RU2516094C2

RU2516094C2 - Helical rotor pump

Info

Publication number: RU2516094C2
Application number: RU2012133598/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Григорьевич Мелехин; Александр Михайлович Минченков; Антон Валентинович Яновский; Алексей Данилович Коробейников
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2014-05-20
Also published as: RU2012133598A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: pump stator comprises metal body 1 and resilient lining 2 with screw channel 3 fitted therein. Inner surface 4 of said body 1 nearby pump pressure chamber body features smaller diameter to make ledge 5 at the area of connection with larger diameter inner surface 6 whereon screw groove 7 is made and filled with resilient lining elastomer.

EFFECT: higher efficiency and quality.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке и изготовлении статора одновинтовых насосов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the design and manufacture of a stator single-screw pumps.

В настоящее время широко применяются одновинтовые насосы различного назначения, работающие в тяжелых условиях эксплуатации и в агрессивных средах.Currently, single-screw pumps for various purposes are widely used, operating in harsh operating conditions and in aggressive environments.

Высокая работоспособность одновинтовых насосов во многом определяется надежной работой статора.The high performance of single-screw pumps is largely determined by the reliable operation of the stator.

С увеличением давления в одновинтовом насосе возрастает реактивный момент, передаваемый статором, и появляются большие силы трения между ротором и статором, что приводит к возникновению значительных по величине инерционных сил, действующих на обкладку статора в зоне ее сцепления с остовом.With increasing pressure in a single-screw pump, the reactive moment transmitted by the stator increases, and large friction forces appear between the rotor and stator, which leads to the appearance of significant inertial forces acting on the stator lining in the area of its adhesion to the core.

Качественное изготовление статора является одной из основных проблем в создании одновинтовых насосов.High-quality manufacture of the stator is one of the main problems in the creation of single-screw pumps.

В настоящее время при изготовлении статора одновинтового насоса производят запрессовку эластомера в полость между остовом и установленным по его оси технологическим знаком, формирующим обкладку с винтовым каналом, вулканизацию эластомера обкладки под действием температуры и давления и выдавливание знака из обкладки.Currently, in the manufacture of a stator of a single-screw pump, the elastomer is pressed into the cavity between the core and the technological sign installed along its axis, forming the lining with a screw channel, the vulcanization of the lining elastomer under the influence of temperature and pressure, and the sign is extruded from the lining.

При выдавливании технологического знака из обкладки после запрессовки эластомера придают знаку вращательно-поступательное движение под действием осевой силы, при этом усилия, действующие на обкладку статора, могут быть значительными.When extruding a technological sign from the plate after the elastomer is pressed in, the sign is rotational-translational in motion under the action of axial force, and the forces acting on the stator plate can be significant.

Известны конструкции статора одновинтового насоса, содержащие металлический остов и запрессованную в него эластичную обкладку с винтовым каналом (см., например, Д.Ф. Балденко и др. Одновинтовые насосы. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005, стр.107-110).Known designs of the stator of a single-screw pump containing a metal skeleton and an elastic lining pressed into it with a screw channel (see, for example, DF Baldenko and others. Single-screw pumps. - M.: OOO IRTs Gazprom, 2005, p. 107 -110).

Практическое применение известной конструкции статора показало, что она обладает недостаточно высокой прочностью сцепления эластомера обкладки с внутренней поверхностью остова, при этом возможно наличие скрытых участков отслоений и нарушений целостности эластомера по границе «обкладка-остов», образующихся при изготовлении статора.Practical application of the known stator design showed that it has insufficiently high adhesion strength of the plate elastomer with the inner surface of the core, and there may be hidden sections of delaminations and violations of the integrity of the elastomer at the “lining-core” boundary formed during stator manufacture.

Эти недостатки могут приводить в процессе эксплуатации к смещению обкладки относительно остова и к последующему разрушению статора и выходу одновинтового насоса из строя.These shortcomings can lead during operation to the displacement of the lining relative to the core and to the subsequent destruction of the stator and the failure of the single-screw pump.

Известна также конструкция статора одновинтового насоса, содержащая металлический остов и эластичную обкладку с винтовым каналом (см. RU 2402693), являющаяся наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения.Also known is the design of the stator of a single screw pump containing a metal skeleton and an elastic lining with a screw channel (see RU 2402693), which is the closest analogue of the proposed technical solution.

Остов статора состоит из полого корпуса и установленной в нем с зазором гильзы с запрессованной в нее эластичной обкладкой.The stator skeleton consists of a hollow body and a sleeve installed in it with an elastic gap pressed into it.

