ШНЕКОВЫЙ НАСОС ЗЕМЛЯКОВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК F04D3/02 F04D7/00 

Изобретение относится к технике как объемных, так и динамических шнековых насосов, выполненных в виде легкого ручного инструмента с автономным приводом, либо тяжелого устройства, установленного на колесной тележке, и может быть использовано для перекачки любых жидкостей, а также вязких, пластичных и вязкопластичных масс, например воды, молока, спирта, меда, отстоя растительного масла, теста, сливочного масла, а также бензина, керосина, легкотекучей нефти, загустевшей нефти, технических жиров, солидола, мазута, строительных растворов, пенобетона, речного ила и др. Управление насосом может выполняться одним производственным рабочим либо манипулятором робота. Кроме того, насос может использоваться спасателем МЧС при ликвидации последствий стихийных бедствий при наводнениях, при зачистке нефтяных выбросов на береговую линию, а также рыбаками и моряками для откачки воды из судна, получившего пробоину.

Известны шнековые насосы для вязкопластичных сред, имеющие цилиндрический корпус, в котором установлен шнек, часть которого выступает из корпуса и охвачена лопастным питателем, имеющего со шнеком встречное направление вращения и различную частоту вращения (патент России №2143591, М. кл. F 04 D 3/02, 7/00 и патент России №2177087, М. кл. F 04 D 3/02, 7/00).

Недостатком таких насосов является то, что от встречного перемещения массы лопастным питателем и шнеком возникает высокая относительная окружная скорость, которая в квадратичной зависимости формирует силу лобового сопротивления лопаток питателя, увеличивая потребляемую мощность насоса. Кроме того, такие насосы имеют выходной патрубок, установленный встык к корпусу, т.е. так, что ось корпуса и ось выходного патрубка пересекаются, что способствует увеличению гидравлического сопротивления. Эти известные насосы обеспечивают выталкивание массы в выходной патрубок только основными лопастями шнека, кроме того, в таких насосах масса, перемещаемая вдоль оси корпуса с большим усилием, перед входом в выходной патрубок поджимается в неподвижный торец корпуса, что также создает большое гидравлическое сопротивление. А наличие редуктора для тихоходного привода лопастного питателя увеличивает массу насоса, который становится неприемлемым как ручной инструмент.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является шнековый насос для зачистки вязкопластичных и илово-песчаных масс (патент России №2194881, М.кл. 7/00, 3/02), содержащий корпус, снабженный выходным патрубком и шнеком, размещенным подвижно в корпусе, причем шнек, имеющий входную часть с меньшим числом винтовых лопастей и выходную часть с большим числом винтовых лопастей, соединен с помощью вала через редуктор с приводом, кроме того, выходная часть шнека размещена в цилиндрической полости корпуса, а входная часть шнека, лопасти которой выполнены с бортами и выступающая из корпуса, охвачена неподвижным решетчатым кожухом. Борт прикреплен к подъемной поверхности однозаходной лопасти по меньшему диаметру, чем диаметр лопасти, и под углом больше 90°, а высота борта может быть от 10 до 60% шага однозаходной части.

Недостатком известного насоса является невозможность получения высокой производительности ввиду того, что выходной патрубок присоединен к корпусу встык, так что их оси пересекаются. Кроме того, выталкивание массы в выходной патрубок осуществляется только двумя лопастями двухзаходной выходной части шнека. А в виду того, что выталкиваемая в выходной патрубок масса постоянно контактирует с неподвижной стенкой корпуса насоса, создается большое гидравлическое сопротивление, что увеличивает потребляемую мощность. Кроме того, в качестве торцевого уплотнения в прототипе использованы типовые лабиринтные технические решения и промышленные резиновые манжеты, которые также создают значительное механическое сопротивление трением по шейке вала шнека и также увеличивают потребляемую мощность насоса. А для перекачки таких жидкостей как вода, насос прототип не может обеспечить больших значений напора, так как у него отсутствует кольцевая камера для удержания сплошного, непрерывного, вращающегося потока жидкости.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении производительности насоса по перекачке жидкостей с большим напором, а также и вязкопластичных масс при одновременном снижении энергопотребления насоса.

