ОДНОВИНТОВОЙ НАСОС Российский патент 2008 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 областях промышленности.

Известен одновинтовой насос, содержащий ротор в виде однозаходного винта, статор из эластичного материала, имеющий двухзаходную винтовую поверхность (патент ФРГ №2017620, F04C 2/107, 1981 г.).

Известен одновинтовой насос, содержащий 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, при этом ось ротора в любой момент смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а на торцах ротора и ведущего вала закреплены две полумуфты с шипом, эксцентрично расположенным на каждой из них и выполненным параллельно продольной оси, при этом шипы соединены между собой тягой.

В известном одновинтовом насосе муфта привода ротора может содержать полумуфты с размещенными по торцам шипами, закрепленные на торцах ротора и ведущего вала, при этом ось ротора в любой момент может быть смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а между шипами может быть помещена упругая тяга, концы которой жестко закреплены в шипах (патент Росс. 2195581 от 27.12.02).

Данное техническое решение принято (выбрано) за прототип.

Недостатком известного одновинтового насоса является то, что ротор вращается с переменной угловой скоростью из-за изменения плеча приложения силы крутящего момента от одной полумуфты к другой. В результате снижается коэффициент полезного действия насоса.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение потерь энергии привода насоса, повышение КПД, а также повышение его надежности.

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 поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, и ведущий вал, соединенный с ротором, ось которого в любой момент смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а на торцах ротора и ведущего вала закреплены две полумуфты с шипом, эксцентрично расположенным на каждой из них и выполненным параллельно продольной оси, при этом шипы соединены тягой, на полумуфтах выполнено по два шипа, диаметрально противоположно расположенных, между полумуфтами помещена пластина, с обеих сторон которой также размещены шипы по паре с каждой стороны, при этом шипы на полумуфтах и пластине попарно соединены тягами.

В муфте привода ротора одновинтового насоса тяги от шипов одной полумуфты могут быть соединены с парой шипов пластины, оси которых не совпадают с осями шипов пластины на обратной стороне, при этом тяги шипов, расположенных с одной стороны пластины, не совпадают по направлению вращения муфты с тягами другой стороны пластины.

На фигуре 1 представлен одновинтовой насос.

На фигуре 2 представлен поперечный разрез А-А активной части одновинтового насоса.

На фигуре 3 представлен разрез Б-Б муфты.

На фигуре 4 представлен вариант муфты с жестким креплением тяг с шипами.

На фигуре 5 представлен разрез В-В муфты (вариант).

На фигуре 6 представлен разрез Г-Г муфты (после пластины).

Одновинтовой насос включает ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2 из эластичного материала, облицованный гильзой 3. Винтовые поверхности ротора 1 и статора 2 имеют одинаковое направление. Ротор 1 имеет однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение которой, нормальное оси ротора, является кругом диаметра Dp, центр которого смещен относительно оси O₁ на величину эксцентриситета Lp. Центры поперечных сечений ротора 1 образуют винтовую линию с шагом t. Статор 2 имеет двухзаходную винтовую 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 T=2t.

Ротор 1 посредством муфты 4 соединен с ведущим валом 5. Ось ротора 1 в любой момент смещена относительно оси ведущего вала 5 на определенную величину, называемую эксцентриситетом (Lp). Муфта 4 выполнена из двух полумуфт 6 и 7, каждая из которых закреплена на ведущем валу 5 и роторе 1 соответственно. На полумуфте 6 установлено два шипа 8, а на полумуфте 7 - два шипа 9. Между полумуфтами 6 и 7 помещена пластина 10, на которой с обеих сторон установлено по паре шипов 11, 12. Шипы 8 на полумуфте 6 соединены тягами 13 с шипами 11 на пластине 10, шипы 9 на полумуфте 7 соединены тягами 14 с шипами 12 на пластине 10.

