RU2365790C2

RU2365790C2 - Inclined archimedean screw pump

Info

Publication number: RU2365790C2
Application number: RU2007141335/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Николай Борисович Болотин
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-08-27
Also published as: RU2007141335A

Abstract

FIELD: motors and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to pump engineering. Inclined Archimedean screw pump contains main screw 2 with bush 3, installed in body 5 on hollow arbor 1. Inside the shaft 1 it is installed additional shaft 6, on the end of which from the input side into main screw 2 there are installed hydroturbine 8 and additional screw 9. To casing 5 there are attached input and output bodies 11, 13. On input body 11 before hydroturbine 8 it is installed ring header 17, cavity 18 of which is connected to channel 20 bypass with cavity 14 inside the output body 13 and annular slot 19 - with output into turbine 8. Between shaft 1 and additional shaft 6 it is installed at least one intermediate magnetic bearing 7.

EFFECT: invention is directed to improvement of anti-cavitation properties of pump and increasing of its coefficient of efficiency.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано преимущественно для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных включений, в любых отраслях техники.The invention relates to a pump engineering industry and can be used primarily for pumping liquids that do not contain abrasive inclusions in any technical field.

Известен шнековый насос, содержащий установленный на валу шнек (RU 2101574 С1, 10.01.1998).A known screw pump containing a screw mounted on the shaft (RU 2101574 C1, 01/10/1998).

Недостатком известного насоса являются его плохие антикавитационные свойства и небольшой напор, создаваемый им по сравнению с центробежными насосами, и низкий КПД.A disadvantage of the known pump is its poor anti-cavitation properties and the small pressure created by it in comparison with centrifugal pumps, and low efficiency.

Наиболее близким к изобретению является шнековый насос, содержащий основной шнек с втулкой, установленный в корпусе на пустотелом валу, внутри которого проходит дополнительный вал, на котором установлена гидротурбина и на конце со стороны входа в основной шнек - дополнительный шнек, а к корпусу подсоединены входной и выходной корпусы (SU 317823 А, 19.10.1971).Closest to the invention is a screw pump containing a main auger with a sleeve mounted in the housing on a hollow shaft, inside of which an additional shaft passes, on which a hydraulic turbine is installed, and an additional auger is installed at the end from the inlet side of the main auger, and an inlet and output cases (SU 317823 A, 10.19.1971).

Недостатком известного насоса являются его плохие антикавитационные свойства.A disadvantage of the known pump is its poor anti-cavitation properties.

Задачей изобретения является улучшение антикавитационных свойств насоса и повышение его напора и КПД.The objective of the invention is to improve the anti-cavitation properties of the pump and increase its pressure and efficiency.

Технический результат достигается за счет того, что в шнековом насосе, содержащем основной шнек с втулкой, установленный в корпусе на пустотелом валу, внутри которого проходит дополнительный вал, на котором установлена гидротурбина и на конце со стороны входа в основной шнек - дополнительный шнек, а к корпусу подсоединены входной и выходной корпусы, согласно изобретению гидротурбина также установлена на конце дополнительного вала со стороны входа в основной шнек, а на входном корпусе перед гидротурбиной установлен кольцевой коллектор, полость которого сообщена каналом перепуска с полостью выходного корпуса и кольцевой щелью - с входом в гидротурбину.The technical result is achieved due to the fact that in a screw pump containing a main screw with a sleeve, installed in the housing on a hollow shaft, inside which passes an additional shaft on which a hydraulic turbine is installed and at the end from the side of the entrance to the main screw there is an additional screw, and input and output cases are connected to the casing; according to the invention, a hydraulic turbine is also installed on the end of the additional shaft from the input side of the main screw, and an annular collector is installed on the input casing in front of the hydraulic turbine the cavity of which is communicated by the bypass channel with the cavity of the outlet housing and the annular gap - with the entrance to the hydraulic turbine.

Между валом и дополнительным валом может быть установлен, по меньшей мере, один промежуточный подшипник. Один или все промежуточные подшипники могут быть выполнены магнитными.At least one intermediate bearing may be mounted between the shaft and the additional shaft. One or all of the intermediate bearings may be magnetic.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез шнекового насоса.The invention is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a screw pump.

