RU2391559C1

RU2391559C1 - Screw pump

Info

Publication number: RU2391559C1
Application number: RU2009115092/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Николай Борисович Болотин
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-06-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: screw pump includes the main screw 2 with bushing 3 installed in housing 5 on hollow shaft 1, inside which there is additional shaft 6. On shaft 6 there installed is hydraulic turbine and on the end from the inlet to the main screw 2 - additional screw 8. To housing 5 there connected are inlet and outlet housings 15, 17. Hydraulic turbine is combined with additional screw 8, for which purpose inside screw 8 there made is inner cavity 9 interconnected via channel 13 and holes 11, 14 to cavity 18 of outlet housing 17. On external or front surfaces 23, 24 of screw 8 there made are holes 10 interconnecting with inner cavity 9 for creation of torque moment on additional screw 8 combined with hydraulic turbine. Between shaft 1 and additional shaft 6 there can be installed at least one intermediate bearing 7. One bearing or all of them 7 can be magnetic.

EFFECT: improving cavitation properties of pump.

3 cl, 4 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 основной шнек (RU 2101574 С1, 10.01,1998).A known screw pump containing the main screw mounted on the shaft (RU 2101574 C1, 01/10/1998).

Недостатками этого насоса являются его плохие антикавитационные свойства, небольшой напор, создаваемый им по сравнению с центробежными насосами, и низкий кпд.The disadvantages of this pump are its poor anti-cavitation properties, the small pressure created by it compared to 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 корпуса (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 housing (SU 317823 A, 10.19.1971).

Недостаток известного насоса - плохие кавитационные качества.A disadvantage of the known pump is its poor cavitation qualities.

Задачей создания 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 корпуса, согласно изобретению гидротурбина совмещена с дополнительным шнеком, внутри которого выполнена внутренняя полость, сообщающаяся каналами и отверстиями с полостью выходного корпуса, а на внешней или передней поверхности шнека выполнены отверстия, сообщающиеся с внутренней полостью для создания крутящего момента на дополнительном шнеке, совмещенном с гидротурбиной. Между валом и дополнительным валом может быть установлен, по меньшей мере, один промежуточный подшипник. Один или все промежуточные подшипники могут быть выполнены магнитными.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 the input and output cases are connected to the housing, according to the invention, the turbine is combined with an additional screw, inside of which an internal cavity is made, communicating with the channels and holes to the cavity of the output housing, and on the outside its front surface or screw openings communicating with the internal cavity to create a torque on the screw further, blended with a water turbine. 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 чертежами, The invention is illustrated by drawings,

где на фиг.1 приведен продольный разрез насоса;where figure 1 shows a longitudinal section of a pump;

на фиг.2 - вид дополнительного шнека;figure 2 is a view of an additional screw;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;figure 3 is a section aa in figure 2;

на фиг.4 - сечение лопатки дополнительного шнека.figure 4 is a cross section of the blade of the additional screw.

Шнековый насос (фиг.1-4) 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. 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, установлен дополнительный шнек 8, совмещенный с гидротурбиной (или выполняющий одновременно функции гидротурбины). Внутри дополнительного шнека 8 выполнена внутренняя полость 9 и сквозные отверстия 10, выходящие в эту полость. В валу 1 выполнены радиальные отверстия 11, внутри него - полость 12 и осевой канал 13. Радиальные отверстия 14, выполненные в дополнительном валу 6, соединяют осевой канал 13 с внутренней полостью 9 дополнительного шнека 8.The screw pump (Fig.1-4) 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. The bearing 7 can be of any type, for example needle or plain bearings or magnetic bearings (magnetic bearings). At one end of the additional shaft 6, from the side of the pump inlet, an additional screw 8 is installed, combined with a hydraulic turbine (or simultaneously performing the functions of a hydraulic turbine). Inside the additional screw 8, an internal cavity 9 and through holes 10 extending into this cavity are made. Radial holes 11 are made in the shaft 1, inside it is a cavity 12 and an axial channel 13. Radial holes 14, made in the additional shaft 6, connect the axial channel 13 with the internal cavity 9 of the additional screw 8.