В известной конструкции обеспечивается достаточно прочное скрепление гильзы с полым корпусом, однако наличие промежуточной гильзы усложняет конструкцию статора.In the known design provides a sufficiently strong fastening of the sleeve with a hollow body, however, the presence of an intermediate sleeve complicates the design of the stator.

В этой конструкции не исключается возможность нарушения целостности эластомера по границе «обкладка-гильза» со смещением обкладки относительно гильзы остова и частичным разрушением обкладки статора в процессе эксплуатации, так как при работе одновинтового насоса на торец обкладки статора со стороны области высокого давления (со стороны нагнетательной камеры одновинтового насоса) действуют значительные по величине силы давления, а прочность скрепления обкладки с гильзой статора (без внесения дополнительных конструктивных изменений) может оказаться недостаточной.This design does not exclude the possibility of violating the integrity of the elastomer along the “liner-liner” boundary with displacement of the liner relative to the core liner and partial destruction of the stator liner during operation, since when operating a single-screw pump on the end face of the stator liner from the high-pressure side (from the discharge side) chambers of a single-screw pump) there are significant pressure forces, and the strength of the fastening of the plate with the stator sleeve (without making additional design changes ) may be insufficient.

Кроме того, при изготовлении статора известной конструкции в процессе извлечения технологического знака из обкладки прочность сцепления вулканизованного эластомера обкладки с внутренней поверхностью остова статора может также оказаться недостаточно высокой, что приведет к механическим повреждениям эластичной обкладки и наличию участков отслоений обкладки от металла гильзы остова, при этом существенно снижается качество изготовленного статора.In addition, in the manufacture of a stator of a known design in the process of extracting a technological sign from the lining, the adhesion strength of the vulcanized elastomer of the lining with the inner surface of the stator core may also be insufficiently high, which will lead to mechanical damage to the elastic lining and the presence of sections of delamination of the lining from the metal of the core of the core, while the quality of the manufactured stator is significantly reduced.

Таким образом, недостаточно высокая прочность сцепления обкладки известной конструкции статора с внутренней поверхностью остова (гильзы остова), в конечном итоге, приводит к снижению работоспособности статора, к ухудшению качества изготовления статора, к ухудшению эксплуатационных характеристик одновинтового насоса и снижению его долговечности, делает невозможным длительное использование насоса с известным статором для перекачивания агрессивных сред.Thus, the insufficiently high adhesion strength of the plate of the known stator design with the inner surface of the core (core of the core) ultimately leads to a decrease in the stator operability, to a deterioration of the stator manufacturing quality, to a degradation of the performance of a single-screw pump and to a decrease in its durability, making a long-term impossible use of a pump with a well-known stator for pumping aggressive media.

Технической задачей данного изобретения является повышение работоспособности статора одновинтового насоса и улучшение качества изготовления за счет увеличения прочности скрепления эластичной обкладки с металлическим остовом.The technical task of this invention is to improve the health of the stator of a single-screw pump and to improve the quality of manufacture by increasing the bond strength of the elastic plate with a metal skeleton.

Технический результат достигается тем, что в статоре одновинтового насоса, содержащем металлический остов и запрессованную в него эластичную обкладку с винтовым каналом, внутренняя поверхность остова у торца со стороны нагнетательной камеры одновинтового насоса выполнена меньшего диаметра, с образованием уступа в зоне сопряжения с внутренней поверхностью большего диаметра, на которой выполнена заполненная эластомером эластичной обкладки винтовая канавка.The technical result is achieved in that in the stator of a single-screw pump containing a metal core and an elastic lining with a screw channel pressed into it, the inner surface of the core at the end from the discharge chamber of the single-screw pump is made of a smaller diameter, with the formation of a step in the interface zone with the inner surface of a larger diameter on which a helical groove filled with an elastomer of an elastic cover is made.

Винтовая канавка на внутренней поверхности остова выполнена П-образного профиля.The helical groove on the inner surface of the core is made of a U-shaped profile.

Винтовая канавка на внутренней поверхности остова выполнена с тем же направлением витков, что и канал эластичной обкладки.The helical groove on the inner surface of the core is made with the same direction of the turns as the channel of the elastic lining.

Канал эластичной обкладки выполнен в виде двухзаходной винтовой поверхности с правым направлением вращения.The elastic lining channel is made in the form of a double-helical surface with a right direction of rotation.