Это достигается тем, что в шнековом насосе для перекачки жидкостей и вязкопластичных масс, содержащем корпус, снабженный выходным патрубком и шнеком, размещенным подвижно в корпусе, причем шнек, имеющий входную часть с меньшим числом винтовых лопастей и выходную часть с большим числом винтовых лопастей, соединен с помощью вала через редуктор с приводом, кроме того, выходная часть шнека размещена в цилиндрической полости корпуса, а входная часть шнека, лопасти которой выполнены с бортами и выступающая из корпуса, охвачена неподвижным решетчатым кожухом, согласно изобретению выходной патрубок присоединен к корпусу тангенциально, а торцы лопастей выходной части шнека плотно соединены с диском, диаметр которого равен диаметру лопастей шнека и который жестко прикреплен к валу шнека, а в промежутках между лопастями его выходной части к диску и валу шнека симметрично прикреплены дополнительные пластины, длина которых не больше ширины каналов между лопастями выходной части шнека, а их высота не больше радиуса диска, при этом противоположный от лопастей торец диска снабжен кольцом с меньшим, чем у диска, диаметром и полированной торцевой поверхностью, к которой через смазочную пленку поджат кольцевой подшипник скольжения, соединенный с гибкой кольцевой мембраной, которая прикреплена к корпусу, при этом мембрана с подшипником поджата торцом цилиндрической пружины сжатия, а второй торец пружины прикреплен к корпусу, кроме того, торцевая поверхность подшипника скольжения, подвижно контактирующая с полированным торцом кольца, снабжена по среднему диаметру равноудаленными друг от друга по периметру несквозными отверстиями, заполненными смазкой, при этом между диском и корпусом установлен сальник. При этом подшипник скольжения может быть выполнен, например, из бронзы; кольцевая мембрана может быть выполнена, например, из нержавеющей стали толщиной 0,1-0,3 мм; соединение подшипника скольжения с мембраной может быть выполнено, например, с помощью развальцовки первого; сальник может быть выполнен, например, из фторопласта; наружный диаметр подшипника скольжения соизмерим с диаметром кольца; входная часть шнека может быть выполнена, например, однозаходной; выходная часть шнека может быть выполнена, например, двухзаходной; а в качестве привода может быть применен, например, бензодвигатель; а в качестве смазки может быть использована смесь из трех частей литола и одной части графитовой пудры.

Согласно второму варианту выполнения поставленная задача решается тем, что в шнековом насосе для перекачки жидкостей и вязкопластичных масс, содержащем корпус, снабженный выходным патрубком и шнеком, размещенным подвижно в корпусе, причем шнек, имеющий входную часть с меньшим числом винтовых лопастей и выходную часть с большим числом винтовых лопастей, соединен с помощью вала через редуктор с приводом, кроме того, выходная часть шнека размещена в цилиндрической полости корпуса, а входная часть шнека, лопасти которой снабжены бортами и выступающая из корпуса, охвачена неподвижным решетчатым кожухом, согласно изобретению торцевая часть корпуса над выходной частью шнека снабжена центробежной камерой с большим, чем у корпуса, диаметром, к боковой поверхности которой тангенциально прикреплен выходной патрубок, при этом осевая ширина центробежной камеры равна ширине канала между лопастями выходной части шнека, а торцы лопастей выходной части шнека плотно соединены с торцем центробежного диска, установленного на валу шнека, причем диаметр этого диска меньше внутреннего диаметра камеры, кроме того, в объеме центробежной камеры к лопастям выходной части шнека жестко присоединены удлинительные пластины, а в промежутках между лопастями шнека в объеме центробежной камеры к центробежному диску и валу шнека симметрично прикреплены гребные лопатки, длина которых меньше осевой ширины камеры, а их высота и высота лопастей выходной части шнека в объеме центробежной камеры меньше радиуса центробежного диска. Корпус насоса может быть выполнен, например, литым либо сварным.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

На фиг.1 изображен общий вид насоса по первому варианту с сечениями и вырывами, выполненного в виде ручного инструмента с приводом от бензодвигателя.

На фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.1, поясняющее тангенциальное крепление выходного патрубка.

На фиг.3 изображено осевое сечение части корпуса, поясняющее устройство торцевого уплотнения и дополнительных пластин на валу шнека.

На фиг.4 изображено сечение Б-Б на фиг.3, поясняющее устройство торцевого подшипника скольжения.

На фиг.5 изображен общий вид насоса, выполненного по второму варианту.

На фиг.6 изображено сечение В-В на фиг.5, поясняющее устройство и размещение центробежной камеры и центробежного диска.

