RU2642681C1

RU2642681C1 - Screw pump

Info

Publication number: RU2642681C1
Application number: RU2017111762A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Струков
Original assignee: Виктор Михайлович Струков
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2018-01-25

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: screw pump consists of a cylindrical body, inside of which a shaft is provided coaxially with it, equipped with a volume screw thread. The shaft is fixed to the first support, and through the second support is connected to the motor. The cutting is performed by an external, single-step, multi-turn with a given pitch. Cutting is by first supports specified number of voluminous turns connected via screw grooving having a diameter, the smaller than the diameter of the shaft by a specified amount, with an equal number of cylindrical volumetric cavities, performed with the specified step in the spaces between the turns of slicing. The cavities communicate with through holes, made in a predetermined amount in the body, for passage of liquid from the outside, further movement and injection through the partially cut last coil into the outlet chamber of the pumped liquid. The exit chamber is formed between the shaft end and its second support.

EFFECT: increasing pump capacity by increasing the efficiency of pumping liquid.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям винтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных жидкостей - высоковязких, агрессивных и многофазных в нефтяной, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of engineering, in particular to the construction of screw pumps designed for pumping various liquids - highly viscous, aggressive and multiphase in the oil, chemical, food, construction and other industries.

Из уровня техники известно большое количество винтовых насосов, статор которых выполнен в виде сложной винтовой поверхности, облегающей зубья ротора (патенты РФ №№127121, 2165531, 2256098, 2131538), например одновинтовой насос (патент РФ №2195581, МПК F16D 3/50, опубликовано 27.12.2002 г.), содержащий 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 ротора в любой момент может быть смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета.A large number of screw pumps are known from the prior art, the stator of which is made in the form of a complex screw surface that encloses the teeth of the rotor (RF patents Nos. 127121, 2165531, 2256098, 2131538), for example a single-screw pump (RF patent No. 2195581, IPC F16D 3/50, published December 27, 2002) 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 the leading a shaft connected to the rotor. The rotor axis at any time can be offset relative to the axis of the drive shaft by the amount of eccentricity.

Недостатком этих насосов является сложное конструктивное исполнение и винтовая форма внутренней поверхности статора, требующие больших затрат на их производство.The disadvantage of these pumps is the complex design and screw form of the inner surface of the stator, requiring large costs for their production.

Известен вертикальный шнековый насос (патент РФ №37093, МПК F04D 3/02, опубликовано 10.04.2004 г.), содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным отверстиями, установленный в корпусе вал с основным шнеком в виде винтовой нарезки, привод вала. На валу со стороны привода над нагнетательным отверстием дополнительно выполнена винтовая нарезка противоположного направления относительно основной винтовой нарезки, причем диаметр дополнительной винтовой нарезки составляет 1,1-1,5 диаметра основной винтовой нарезки.Known vertical screw pump (RF patent No. 37093, IPC F04D 3/02, published April 10, 2004), comprising a housing with suction and discharge holes, a shaft installed in the housing with a main screw in the form of a screw thread, a shaft drive. On the shaft from the drive side above the discharge hole, a screw cutting of the opposite direction relative to the main screw cutting is additionally performed, the diameter of the additional screw cutting being 1.1-1.5 of the diameter of the main screw cutting.

Недостатком данного насоса является его сложное конструктивное выполнение, включающее дополнительную винтовую нарезку, что повышает затраты на его производство.The disadvantage of this pump is its complex design, including an additional screw thread, which increases the cost of its production.

Наиболее близким техническим решением является винтовой насос (патент РФ №101109, МПК F04D 3/02, опубликовано 10.01.2011 г.), содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком с впускным отверстием и выходным патрубком с выпускным отверстием, шнек, выполненный в виде размещенной внутри полости корпуса соосно с ним цилиндрической винтовой спирали со сплошной винтовой лопастью вдоль продольной оси, и привод вращения шнека относительно корпуса. Внутри шнека соосно с ним и корпусом установлен вал, причем шнек установлен с возможностью вращения относительно вала.The closest technical solution is a screw pump (RF patent No. 101109, IPC F04D 3/02, published January 10, 2011), comprising a cylindrical body with an inlet pipe with an inlet and an outlet pipe with an outlet, a screw made in the form placed inside the cavity of the housing coaxially with it of a cylindrical helical spiral with a continuous helical blade along the longitudinal axis, and a drive for rotating the screw relative to the housing. A shaft is mounted coaxially with it and the housing inside the screw, the screw being mounted rotatably with respect to the shaft.

Недостатком данного насоса является низкая производительность и сложное конструктивное выполнение, включающее дополнительную установку вала, на котором монтируется шнек, что повышает затраты на его производство.The disadvantage of this pump is its low productivity and complex design, including the additional installation of a shaft on which the screw is mounted, which increases the cost of its production.