Выполнение внутренней поверхности остова у торца, со стороны нагнетательной камеры одновинтового насоса, меньшего диаметра, чем остальная поверхность, с образованием в зоне сопряжения с внутренней поверхностью большего диаметра уступа, позволяет уменьшить усилие, действующее на торец обкладки статора со стороны области высокого давления при работе одновинтового насоса, так как при наличии уступа уменьшается площадь торца обкладки, на которую действуют силы давления, что, соответственно, повышает работоспособность статора.The implementation of the inner surface of the core at the end, on the side of the injection chamber of the single-screw pump, of a smaller diameter than the rest of the surface, with the formation of a step in the interface with the inner surface of the larger diameter of the ledge, allows to reduce the force acting on the end face of the stator from the side of the high-pressure region during single-screw operation pump, since in the presence of a step, the area of the end face of the plate, which is affected by pressure forces, decreases, which, accordingly, increases the efficiency of the stator.

Кроме того, наличие уступа на поверхности остова дополнительно препятствует возможности перемещения обкладки относительно остова под действием осевого усилия в сторону уступа и тем самым уменьшает напряжения сдвига по границе «остов-обкладка» в процессе извлечения технологического знака из запрессованного эластомера обкладки при изготовлении статора.In addition, the presence of a step on the surface of the core additionally impedes the possibility of moving the lining relative to the core under the action of axial forces towards the step and thereby reduces shear stress along the “core-cover” boundary in the process of extracting the technological sign from the pressed-in plate elastomer during stator manufacturing.

Выполнение на внутренней поверхности остова статора винтовой канавки позволяет повысить прочность скрепления обкладки с остовом за счет увеличения поверхности их сцепления после заполнения канавки остова эластомером обкладки.The execution on the inner surface of the stator core of the helical grooves allows to increase the strength of the bonding of the lining with the skeleton by increasing the adhesion surface after filling the groove of the core with the lining elastomer.

Наилучшим, с точки зрения обеспечения требуемой прочности сцепления эластомера обкладки с остовом и простоты изготовления самой канавки, является выполнение канавки П-образного профиля.The best, from the point of view of ensuring the required adhesion strength of the plate elastomer with the skeleton and the simplicity of manufacturing the groove itself, is the execution of the groove of the U-shaped profile.

Расположение канавки по винтовой линии с направлением витков, совпадающим с направлением витков канала эластомера, и, соответственно, совпадающим с направлением винтовой поверхности ротора, обеспечивает передачу сил, действующих на обкладку статора при вращении ротора, в направлении по винтовой линии канавки, что позволяет уменьшить отрывные напряжения эластомера обкладки в зоне канавки остова.The location of the grooves along the helix with the direction of the turns coinciding with the direction of the turns of the channel of the elastomer, and, correspondingly, coinciding with the direction of the helical surface of the rotor, provides the transfer of forces acting on the stator lining during rotation of the rotor, in the direction along the helix of the groove, which reduces tearing stress elastomer lining in the groove zone of the core.

Заполнение при изготовлении статора канавки остова эластомером, образующим совместно с эластомером обкладки единый массив, позволяет получить монолитную структуру статора, содержащего обкладку, прочно скрепленную с остовом.Filling in the fabrication of the stator the grooves of the core with an elastomer, forming together with the elastomer of the lining a single array, allows you to get a monolithic structure of the stator containing the lining, firmly bonded to the core.

Выполнение канала эластомера статора в виде двухзаходного винта с правым направлением вращения является наиболее предпочтительным в изготавливаемых на предприятии одновинтовых насосах.The execution of the channel of the stator elastomer in the form of a double-running screw with the right direction of rotation is most preferable in single-screw pumps manufactured at the enterprise.

Совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения является новой и позволяет повысить работоспособность статора, улучшить эксплуатационные характеристики одновинтового насоса и повысить его долговечность.The set of essential features of the proposed technical solution is new and allows to increase the stator operability, improve the operational characteristics of a single-screw pump and increase its durability.

На фиг.1. приведено продольное сечение статора одновинтового насоса.In figure 1. The longitudinal section of the stator of a single-screw pump is shown.

На фиг.2. приведено продольное сечение остова статора.In figure 2. The longitudinal section of the stator core is shown.

Статор одновинтового насоса состоит из металлического остова 1 и эластичной обкладки 2.The stator of a single-screw pump consists of a metal core 1 and an elastic lining 2.

Эластичная обкладка 2 образована из запрессованного в остов 1 эластомера и содержит винтовой канал 3.The elastic lining 2 is formed from an elastomer pressed into the core 1 and contains a screw channel 3.

Внутренняя поверхность 4 остова 1 у торца со стороны нагнетательной камеры одновинтового насоса выполнена меньшего диаметра, с образованием уступа 5 в зоне сопряжения с внутренней поверхностью 6 большего диаметра.The inner surface 4 of the core 1 at the end side of the discharge chamber of the single-screw pump is made of a smaller diameter, with the formation of a ledge 5 in the interface zone with the inner surface 6 of a larger diameter.