Устройство шнекового насоса по фиг.1 конструктивно состоит из цилиндрического корпуса 1, имеющего жестко прикрепленный к нему выходной тангенциальный патрубок 2. В цилиндрической полости корпуса 1 установлен подвижно шнек 3, имеющий входную часть 4 с меньшим числом винтовых лопастей и выходную часть 5, имеющую большее число винтовых лопастей. Вал 6 шнека соединен через редуктор 7 с приводом 8. Вся выходная, многолопастная часть 5 шнека 3 размещена в цилиндрической части корпуса 1, а входная часть 4 шнека 3 выполнена с лопастями, имеющими борта 9, находится вне корпуса 1 и охвачена защитным решетчатым кожухом 10. При этом торцы лопастей выходной части 5 шнека 3 плотно соединены с диском 11, который имеет диаметр, равный диаметру лопастей шнека. Диск 11 также жестко прикреплен к валу 6 шнека 3, а в промежутках между лопастями выходной части 5 шнека прикреплены дополнительные пластины 12. Противоположный от лопастей шнека торец диска 11 снабжен кольцом 13, имеющим диаметр меньший, чем у диска 11. К торцевой полированной поверхности кольца 13 поджат через смазочную пленку кольцевой торцевой подшипник скольжения 14, который жестко закреплен на гибкой кольцевой мембране 15. Наружным диаметром мембрана 15 жестко и герметично закреплена к корпусу 1. Мембрана 15 вместе с подшипником 14 поджата торцом цилиндрической пружины сжатия 16, второй торец которой прикреплен к корпусу 1. При этом торцевая поверхность подшипника скольжения 14, подвижно контактирующая с полированным торцом кольца 13, снабжена по среднему диаметру равноудаленными друг от друга несквозными отверстиями 17, заполненными антифрикционной смазкой. Кроме того, между диском 11 и корпусом 1 установлен сальник 18. Для работы насосом как ручным инструментом он снабжен рукоятками 19.

Устройство шнекового насоса по фиг.5 конструктивно состоит из корпуса 20, снабженного выходным патрубком 21 и шнеком 22, размещенным подвижно в корпусе 20, причем шнек 22, имеющий входную часть 23 с меньшим числом винтовых лопастей и выходную часть 24 с большим числом винтовых лопастей, соединен с помощью вала 25 через редуктор 26 с приводом 27. Кроме того, выходная часть 24 шнека 22 размещена в цилиндрической полости корпуса, а входная часть 23 шнека 22, лопасти которой снабжены бортами 28 и выступающая из корпуса 20, охвачена неподвижным решетчатым кожухом 29. При этом торцевая часть корпуса 20 над выходной частью 24 шнека снабжена центробежной камерой 30 с большим, чем у корпуса 20, диаметром, к боковой поверхности которой тангенциально прикреплен выходной патрубок 21, при этом осевая ширина центробежной камеры 30 соизмерима с шириной канала между лопастями выходной части 24 шнека, а торцы лопастей выходной части 24 шнека плотно соединены с торцом центробежного диска 31, установленного на валу 25 шнека, причем диаметр диска 31 меньше внутреннего диаметра центробежной камеры 30, кроме того, в объеме центробежной камеры 30 к лопастям выходной части 24 шнека жестко присоединены удлинительные пластины 32, а в промежутках между лопастями 24 шнека, в объеме центробежной камеры 30 к центробежному диску 31 и валу 25 шнека, симметрично прикреплены гребные лопатки 33, длина которых меньше осевой ширины камеры 30, а их высота меньше радиуса центробежного диска 31. Для работы насосом как ручным инструментом он снабжен рукоятками 34.

Насос по фиг.1 работает следующим образом.

Насос берется оператором за рукоятки 19 и заглубляется решетчатым кожухом 10, например, в речной ил после наводнения, включается бензодвигатель и с помощью рукояток 19 насос перемещается в массе ила, обеспечивая наиболее полное наполнение шнека и наибольшую производительность.

Устройство шнекового насоса по фиг.1 наиболее приемлемо для зачистки и перекачки таких пластичных или вязкопластичных масс, как, например, солидол, литол, загустевшая нефть, отстой растительного масла, речной ил, других неньютоновских жидкостей со слабой самостоятельной текучестью. Для высокопроизводительной работы с такими массами насос необходимо постоянно перемещать так, чтобы входная часть шнека постоянно наполнялась массой.

Насос по фиг.5 работает следующим образом.

Насос берется оператором за рукоятки 34 и заглубляется решетчатым кожухом 29, например, в речную воду после наводнения, включается бензодвигатель и с помощью рукояток 34 насос удерживается в воде либо перемещается, например, в затопленные подвалы, емкости, помещения, откачивая из них воду вместе с илом.

Устройство шнекового насоса по фиг.5 целесообразнее использовать для высокопроизводительной перекачки с большим напором такие жидкости, как вода, бензин, керосин, нефть, взвешенный ил, молоко, растительное масло и другие жидкости.