Задачей изобретения является создание удобного в эксплуатации, производительного насоса с технологичной конструкцией.The objective of the invention is the creation of easy-to-use, productive pump with a technological design.

Техническим результатом является увеличение производительности насоса за счет повышения эффективности перекачки жидкости.The technical result is to increase the productivity of the pump by increasing the efficiency of pumping fluid.

Технический результат достигается винтовым насосом, включающим цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой.The technical result is achieved by a screw pump, including a cylindrical body, inside of which a shaft is arranged coaxially with it, equipped with a three-dimensional screw thread.

В отличие от прототипа вал с одной стороны закреплен на первой опоре, а с другой стороны через вторую опору связан с двигателем, при этом объемная винтовая нарезка выполнена внешней, однозаходной, многовитковой с заданным шагом и имеет со стороны первой опоры заданное количество объемных витков, соединенных посредством кольцевых проточек, имеющих диаметр, меньший диаметра вала на заданную величину, с равным количеством цилиндрических объемных полостей, выполненных с заданным шагом в пространствах между витками объемной винтовой нарезки и сообщающихся со сквозными отверстиями, выполненными в заданном количестве в корпусе, для прохода жидкости извне, дальнейшего ее перемещения по объемной винтовой нарезке и нагнетания через частично срезанный последний объемный виток в камеру выхода перекачиваемой жидкости, образованную между торцом вала и его второй опорой.In contrast to the prototype, the shaft is mounted on the first support on the one hand, and connected to the engine through the second support on the other hand, while the screw thread is external, single-thread, multi-turn with a given step and has a given number of volume turns connected from the side of the first support by means of annular grooves having a diameter smaller than the diameter of the shaft by a predetermined amount, with an equal number of cylindrical volume cavities made with a given step in the spaces between the turns of the volumetric screw thread and communicating with the through holes, made in a predetermined amount into the housing, for passage of fluid from outside, its further displacement volume of helical cutting and discharge through bulk partially cut last stage in the pumped liquid outlet chamber formed between the shaft end and its second support.

Согласно изобретению внутри корпуса установлен с плотной посадкой съемный цилиндр с отверстиями, совпадающими с отверстиями корпуса, причем гладкий внутренний диаметр съемного цилиндра равен диаметру вала.According to the invention, a removable cylinder with holes matching the holes of the housing is installed inside the housing with a tight fit, the smooth inner diameter of the removable cylinder being equal to the diameter of the shaft.

Согласно изобретению рабочие органы винтового насоса за исключением двигателя полностью или частично изготовлены из полимерного материала, например из фторопласта.According to the invention, the working parts of a screw pump with the exception of the engine are completely or partially made of a polymeric material, for example, fluoroplastic.

Технический результат достигается благодаря конструктивным особенностям объемной винтовой нарезки на валу насоса, заданная часть объемных витков которой со стороны всасывания перекачиваемой жидкости соединена напрямую через кольцевые проточки с объемными цилиндрическими полостями, обеспечивающими эффективное всасывание жидкости через сообщающиеся с ними отверстия в корпусе при вращении вала.The technical result is achieved due to the design features of the volumetric screw threading on the pump shaft, a predetermined part of the volumetric turns of which on the suction side of the pumped liquid is connected directly through the annular grooves with volumetric cylindrical cavities, which ensure effective absorption of the liquid through the holes in the housing that communicate with them during rotation of the shaft.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен винтовой насос в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a screw pump in section.

Вал 1 соосно расположен в корпусе 2 и контактирует с его гладкой рабочей поверхностью 3 своей внешней однозаходной, многовитковой, с заданным шагом L, объемной винтовой нарезкой 4. Вал одним концом закреплен на первой опоре 5, со стороны которой имеет заданное количество объемных витков 6, соединенных посредством кольцевых проточек 7 с равным количеством цилиндрических объемных полостей 8, выполненных с заданным шагом между витками объемной винтовой нарезки. Кольцевые проточки имеют диаметр, меньший диаметра вала на величину, достаточную для свободного прохода всасываемой в насос жидкости через сквозные отверстия 9, выполненные в корпусе в заданном количестве. Заданное количество объемных витков 6, соединенных с цилиндрическими объемными полостями 8, а также шаг винтовой нарезки и количество сквозных отверстий 9 в корпусе зависит от геометрических размеров насоса и требуемой мощности привода. Последний виток 10 объемной винтовой нарезки частично срезан. Через него перемещаемая вдоль винтовой нарезки вала жидкость нагнетается в камеру 11 выхода перекачиваемой жидкости, образованную между торцом 12 вала и его второй опорой 13, связанной с двигателем 14.The shaft 1 is coaxially located in the housing 2 and is in contact with its smooth working surface 3 with its external single-pass, multi-turn, with a given step L, screw thread 4. The shaft at one end is mounted on the first support 5, from the side of which has a given number of volume coils 6, connected by means of annular grooves 7 with an equal number of cylindrical volume cavities 8, made with a predetermined step between the turns of a volumetric screw thread. The annular grooves have a diameter smaller than the shaft diameter by an amount sufficient for the free passage of the fluid absorbed into the pump through the through holes 9 made in the housing in a predetermined quantity. The specified number of volumetric turns 6 connected to the cylindrical volumetric cavities 8, as well as the pitch of the screw thread and the number of through holes 9 in the housing depend on the geometric dimensions of the pump and the required drive power. The last turn 10 of the volumetric screw thread is partially cut. Through it, the fluid moved along the screw thread of the shaft is pumped into the pumped fluid outlet chamber 11 formed between the shaft end 12 and its second support 13 connected to the motor 14.

