НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2003 года по МПК F04C2/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть реализовано в насосостроении, а именно в насосах объемного вытеснения для перекачивания вязких жидкостей при повышенной дозировке в подаче.

У винтовых насосов с циклоидальным зацеплением, профиль нарезки винтов в нормальном к оси сечении образован циклоидальными кривыми. Благодаря такой геометрической форме нарезки в сочетании с достаточной длиной винтов, заключенных в обойму (рубашку) насоса, обеспечивается теоретически геометричное отделение камеры нагнетания от камеры всасывания.

У винтовых насосов с циклоидальным зацеплением ведущий винт имеет специальную двухзаходную выпуклую нарезку с постоянным шагом, профиль которой в сечении, нормальном к оси винта, очерчен циклоидальными кривыми и ограничен дугами окружностей наружного и внутреннего диаметров винта.

Ведомые винты, идентичные, имеют также специальную двухзаходную вогнутую нарезку с постоянным шагом, равным шагу нарезки ведущего винта. Профиль ведомых винтов в сечении, нормальном к оси винта, очерчен циклоидальными кривыми и радиальными фасками и ограничен дугами окружностей наружного и внутреннего диаметров винта (RU 844820 А, 07.07.1981, F 04 C 2/16).

Данный насос принят в качестве ближайшего аналога.

При теоретическом зацеплении в случае силовой передачи происходит быстрый износ кромок винтовых нарезок. Более всего подвержены износу ведомые винты, которые хотя и могут быть теоретически разгружены от силового взаимодействия с ведущим винтом, но сделать это точно практически трудно.

К ведомым винтам всегда должен быть приложен какой-то момент для преодоления сил трения, возникающих между винтами, с одной стороны, и обоймой и перекачиваемой жидкостью - с другой. Этот момент трения будет величиной, меняющейся в зависимости от развиваемого давления, вязкости жидкости и числа оборотов. Кроме того, удары между винтами при пуске насоса, когда перекачиваемая жидкость не успела еще заполнить насос, и другие случайные причины способны вызвать повреждение острых винтовых кромок.

Чтобы предупредить износ, корригировали винты путем притупления острой кромки у ведомых винтов и некоторого утолщения профиля ведущего винта. Обычно острую кромку притупляют радиальной фаской.

Однако для налаживания при первоначальном сборе винтов в насосе и его пуске, часто происходит заедание и заклинивание вершин витков ведомых винтов. Одновременно в основании ведущего винта происходит его подрезание. Такие же явления наблюдаются при небольшом износе подшипников, в которых закреплены винты, или же неточности изготовления последних. Устранение заедания проводят путем необоснованного увеличения зазора между витками винтов. Но одним из основных требований, предъявляемых к винтовым насосам, является высокий КПД, который зависит от степени герметичности рабочих органов.

Преимущество винтового насоса, по сравнению с другими типами насосов, в основном и заключается в полном разобщении камеры нагнетания от камеры всасывания и обеспечивается точностью выполнения геометрической формы витков винтов.

Для устранения указанных недостатков в основу изобретения поставлена задача путем усовершенствования геометрии витков ведущего и ведомых винтов создать качественное зацепление.

Для осуществления указанной задачи, заявляемый насос для перекачивания вязких жидкостей, так же как и известный, состоит из корпуса и крышки, внутри корпуса установлена обойма с расположенными в ней ведущим и ведомыми винтами с витками, имеющими основания и вершины, причем, вершины витков ведомых винтов выполнены с фаской.

Согласно изобретению вершины витков ведомых винтов выполнены с дополнительной фаской, образованной срезом одной части вершины известной фаски и двух частей по линии наружного диаметра витка, а основание витка ведущего винта выполнено с прямым участком, равным или меньше длины дополнительной фаски витков ведомых винтов.

Отличительные признаки заявляемого технического решения дают ряд положительных качеств, которые влияют на технический результат:
- вершины витков ведомых винтов выполнены с дополнительной фаской, это позволяет укоротить длину вершины, а значит и ликвидировать заедание винтов;
- фаска образована срезом одной части вершины по линии уже известной фаски и двух частей по линии наружного диаметра витка. Такое выполнение вершины витка обеспечивает мягкое вхождение витка ведомого винта в зацепление с ведущим винтом;
- основание витка ведущего винта выполнено с прямым участком, равным или меньше длины дополнительной фаски витков ведомых винтов. Такое выполнение основания витка дает возможность при минимальном зазоре между проделанной дополнительной фаской на вершине витка ведомых винтов и ведущим винтом создать зацепление, не нарушая герметичности.

