ШНЕКОВЫЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04D3/02 F04C2/16 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к осевым насосам, предназначенным для перекачивания однородных и неоднородных жидкостей или масс.

Известна конструкция шнекового насоса, содержащего трубчатый кожух, погруженный нижним концом в жидкость, и установленный в нем шнек, имеющий вал, (SU патент 7751, кл F 04 D 3/02 1927) связанный с приводом.

Недостатком известной конструкции является большое сопротивление движению перекачиваемой среды на внутренней поверхности кожуха из-за трения, в особенности при перекачивании неоднородных жидкостей и консистентных масс, и вследствие этого низкая производительность насоса. Кроме того, данная конструкция шнекового насоса не позволяет осуществить подъем перекачиваемой среды на достаточно большую высоту.

Наиболее близким аналогом по конструкции к предлагаемому является шнековый насос, включающий трубчатый кожух и установленный в нем шнек с валом, соединенным с приводом. (SU авторское свидетельство 1312251, кл F 04 L 3/02, 1987 г.).

В этой конструкции увеличение высоты подъема жидкости осуществлено путем увеличения длины шнека, для чего вал оборван промежуточными подшипниками, установленными на кронштейнах, а лопасти шнека снабжены гибкими подпружиненными вставками, закрепленными консольно на лопастях.

Недостатками известной конструкции являются: низкая производительность шнекового насоса, связанная со снижением скорости, а следовательно и напора перекачиваемой среды из-за ее трения о внутреннюю поверхность кожуха, а также конструктивная сложность и большие габариты, связанные с большей длиной шнека, постановкой промежуточных подшипников и снабжение лопастей шнека гибкими подпружиненными вставками.

Технической задачей изобретения является создание новой конструкции шнекового насоса, обладающего высокой производительностью, простой и малыми габаритами.

Поставленная техническая задача решается тем, что в шнековом насосе, содержащим трубчатый кожух и установленное в нем шнековое рабочее колесо, имеющее вал, соединенный с приводом, согласно изобретению шнековое колесо выполнено с однонаправленными многозаходными винтовыми нарезками, причем винтовые канавки нарезок выполнены с круглым профилем, углом подъема винтовой линии 15-45^o и с диаметром профиля не менее диаметра вала и не более радиуса рабочего колеса, а количество заходов винтовых нарезок на шнековом колесе не превышает шести.

Кроме того, шнековое рабочее колесо выполнено с толщиной, не превышающей его диаметр.

В таком шнековом насосе выполнение многозаходных (не более шести заходов) однонаправленных винтовых нарезок на шнековом колесе при угле подъема винтовой линии 15-45^o обеспечивает силовое давление на поток жидкости, приводящее ее во вращательное и поступательное движение. При этом жидкость, приобретя радиальную и осевую составляющие напора за счет центробежных и поступательных сил, возникающих при вращении такого шнекового колеса, получает приращение энергии, достаточное для преодоления гидравлических сопротивлений, возникающих в конструкции. Движение жидкости получается вихреобразным по направлению к стенке кожуха, что приводит к разрушению структуры пробки, возникающей у внутренней поверхности кожуха из-за большого сопротивления на этой поверхности перекачиваемой, в особенности неоднородной, жидкости и консистентной массы в результате чего, в этом месте образуется турбулентное кольцо из суспензии. Турбулентность потока у стенки кожуха вызывает перестройку его структуры, располагая, например, волокна в волокнистой структуре длиной осью вдоль потока, уменьшая при этом потери напора и увеличивая производительность насоса при увеличении скорости вращения шнека.

Выполнение винтовых канавок многозаходных однонаправленных нарезок с круглым профилем с диаметром не менее диаметра вала и не более радиуса рабочего колеса определяет оптимальный угол заострения винтовых нарезок рабочего колеса, что способствует сглаживанию сопротивления трения перекачиваемой среды у внутренней поверхности кожуха.

При снижении сопротивления движению перекачиваемой среды, позволяющему увеличить скорость вращения шнекового колеса, а также при выполнении оптимального угла заострения винтовых нарезок рабочего колеса увеличивается сила напора, что позволяет перемещать перекачиваемую среду на большую высоту без увеличения длины шнека, а следовательно без установки промежуточных подшипников, а также без снабжения лопастей гибкими подпружиненными вставками. Это упрощает конструкцию насоса, снижает его габариты.