Насос работает следующим образом. Перед началом работы его погружают на необходимую глубину в жидкость, которая через сквозные отверстия 9 корпуса 2 заполняет цилиндрические объемные полости 8 и через кольцевые проточки 7 заполняет сообщающиеся с ними объемные витки 6 винтовой нарезки 4. При включенном двигателе 14 вал 1 через опору 13 приходит во вращение и своим концом со стороны первой опоры 5 заданным количеством объемных витков 6 всасывает поступающую из цилиндрических объемных полостей 8 жидкость, которая по объемной винтовой нарезке 4, находящейся в контакте с гладкой рабочей поверхностью 3 корпуса 2, перемещается и через частично срезанный последний объемный виток 10 нагнетается в камеру 11 выхода перекачиваемой жидкости. При этом камера может иметь боковой выход (как показано на чертеже) или осевой выход перекачиваемой жидкости.The pump operates as follows. Before starting work, it is immersed to the required depth in the liquid, which fills the cylindrical volume cavities 8 through the through holes 9 of the housing 2 and through the annular grooves 7 fills the volumetric turns 6 of the screw thread 4 connected with them. When the motor 14 is turned on, the shaft 1 through the support 13 comes into the rotation and its end from the side of the first support 5 with a predetermined number of volumetric turns 6 sucks in the fluid coming from the cylindrical volumetric cavities 8, which, through the volumetric screw thread 4 in contact with the smooth the barrel surface 3 of the housing 2, moves and through a partially cut last volume coil 10 is pumped into the chamber 11 of the outlet of the pumped liquid. In this case, the chamber may have a lateral outlet (as shown in the drawing) or an axial outlet of the pumped liquid.

За счет предложенного конструктивного решения винтового насоса с выполнением на валу сообщающихся между собой цилиндрических объемных полостей и объемных витков, находящихся непосредственно в зоне всасывания жидкости, во время работы происходит активное всасывание жидкости, затем перемещение и нагнетание объемной винтовой нарезкой на выход, что заметно повышает эффективность работы. Производительность насоса может регулироваться в сторону повышения за счет увеличения диаметра вала, объемов винтовой нарезки и оборотов двигателя.Due to the proposed constructive solution of a screw pump with the execution of cylindrical volumetric cavities and volumetric coils located directly in the liquid suction zone on the shaft, the liquid is actively sucked up during operation, then the volumetric screw thread is moved and pumped to the outlet, which significantly increases the efficiency work. Pump performance can be adjusted upward by increasing the diameter of the shaft, the volume of screw cutting and engine speed.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить технические характеристики винтового насоса при одновременном упрощении технологии его производства.Thus, the proposed invention improves the technical characteristics of a screw pump while simplifying the technology of its production.

Claims

1. A screw pump, comprising a cylindrical body, inside of which a shaft is arranged coaxially with it, provided with a volumetric screw thread, characterized in that the shaft is mounted on the first support on one side and connected to the engine through the second support, the volumetric screw cutting is made external, single-entry, multi-turn with a predetermined step and has from the side of the first support a predetermined number of volume turns connected by means of annular grooves having a diameter smaller than the shaft diameter by a predetermined amount, with the number of cylindrical volumetric cavities made with a predetermined step in the spaces between the turns of a volumetric screw thread and communicating with through holes made in a predetermined quantity in the housing, for the passage of fluid from the outside, its further movement by volumetric screw threading and injection through a partially cut last volume turn into a fluid outlet chamber formed between the shaft end and its second support.

2. A screw pump according to claim 1, characterized in that a removable cylinder with holes matching the holes of the housing is installed inside the housing with a tight fit, the inner smooth diameter of the removable cylinder being equal to the diameter of the shaft.

3. A screw pump according to claim 2, characterized in that the working bodies of the screw pump, with the exception of the engine, are fully or partially made of a polymeric material, for example, fluoroplastic.