При наличии полумуфт 6, 7 с двумя шипами и при наличии пластины 10 с двумя парами шипов 11, 12, выполненных попарно с каждой стороны пластины, соединенных между собой четырьмя тягами 13 и 14, происходит передача крутящего момента без заметного изменения плеча приложения нагрузки, и с уменьшенными напряжениями как в тягах 13, так и в шипах 8, 9. Возможность автоматического смещения оси пластины 10 с одновременным поворотом ее вокруг этой же оси при взаимных поворотах осей ведущего вала 5 и ротора 1 обеспечивается смещениями геометрической оси пластины 10 в направлениях, перпендикулярных продольным осям двух тяг 13 с одной стороны пластины 10 и двух тяг 14 с другой ее стороны. При этом концы тяг 13 и 14 имеют возможность проворота на шипах 8, 9, 11, 12.

Изменения положения пластины 10 при наличии эксцентриситета незначительны, поэтому шипы 8, 9, 11, 12 могут быть соединены тягами 13, 14 с жестким закреплением, а тяги 13,14 выполнены упругими. Для восприятия осевой нагрузки, возникающей при работе ротора 1, может быть предусмотрен упор 15, а в пластине 10 может быть предусмотрено центральное отверстие для прохода его до торца ротора.

Одновинтовой насос работает следующим образом. При вращении ротор осуществляет планетарное движение, складывающееся из вращения поперечных сечений ротора вокруг оси ротора O₁ и вращения оси ротора O₁ вокруг оси насоса О. При этом ось ротора O₁ описывает окружность радиусом, равным Lp, а круглые поперечные сечения ротора осуществляют возвратно-поступательные перемещения вдоль оси ОО₁ перемещаясь из одного крайнего положения в другое и обратно. Величина этого перемещения составляет 4·Lp. В каждом положении сечение ротора контактирует с сечением статора, причем в двух крайних положениях контакт осуществляется по дугам, а в промежуточных - в точках. Совокупность этих точек и линий образует линии замыкания, разделяющие образованные между ротором и статором замкнутые полости. При вращении ротора полости перемещаются по винтовой линии от камеры всасывания, где они заполняются перекачиваемой средой, транспортируя ее до камеры нагнетания. За один оборот ротора винтовой насос вытесняет жидкость с расчетным объемом

4·Lp·Dp·T,

где Lp - эксцентриситет,

Dp - диаметр ротора,

T=2t, ход винтовой поверхности статора;

t - шаг винтовой линии, образованной центрами поперечных сечений ротора.

Насос при этом может создавать давление в зависимости от количества шагов статора. Требуемый крутящий момент для выполнения работы насоса по перекачиванию среды передается с ведущего вала на ротор через узлы муфты, в которых передача вращения производится без изменения угловой скорости, что позволяет сохранить усилия в узлах муфты, самом роторе и ведущем валу постоянными и объемная подача насоса осуществляется без пульсаций. Уменьшаются потери энергии привода, повышается надежность насоса и его коэффициент полезного действия.

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, включающем 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 которого в любой момент смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а на торцах ротора и ведущего вала закреплены две полумуфты с шипом, эксцентрично расположенным на каждой из них и выполненным параллельно продольной оси, при этом шипы соединены между собой тягой, на полумуфтах выполнено по два шипа, диаметрально противоположно расположенных, между полумуфтами размещена пластина, с обеих сторон которой также размещены шипы по паре с каждой стороны, при этом шипы на полумуфтах и пластине попарно соединены тягами. Уменьшаются потери энергии привода, повышается надежность насоса и его коэффициент полезного действия. 6 ил.

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, ось которого в любой момент смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета, а на торцах ротора и ведущего вала закреплены две полумуфты с шипом, эксцентрично расположенным на каждой из них и выполненным параллельно продольной оси, при этом шипы соединены между собой тягой, отличающийся тем, что на полумуфтах выполнено по два шипа, диаметрально противоположно расположенных, между полумуфтами размещена пластина, с обеих сторон которой также размещены шипы по паре с каждой стороны, при этом шипы на полумуфтах и пластине попарно соединены тягами.