На внутренней поверхности 4 остова 1 выполнена расположенная по винтовой линии канавка 7, П-образного профиля, заполненная эластомером, образующим совместно с эластомером обкладки 2 единый массив.On the inner surface 4 of the skeleton 1, a groove 7, a U-shaped profile, located along a helical line, is filled with an elastomer, which together with the elastomer of the lining 2 forms a single array.

Направление витков канавки 7 остова 1 совпадает с направлением витков канала 3 обкладки 2.The direction of the turns of the grooves 7 of the skeleton 1 coincides with the direction of the turns of the channel 3 of the lining 2.

Канал 3 обкладки 2 статора выполнен в виде двухзаходной винтовой поверхности с правым направлением вращения.The channel 3 of the stator lining 2 is made in the form of a double-helical surface with a right direction of rotation.

При изготовлении остова 1 (см. фиг.2) статора на внутренней поверхности 6 обоймы 8 выполняют расположенную по винтовой линии канавку 7.In the manufacture of the frame 1 (see figure 2) of the stator on the inner surface 6 of the holder 8 perform located on a helical groove 7.

Изготовляют втулку 9 меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр обоймы 8, и приваривают втулку 9 к торцу обоймы 8 с образованием в зоне стыка уступа 5.A sleeve 9 is made of a smaller inner diameter than the inner diameter of the sleeve 8, and a sleeve 9 is welded to the end of the sleeve 8 with the formation of a ledge 5 in the joint zone.

Производят подготовку внутренних поверхностей остова 1 дробеструйной обработкой и наносят клей.Prepare the inner surfaces of the core 1 by shot peening and apply glue.

Затем помещают остов 1 в пресс-форму и устанавливают по оси остова 1 технологический металлический знак, с наружной винтовой поверхностью, соответствующий конфигурации проточного тракта обкладки 2 статора.Then put the core 1 in the mold and install on the axis of the core 1 technological metal sign, with an outer screw surface corresponding to the configuration of the flow path of the lining 2 of the stator.

После чего запрессовывают эластомер в полость между остовом 1 и технологическим знаком, при этом эластомер заполняет канавку 7 и охватывает уступ 5, образуя единый массив эластичной обкладки 2.After that, the elastomer is pressed into the cavity between the skeleton 1 and the technological sign, while the elastomer fills the groove 7 and covers the ledge 5, forming a single array of elastic lining 2.

После извлечения остова 1 из пресс-формы выкручивают технологический знак из винтового канала 3 эластичной обкладки 2 и определяют геометрические параметры готового статора.After removing the core 1 from the mold, unscrew the technological sign from the screw channel 3 of the elastic plate 2 and determine the geometric parameters of the finished stator.

Установку статора в одновинтовой насос производят торцом с уступом со стороны нагнетательной камеры.The stator is installed in a single-screw pump with an end face with a step on the side of the discharge chamber.

Разработанная конструкция статора проста и технологична в изготовлении, применяется в разработанных на предприятии обладающих высокой надежностью работы одновинтовых насосах, используемых для перекачки агрессивных сред и работающих в тяжелых условиях эксплуатации.The developed design of the stator is simple and technologically advanced in manufacture; it is used in single-screw pumps developed at the enterprise that have high reliability and are used for pumping aggressive media and operating in harsh operating conditions.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить повышенную работоспособность статора в составе одновинтового насоса и улучшить качество изготовления, что подтверждено практическим применением в течение длительного времени эксплуатации.The present invention allows for increased operability of the stator as part of a single-screw pump and to improve the quality of manufacturing, which is confirmed by practical application for a long time operation.

Claims

1. The stator of a single-screw pump containing a metal core and an elastic lining pressed into it with a screw channel, characterized in that the inner surface of the core at the end from the discharge chamber of the single-screw pump is made of a smaller diameter, with the formation of a step in the interface with the inner surface of a larger diameter, on which a helical groove filled with an elastomer of an elastic lining is made.

2. The stator of a single-screw pump according to claim 1, characterized in that the helical groove on the inner surface of the core is made of a U-shaped profile.

3. The stator of a single-screw pump according to claim 1, characterized in that the helical groove on the inner surface of the core is made with the same direction of turns as the channel of the elastic lining.

4. The stator of a single-screw pump according to claim 1, characterized in that the channel of the elastic lining is made in the form of a two-way screw surface with the right direction of rotation.