Указанные существенные признаки состоят в причинно-следственной связи с вышеизложенным результатом и позволяют конструктивно сохранить точную геометрию витков винтов и технологически выполнить их в металле.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен насос для перекачивания вязких жидкостей в продольном разрезе.

На фиг. 2 - поперечное сечение винтов насоса при коррегированном зацеплении.

На фиг. 3 - выносное сечение вершины витка.

На фиг.4 - выносной резец впадин.

Насос для перекачивания вязких жидкостей состоит из корпуса 1 и крышки 2, внутри корпуса установлена обойма 3 с расположенными в ней ведущим 4 и ведомыми 5 винтами с витками 6, имеющими основания 7 и вершины 8. Вершины 8 витков 6 ведомых винтов 5 выполнены с известной 9 и дополнительной 10 фасками. При этом, дополнительная фаска 10 образована срезом одной части α по линии известной фаски 9 и двух частей 2α по линии наружного диаметра 11 витка 6. Ведущий винт 4 выполнен с прямым b участком 12 у основания 13, равным или меньшим длины дополнительной фаски 10 витков 6 ведомых винтов 5, что обеспечивает качественное зацепление, не нарушая герметичности насоса.

С таким усовершенствованием изготовили партию ведущих 4 и ведомых 5 винтов, собрали на стенде, провели анализ по меткам в зацеплении, после чего винты установили в обоймы насоса и соответственно корпуса.

Винты выполнены стальными и заключены в бронзовую обойму с тремя сквозными смежными параллельными расточками. Нарезка у ведущего 4 вала - левая, а у ведомых 5 винтов - правая.

Насос для перекачивания вязких жидкостей работает следующим образом.

Во всасывающую часть (не показано) подается жидкость, которая заполняет впадины между витками 6 и передвигается вращающимися винтами 4, 5 вдоль оси корпуса 1 на один шаг за один оборот ведущего винта 4. Большинство витков 6 и кажущаяся бесконечная их длина постоянно находятся в зацеплении. Жидкость проходит по всей длине винтов 4, 5 обоймы 3 и поступает на выход из насоса. При этом, исходящая жидкость из винтов имеет равномерное движение. Насос работает без толчков и звука.

Такая работа возможна благодаря тому, что кроме известной фаски 9 на витках ведомых винтов 5 имеется дополнительная фаска 10 и выполнена она так, что образована срезом одной части α по линии известной фаски 9 и двух ее частей 2α по линии наружного диаметра 11 витков 6. Для обеспечения оптимальной работы насоса, на ведущем винте 4 у основания 13 витков 6 выполнен прямой участок 12, равный или короче дополнительной фаски 10. При наработке более 2800 ч проверили состояние винтов. На вершинах витков ведомых 5 винтов и у основания 13 витков ведущих 4 винтов на участке 12 заусенцев, сколов и следов заедания не выявили. Такое геометрическое выполнение дополнительной фаски с учетом вращательного движения позволило решить поставленную задачу. При этом оптимально выбранные зазоры обеспечили высокую производительность и надежную работу насоса, а именно проводить непрерывную и равномерную подачу жидкости.

Использование заявляемого технического решения в машиностроении обеспечит изготовление винтовых насосов для перекачивания жидкостей высокого качества с большим рабочим ресурсом и высоким КПД. Данное техническое решение является новым, технически выполнимым и полезным.

Изобретение может быть использовано в насосостроении, а именно в насосах объемного вытеснения для перекачивания вязких жидкостей при повышенной дозировке и подаче. Насос для перекачивания вязких жидкостей состоит из корпуса и крышки. Внутри корпуса установлена обойма с расположенными в ней ведущим и ведомым винтами с витками, имеющими основания и вершины, которые имеют известную и дополнительную фаски. Дополнительная фаска образована срезом одной части по линии известной фаски и двух частей по линии наружного диаметра витка. Основание витка ведущего винта выполнено с прямым участком, равным или меньшим длины дополнительной фаски витков ведомых винтов. Обеспечены полное разобщение камеры нагнетания от камеры всасывания и точность выполнения геометрической формы витков винтов. 4 ил.

Насос для перекачивания вязких жидкостей, состоящий из корпуса и крышки, внутри корпуса установлена обойма с расположенными в ней ведущим и ведомыми винтами с витками, имеющими основания и вершины, причем, вершины витков ведомых винтов выполнены с фаской, отличающийся тем, что вершины витков ведомых винтов выполнены с дополнительной фаской, образованной срезом одной части по линии известной фаски и двух частей по линии наружного диаметра витка, а основание витка ведущего винта выполнено с прямым участком, равным или меньшим длины дополнительной фаски витков ведомых винтов.