Шнековый насос содержит вал 1, который выполнен пустотелым. На валу 1 установлен основной шнек 2, имеющий втулку 3. Вал 1 установлен на подшипнике 4 в корпусе 5. Дополнительный вал 6 проходит внутри втулки 3 и установлен, по меньшей мере, на одном промежуточном подшипнике 7, который установлен внутри вала 1. Подшипник 7 может быть любого типа, например игольчатый, или подшипник скольжения, или магнитная опора (магнитный подшипник). На одном конце дополнительного вала 6, со стороны входа в насос, установлены на дополнительном валу гидротурбина 8 и дополнительный шнек 9. Гидротурбина 8 и дополнительный шнек 9 имеют общую втулку 10.The screw pump contains a shaft 1, which is made hollow. A main screw 2 having a bushing 3 is mounted on the shaft 1. Shaft 1 is mounted on a bearing 4 in the housing 5. An additional shaft 6 extends inside the bushing 3 and is mounted on at least one intermediate bearing 7, which is installed inside the shaft 1. Bearing 7 can be of any type, for example, needle, or sliding bearings, or magnetic bearings (magnetic bearings). At one end of the additional shaft 6, from the pump inlet side, a hydraulic turbine 8 and an additional screw 9 are installed on the additional shaft 9. The hydraulic turbine 8 and the additional screw 9 have a common sleeve 10.

К корпусу 5 подстыкованы входной корпус 11, имеющий входную полость 12, и выходной корпус 13, имеющий выходную полость 14. Между гидротурбиной 8 и дополнительным шнеком 9 выполнена полость 15, а между дополнительным шнеком 9 и основным шнеком 2 выполнена полость 16. На входном корпусе 11 перед гидротурбиной 8 выполнен кольцевой коллектор 17, внутренняя полость которого 18 через кольцевую щель 19 сообщается с входной полстью 12. Полость 18 коллектора 17 посредством канала перепуска 20, например трубки, сообщается с выходной полостью 14 внутри выходного корпуса 13.An input case 11 having an input cavity 12 and an output case 13 having an output cavity 14 are connected to the housing 5. A cavity 15 is made between the hydraulic turbine 8 and the additional screw 9, and a cavity 16 is made between the additional screw 9 and the main screw 2. On the input housing 11, an annular collector 17 is made in front of the hydraulic turbine 8, the inner cavity of which 18 communicates with the inlet cavity 12 through the annular gap 19. The cavity 18 of the manifold 17 communicates with the outlet cavity 14 inside the outlet casing by means of a bypass channel 20, for example, a tube a 13.

Внутри вала 1 выполнена внутренняя полость 21, предназначенная для смазки. На валу 1 перед подшипником 4 выполнено уплотнение 22.Inside the shaft 1, an internal cavity 21 is provided for lubrication. On the shaft 1 in front of the bearing 4, a seal 22 is made.

При включении привода (не показан) раскручивается вал 1 с основным шнеком 2. На выходе из основного шнека 2 повышается давление перекачиваемого продукта, и его часть (10%…15%) по каналу 20 поступает в полость 18, потом через кольцевую щель 19 возвращается на вход в гидротурбину 8. Гидротурбина 8 раскручивается и раскручивает дополнительный шнек 9, давление перекачиваемого продукта в полости 16, особенно на периферийной части, т.е. в зоне наиболее вероятного возникновения кавитации, возрастает. Дополнительный вал 6 вследствие небольшого расхода перекачиваемого продукта, проходящего через гидротурбину 8 и дополнительный шнек 9 (10%…15% от общего расхода), вращается значительно медленнее, чем вал 1, т.е. дополнительный шнек 9 вращается с меньшими оборотами, чем основной шнек 2. Это благоприятно сказывается на антикавитационных свойствах насоса в целом и одновременно позволяет спроектировать основной шнек 2 для работы на очень больших скоростях, что уменьшает вес и габариты насоса. Подбором ширины кольцевой щели 19 можно настроить оптимальный режим работы дополнительного шнека 9.When the drive (not shown) is turned on, the shaft 1 with the main screw 2 is untwisted. At the outlet of the main screw 2, the pressure of the pumped product increases, and its part (10% ... 15%) enters the cavity 18 through the channel 20, then returns through the annular gap 19 at the entrance to the hydraulic turbine 8. The hydraulic turbine 8 spins and spins an additional screw 9, the pressure of the pumped product in the cavity 16, especially on the peripheral part, i.e. in the zone of the most likely occurrence of cavitation, increases. The additional shaft 6 due to the small flow rate of the pumped product passing through the hydraulic turbine 8 and the additional screw 9 (10% ... 15% of the total flow rate) rotates much more slowly than shaft 1, i.e. the additional screw 9 rotates at lower speeds than the main screw 2. This favorably affects the anti-cavitation properties of the pump as a whole and at the same time allows the main screw 2 to be designed for operation at very high speeds, which reduces the weight and dimensions of the pump. By selecting the width of the annular gap 19, you can adjust the optimal mode of operation of the additional screw 9.

