непрерывного перемещения зоны обжатия шланга 10 ротором 1 вдоль оси насоса, транспортируется от входа в сторону трубопровода 11.During the operation of the pump, the pumped medium fills the free space inside the hose, hermetically isolated from the pump elements (rotor 1, stator 2), and, due to the continuous movement of the compression zone of the hose 10 by the rotor 1 along the pump axis, is transported from the entrance to the side of the pipe 11.

За один оборот ротора насос, обжимая шланг 10, вытесняет среду с расчетным объемом, пропорциональным произведению площади внутреннего сечения шланга, имеющего диаметр d, на шаг винтовой поверхности ротора t, равный расстоянию между точками обжатия шланга. Суммарная подача за один оборот определяется количеством одновременно размещенных шлангов. Насос при этом может создавать избыточное давление, пропорциональное количеству шагов t ротора 1. При выполнении ротора 1 с правым направлением винтовой поверхности и вращении его против часовой стрелки при взгляде со стороны ведущего вала подача среды будет осуществляться в сторону расходного трубопровода 11.For one revolution of the rotor, the pump, squeezing the hose 10, displaces the medium with a calculated volume proportional to the product of the internal section of the hose having a diameter d by the step of the screw surface of the rotor t equal to the distance between the compression points of the hose. The total feed per revolution is determined by the number of simultaneously placed hoses. In this case, the pump can create an excess pressure proportional to the number of steps t of the rotor 1. When performing the rotor 1 with the right direction of the screw surface and rotating it counterclockwise when viewed from the side of the drive shaft, the medium will be supplied towards the flow pipe 11.

В случае превышения выбранной величины противодавления на выходе из шланга 10 пластина 12 не в состоянии герметично пережимать шланг 10, смыкание стенок шланга 10 нарушается, стенки шланга 10 под действием внутреннего давления отжимают пластину 12, выбирая зазор α, увеличивается протечка перекачиваемой среды в обратном направлении, насос работает вхолостую, что позволяет обходиться без установки предохранительного клапана на напорном трубопроводе.If the selected back pressure at the outlet of the hose 10 is exceeded, the plate 12 is not able to tightly squeeze the hose 10, the walls of the hose 10 are broken, the walls of the hose 10 squeeze the plate 12, choosing the clearance α, the leakage of the pumped medium increases in the opposite direction, the pump is idle, which allows you to do without installing a safety valve on the pressure pipe.

Реверс подачи среды возможен при изменении направления вращения ротора.Reverse media flow is possible when changing the direction of rotation of the rotor.

Количество шлангов в насосе определяется возможностью выполнения пазов в статоре из расчета размещения сжатого шланга до смыкания.The number of hoses in the pump is determined by the ability to perform grooves in the stator based on the location of the compressed hose before closing.

Таким образом, обеспечивая перекачивание среды, исключая контакт ее с элементами насоса, предохранительного клапана, позволяя работать в реверсивном режиме, предложенный насос прост в изготовлении, не требует больших трудозатрат, исключает вспомогательные магистрали, обладает повышенной надежностью.Thus, providing pumping of the medium, excluding its contact with the elements of the pump, the safety valve, allowing you to work in reverse mode, the proposed pump is simple to manufacture, does not require large labor costs, eliminates auxiliary lines, has increased reliability.

Claims

A single-screw pump containing a stator, a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset from the axis of rotation of the screw by the amount of eccentricity, at least one groove made in the stator, and at least one hose placed in the groove of the stator, characterized in that an elastic plate is installed in the stator groove under the hose with a gap between it and the groove wall with the formation of a safety valve.