Кроме того, выполнение шнекового рабочего колеса с толщиной, не превышающей его диаметра, не способствует выталкиванию перекачиваемой среды назад, а способствует продвижению ее вперед за счет быстрого поступления новой массы, что также способствует повышению производительности насоса и снижение его габаритов.

На чертеже изображен шнековый насос (вид насоса с торца прижатой крышки).

Шнековый насос содержит трубчатый кожух 1 и установленное в нем шнековое рабочее колесо 2, имеющее вал 3, соединенный с приводом. Шнековое рабочее колесо 2 выполнено с однонаправленными многозаходными винтовыми нарезками, канавки которых 4 выполнены с круглым профилем 5 с диаметром не менее диаметра вала 3 и не более радиуса рабочего колеса 2. Количество заходов нарезок не превышает шести, а угол подъема винтовой линии лежит в пределах 15-45^o. При таком выполнении канавок 4 винтовых нарезок шнекового рабочего колеса получается оптимальный угол заострения 6 винтовых нарезок.

При передаче от привода вращения вала 3 шнекового рабочего колеса 2 перекачиваемая среда получает приращение энергии в результате непосредственного воздействия на нее непрерывно вращающейся поверхности колеса 2, обладающего свойствами рабочего органа центробежного и шнекового насосов. Перекачиваемая среда, отбрасываемая к внутренней стенке кожуха 1 лопастями рабочего колеса, способствует разжижению слоя среды, заторможенного у этой стенки трением. Угол заострения 6 также сглаживает сопротивление перекачиваемой среды у внутренней поверхности кожуха при вращении рабочего колеса благодаря своей оптимальной конфигурации. Благодаря винтовым нарезкам на рабочем колесе с углом подъема винтовой линии 15-45^o перекачиваемая среда получает оптимальное приращение энергии для движения вперед. В результате при уменьшении сопротивления перекачиваемой среды и увеличения напора возрастает производительность заявляемого шнекового насоса без увеличения его габаритов и усложнения конструкции.

Кроме того, выполнение шнекового рабочего колеса 2 толщиной, не превышающей его диаметр, способствует продвижению вперед перекачиваемой среды за счет быстрого поступления новой массы, что также способствует повышению производительности насоса и снижению его габаритов.

Таким образом, в предлагаемом шнековом насосе выполнение шнекового рабочего колеса с однонаправленными винтовыми нарезками, канавки которых выполнены с круглым профилем с диаметром не менее диаметра вала шнекового рабочего колеса и не более радиуса колеса, при угле подъема винтовой линии 15-45^o и количестве заходов нарезок на шнековом рабочем колесе, не превышающем шести, а также выполнение шнекового колеса с толщиной, не превышающей его диаметр, повышает производительность насоса, упрощает его конструкцию и уменьшает габариты по сравнению с ближайшим аналогом.

Использование: для перекачивания однородных и неоднородных жидкостей или масс. Сущность изобретения: шнековый насос содержит трубчатый кожух и установленное в нем шнековое рабочее колесо, имеющее вал, соединенный с приводом. Шнековое колесо выполнено с однонаправленными многозаходными винтовыми нарезками. Винтовые канавки нарезок выполнены с круглым профилем, с углом подъема винтовой линии 15-45^o с диаметром профиля не менее диаметра вала и не более радиуса рабочего колеса. Количество заходов нарезок на шнековом колесе не превышает шести. Кроме того, шнековое рабочее колесо выполнено с толщиной, не превышающей его диаметра. 1 з.п. ф-лы., 1 ил.

1. Шнековый насос, содержащий трубчатый кожух и установленное в нем шнековое рабочее колесо, имеющее вал, соединенный с приводом, отличающийся тем, что шнековое колесо выполнено с однонаправленными многозаходными винтовыми нарезками, причем винтовые канавки нарезок выполнены с круглым профилем, с углом подъема винтовой линии 15 45^o и с диаметром профиля не менее диаметра вала и не более радиуса рабочего колеса, а количество заходок нарезок на шнековом колесе не превышает шести. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что шнековое рабочее колесо выполнено с толщиной, не превышающей его диаметр.