Утечки перекачиваемого продукта, которые прошли через уплотнение 22, могут использоваться для смазки подшипника 4 или сбрасываться в дренаж или на вход в насос, если подшипник 4 не смазывается перекачиваемым продуктом. Схема позволила разгрузить осевые силы, действующие на дополнительные подшипники 7, т.к. осевые силы, создаваемые гидротурбиной 8 и дополнительным шнеком 9, компенсируются.Leaks of the pumped product that have passed through the seal 22 can be used to lubricate the bearing 4 or discharged into the drain or at the pump inlet if the bearing 4 is not lubricated by the pumped product. The scheme allowed to unload the axial forces acting on the additional bearings 7, because the axial forces created by the hydraulic turbine 8 and the additional screw 9 are compensated.

Применение изобретения позволило следующее.The application of the invention allowed the following.

1. Значительно улучшить антикавитационные свойства насоса за счет уменьшения скорости вращения дополнительного шнека и применения консольной схемы.1. Significantly improve the anti-cavitation properties of the pump by reducing the rotation speed of the additional screw and using a cantilever circuit.

2. Облегчить доводку насоса путем отдельной доводки системы разгрузки осевых сил и антикавитационных свойств насоса.2. Facilitate lapping of the pump by separately lapping the axial forces unloading system and anti-cavitation properties of the pump.

3. Повысить прочность насоса за счет отказа от центробежной крыльчатки.3. To increase the strength of the pump due to the rejection of the centrifugal impeller.

4. Спроектировать насос очень большой мощности за счет повышения частоты вращения основного шнека.4. Design a pump of very high power by increasing the speed of the main screw.

5. Предотвратить срыв потока перекачиваемого компонента в насосе вследствие кавитации на его входе.5. To prevent the stall of the flow of the pumped component in the pump due to cavitation at its inlet.

6. Создать насос с минимальным весом и габаритами при большом напоре и производительности за счет близкого расположения гидротурбины и дополнительного шнека, что привело к уменьшению числа деталей, упрощению сборки и уменьшению осевых габаритов насоса.6. Create a pump with minimum weight and dimensions with a large head and productivity due to the close location of the hydraulic turbine and an additional screw, which led to a decrease in the number of parts, simplification of assembly and a decrease in the axial dimensions of the pump.

7. Разгрузить осевые силы, действующие на дополнительный подшипник(и), т.к. осевые силы, создаваемые шнеком, незначительны.7. Relieve axial forces acting on the additional bearing (s), as the axial forces created by the screw are negligible.

8. Устранить утечки перекачиваемого продукта в дренаж.8. Repair leakage of the pumped product into the drain.

9. Обеспечить при необходимости смазку и охлаждение всех подшипников насоса перекачиваемым продуктом.9. If necessary, provide lubrication and cooling of all pump bearings with the pumped product.

Claims

1. A screw pump, comprising a main screw with a sleeve, mounted in the housing on a hollow shaft, inside which an additional shaft passes, on which a hydraulic turbine is installed, and at the end from the side of the entrance to the main screw there is an additional screw, and an input and output housing are connected to the housing, characterized in that the hydraulic turbine is also installed on the end of the additional shaft from the input side of the main screw, and an annular collector is installed on the input housing in front of the hydraulic turbine, the cavity of which is communicated by the bypass channel th output housing, and an annular gap - with the entrance to the turbine.

2. A screw pump according to claim 1, characterized in that at least one intermediate bearing is installed between the shaft and the additional shaft.

3. The screw pump according to claim 2, characterized in that one or all of the intermediate bearings are made magnetic.