Изобретение относится к шнековым насосам, используемым в виде ручного инструмента с автономным приводом или установленным на колесной тележке и предназначенным для перекачки любых жидкостей, в том числе вязких, пластичных и вязкопластичных масс. Входная часть шнека (Ш) имеет меньшее число винтовых лопастей, чем его выходная часть (ВЧ). Ш соединен с приводом через редуктор. ВЧ размещена в цилиндрической полости корпуса (К). Входная выступающая из К часть Ш охвачена неподвижным решетчатым кожухом. Лопасти входной части выполнены с бортами, выходной патрубок присоединен к К тангенциально, а торцы лопастей ВЧ шнека плотно соединены с диском, диаметр которого равен диаметру лопастей Ш. Диск жестко прикреплен к валу Ш. В промежутках между лопастями ВЧ к диску и валу Ш симметрично прикреплены дополнительные пластины. Длина пластин не больше ширины каналов между лопастями ВЧ, а их высота не больше радиуса диска. Изобретение направлено на повышение производительности насоса с большим напором при одновременном снижении энергопотребления. 2 н. и 10 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Шнековый насос для перекачки жидкостей и вязкопластичных масс, выполненный из корпуса, снабженного выходным патрубком и размещенным подвижно в корпусе шнеком, причем шнек, имеющий входную часть с меньшим числом винтовых лопастей и выходную часть с большим числом винтовых лопастей, соединен с помощью вала через редуктор с приводом, кроме того, выходная часть шнека размещена в цилиндрической полости корпуса, а входная, выступающая из корпуса, часть шнека, лопасти которой выполнены с бортами, охвачена неподвижным решетчатым кожухом, отличающийся тем, что выходной патрубок присоединен к корпусу тангенциально, а торцы лопастей выходной части шнека плотно соединены с диском, диаметр которого равен диаметру лопастей шнека и который жестко прикреплен к валу шнека, а в промежутках между лопастями его выходной части к диску и валу шнека симметрично прикреплены дополнительные пластины, длина которых не больше ширины каналов между лопастями выходной части шнека, а их высота не больше радиуса диска, при этом противоположный от лопастей торец диска снабжен кольцом с меньшим, чем у диска, диаметром и полированной торцевой поверхностью, к которой через смазочную пленку поджат кольцевой подшипник скольжения, соединенный с гибкой кольцевой мембраной, которая прикреплена к корпусу, при этом мембрана с подшипником скольжения поджата торцем цилиндрической пружины сжатия, а второй торец пружины прикреплен к корпусу, кроме того, в торцевой поверхности подшипника скольжения, подвижно контактирующей с полированным торцом кольца, выполнены по среднему диаметру равноудаленные друг от друга несквозные отверстия, заполненные смазкой, при этом между диском и корпусом установлен сальник.2. Насос по п.1, отличающийся тем, что подшипник скольжения выполнен из бронзы.3. Насос по п.1, отличающийся тем, что кольцевая мембрана выполнена из нержавеющей стали толщиной 0,1-0,3 мм.4. Насос по п.1, отличающийся тем, что соединение подшипника скольжения с мембраной выполнено с помощью развальцовки первого.5. Насос по п.1, отличающийся тем, что сальник выполнен из фторопласта.6. Насос по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр кольцевого подшипника скольжения соизмерим с диаметром кольца.7. Насос по п.1, отличающийся тем, что входная часть шнека выполнена однозаходной.8. Насос по п.1, отличающийся тем, что выходная часть шнека выполнена двухзаходной.9. Насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве привода применен бензодвигатель.10. Насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве смазки использована смесь из трех частей литола и одной части графитовой пудры.11. Шнековый насос для перекачки жидкостей и вязкопластичных масс, выполненный из корпуса, снабженного выходным патрубком и шнеком, размещенным подвижно в корпусе, причем шнек, имеющий входную часть с меньшим числом винтовых лопастей и выходную часть с большим числом винтовых лопастей, соединен с помощью вала через редуктор с приводом, кроме того, выходная часть шнека размещена в цилиндрической полости корпуса, а входная, выступающая из корпуса часть шнека, лопасти которой снабжены бортами, охвачена неподвижным решетчатым кожухом, отличающийся тем, что торцевая часть корпуса над выходной частью шнека снабжена центробежной камерой с большим, чем у корпуса, диаметром к боковой поверхности которой тангенциально прикреплен выходной патрубок, при этом осевая ширина центробежной камеры соизмерима с шириной канала между лопастями выходной части шнека, а торцы лопастей выходной части шнека плотно соединены с торцом центробежного диска, установленного на валу шнека, причем диаметр этого диска меньше внутреннего диаметра центробежной камеры, кроме того, в объеме центробежной камеры к лопастям выходной части шнека жестко присоединены удлинительные пластины, а в промежутках между лопастями шнека в объеме центробежной камеры к центробежному диску и валу шнека симметрично прикреплены гребные лопатки, длина которых меньше осевой ширины камеры, а их высота и высота лопастей выходной части шнека в объеме центробежной камеры меньше радиуса центробежного диска.12. Насос по п.9, отличающийся тем, что корпус выполнен литым или сварным.