К корпусу 5 подстыкованы входной корпус 15, имеющий входную полость 16, и выходной корпус 17, имеющий выходную полость 18. Между основным шнеком 2 и подшипником 4 установлено уплотнение 19. Между дополнительным шнеком 8 и основным шнеком 2 выполнена полость 20.An input case 15 having an input cavity 16 and an output case 17 having an output cavity 18 are connected to the housing 5. A seal 19 is installed between the main screw 2 and the bearing 4. A cavity 20 is made between the additional screw 8 and the main screw 2.

Дополнительный шнек 8 содержит ступицу 21 и лопатки 22, которые, в свою очередь, имеют наружную поверхность 23, переднюю поверхность 24 и заднюю поверхность 25 (фиг.3 и 4). Отверстия 10 выполнены на внешней поверхности 23 (фиг.3) или на передней поверхности 24, в первом случае они должны быть выполнены тангенциально или под углом.The additional screw 8 comprises a hub 21 and blades 22, which, in turn, have an outer surface 23, a front surface 24 and a rear surface 25 (FIGS. 3 and 4). The holes 10 are made on the outer surface 23 (Fig.3) or on the front surface 24, in the first case they must be made tangentially or at an angle.

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 через радиальные отверстия 11, канал 13 и радиальные отверстия 14 поступает во внутреннюю полость 9 и потом сбрасывается во входную полость 16, создавая при этом реактивный момент, действующий на дополнительный шнек 8, выполняющий одновременно функции гидротурбины. Дополнительный вал 6, вследствие небольшого расхода перекачиваемого продукта, проходящего через гидротурбину 8, вращается значительно медленнее, чем вал 1, т.е. дополнительный шнек 8 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 диаметра отверстий 11 можно настроить оптимальный режим работы дополнительного шнека 8.When you turn on the drive (not shown), 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%) through the channel through radial holes 11, channel 13 and radial holes 14 enters the internal cavity 9 and then is discharged into the inlet cavity 16, thereby creating a reactive moment acting on the additional screw 8, which simultaneously performs the functions of a hydraulic turbine. The additional shaft 6, due to the small flow rate of the pumped product passing through the hydraulic turbine 8, rotates much more slowly than the shaft 1, i.e. additional screw 8 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 diameter of the holes 11, you can adjust the optimal mode of operation of the additional screw 8.

Утечки перекачиваемого продукта, которые прошли через уплотнение 19, 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 подшипник 7, т.к. осевые силы, создаваемые дополнительным шнеком 8, выполняющим функции гидротурбины, компенсируются.Leaks of the pumped product that have passed through the seal 19 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 bearing 7, because the axial forces created by the additional screw 8, performing the functions of a hydraulic turbine, are compensated.

Применение изобретения позволяет:The application of the invention allows:

1) значительно улучшить антикавитационные свойства насоса за счет уменьшения скорости вращения дополнительного шнека и применения консольной схемы;1) to 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) to facilitate the refinement of the pump by separately adjusting the axial forces unloading system and anti-cavitation properties of the pump;

3) повысить прочность насоса за счет отказа от центробежной крыльчатки;3) 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 a 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 приводит к уменьшению числа деталей, упрощению сборки и уменьшению осевых габаритов насоса;6) create a pump with a minimum weight and dimensions with a large head and productivity due to the close location of the hydraulic turbine and an additional screw, which leads 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 или подшипники, т.к. осевые силы, создаваемые шнеком, незначительны;7) relieve axial forces acting on the additional bearing or bearings, as the axial forces created by the screw are negligible;

8) устранить утечки перекачиваемого продукта в дренаж;8) eliminate leakage of the pumped product into the drain;

9) обеспечить при необходимости смазку и охлаждение всех подшипников насоса перекачиваемым продуктом.9) provide, if necessary, 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 on the side of the entrance to the main screw an additional screw, and an input and output housing connected to the housing, characterized in the fact that the turbine is combined with an additional screw, inside of which an internal cavity is made, communicating with channels and openings with the cavity of the output housing, and an opening is made on the external or front surfaces of the screw Ia, communicating with an internal cavity to create a torque on the screw further, blended with a water 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.