ОДНОВИНТОВОЙ НАСОС Российский патент 2005 года по МПК F04C2/107 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к одновинтовым насосам, и может быть использовано в конструкциях одновинтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных составов в строительной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен одновинтовой насос, содержащий корпус с гнездами для подсоединения всасывающего и напорного трубопроводов, внутри корпуса в эластичном шланге помещен ротор, выполненный из пластин, которые совершают поступательные перемещения от воздействия вращающегося винта (ротора).

Перекачивание жидкости происходит благодаря образующимся между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью шланга замкнутым перемещающимся полостям, создающим движение потока с определенным напором и подачей. (В.В.Буренин, «Конструкции винтовых насосов» ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1990 г., стр.9-11, а.с. № 1321918, МКИ F 04 C 1/16, 1987 г.).

Недостатком известного насоса является то, что перекачиваемая среда, контактируя с элементами конструкции (корпус с крышками и трубопроводы), образует на их поверхностях продукты взаимодействия, наличие которых снижает качество перекачиваемой среды.

Известен насос объемного типа, содержащий гибкий шланг, установленный в корпусе и взаимодействующий с ротором, выполненным в виде однозаходного винта, связанным с приводным устройством, опорный элемент в виде гибкой замкнутой ленты, несущие ролики, один из которых является ведущим, приводное устройство с планетарным механизмом, солнечное колесо которого, взаимодействующее с сателлитами, неподвижно закреплено в корпусе, а на водиле установлены с возможностью относительного вращения ротор и несущие ролики, причем ведущий ролик и ротор жестко связаны с сателлитами, а ротор при этом вращается в подшипниках вокруг своей оси (см. а.с. № 731048 МКИ F 04 В 43/12, 1980 г.).

Известный насос исключает контакт перекачиваемой среды с конструкционными элементами насоса (кроме шланга с наконечниками), но недостатком его является сложность конструкции.

Известен одновинтовой насос, включающий ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, и ведущий вал, соединенный с ротором (см. патент России № 2131538, F 04 С 2/107, 1999 г.). Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатком вышеуказанного насоса является то, что материалы, из которых выполняются ротор, вал, статор, трубопроводы, не могут быть одинаково стойкими к воздействию перекачиваемой среды, что снижает его надежность.

Технической задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение надежности насоса за счет исключения контакта перекачиваемой среды с механической частью насоса.

Технический результат достигается тем, что в одновинтовом насосе, содержащем ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, ведущий вал, соединенный с ротором, между ротором и внутренней поверхностью статора установлены шланги, концы которых закреплены перед входом в статор и на выходе из него, при этом длина большой оси поперечного сечения канала статора выполнена равной

Dp+4ε+4δ, где

Dp - диаметр поперечного сечения ротора;

ε - эксцентриситет ротора;

δ - толщина стенки шланга.

Полости насоса перед статором и на выходе из него могут быть соединены каналом и заполнены жидкостью.

На фиг.1 представлен общий вид насоса.

На фиг.2 представлен поперечный разрез.

Одновинтовой насос включает в себя ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2, размещенный между корпусом 3 и насадком 4. Ротор 1, например, через торсионный вал 5 соединен с ведущим валом 6.

Винтовые поверхности ротора 1 и статора 2 имеют одинаковое направление. Ротор 1 имеет однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение, нормальное оси ротора 1, является кругом диаметра Dp, центр которого смещен относительно оси ротора на величину эксцентриситета ε. Центры поперечных сечений ротора 1 образуют винтовую линию с шагом t. Статор 2 имеет двухзаходную поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными прямыми линиями. Повороту контура статора 2 на угол 2π соответствует осевое перемещение на величину хода его винтовой поверхности Т=2t.

Между ротором 1 и внутренней поверхностью статора 2 размещены шланги 7, концы которых закреплены на патрубках 8 перед входом в статор 2, а к концам шлангов на выходе из него могут быть подсоединены расходные трубопроводы 9. Расходные трубопроводы 9 могут закрепляться на насадке 4.

Профиль нормального сечения статора 2 образован полуокружностями радиуса Rp ротора 1 и прямыми участками длиной 4ε+4δ, где ε - эксцентриситет ротора 1, δ - толщина стенки шланга 7.

Длина Б большой оси сечения статора 2 выполнена равной 2Rp+4ε+4δ, где

Rp - радиус полуокружности ротора 1;

ε -эксцентриситет ротора 1;

δ - толщина стенки шланга 7.

Одновинтовой насос работает следующим образом. При вращении ротор 1 осуществляет планетарное движение внутри статора 2, складывающееся из вращения поперечных сечений ротора 1 вокруг оси ротора O₁ и вращения оси ротора O₁ вокруг оси О насоса (оси статора 2). При этом ось ротора 1 O₁ описывает окружность радиусом, равным ε, а круглые поперечные сечения ротора 1 осуществляют возвратно-поступательные движения вдоль оси ОО₁, перемещаясь из верхнего крайнего положения в нижнее и обратно. Величина этого перемещения равна 4ε. Ротор 1 при своем поперечном перемещении вдоль оси ОО₁ контактирует с поверхностью статора 2 и с наружными поверхностями шлангов 7, при этом шланги 7 при крайних положениях ротора 1 пережимаются полностью до размера, равного двум толщинам стенки шланга 7.

В процессе работы насоса перекачиваемая среда заполняет свободное пространство внутри шлангов с внутренним диаметром d, герметически изолированное от элементов насоса (ротора 1, статора 2) и по причине непрерывного перемещения зоны обжатия шланга 7 ротором 1 вдоль оси насоса транспортируется от патрубков 8 в сторону трубопроводов 9.

За один оборот ротора 1 винтовой насос, попеременно обжимая шланги 7, вытесняет среду с расчетным объемом, равным πd²Т/4, где d - внутренний диаметр шланга, Т - шаг статора 2. Насос при этом может создавать избыточное давление, пропорциональное количеству шагов Т статора 2, при этом в шлангах одновременно могут быть разные среды.

Таким образом, при перекачивании среды исключается контакт с элементами насоса (кроме трубопроводов), повышается надежность насоса.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к одновинтовым насосам, и может быть использовано в конструкциях одновинтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных составов в строительной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. В одновинтовом насосе, содержащем ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, ведущий вал, соединенный с ротором, между ротором и внутренней поверхностью статора установлены шланги, концы которых закреплены перед входом в статор и на выходе из него, при этом длина большой оси поперечного сечения канала статора выполнена равной Dp+4ε+4δ, где Dp - диаметр поперечного сечения ротора; ε - эксцентриситет ротора; δ - толщина стенки шланга. Применение в одновинтовом насосе шлангов позволяет повысить надежность насоса за счет исключения контакта перекачиваемой среды с механической частью насоса. 2 ил.

Одновинтовой насос, содержащий ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, ведущий вал, соединенный с ротором, отличающийся тем, что в нем между ротором и внутренней поверхностью статора установлены шланги, концы которых закреплены перед входом в статор и на выходе из него, при этом длина большой оси поперечного сечения канала статора выполнена равной

Dp+4ε+4δ,

где Dp - диаметр поперечного сечения ротора;

ε - эксцентриситет ротора;

δ - толщина стенки шланга.