ОДНОВИНТОВОЙ НАСОС Российский патент 2009 года по МПК F04C2/107 F04C5/00 

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 статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, размещенные в канале статора один или несколько шлангов, входящих в продольные углубления, выполненные в цилиндрическом канале статора (см. US 5620313, F04B 43/12, 15.04.1997). Данное техническое решение принято за прототип.

В данном патенте оговаривается зазор между сечением ротора и полостью статора и приводится соотношением размеров, которое не может влиять на полное обжатие шланга, не может обеспечить герметичность зоны обжатия, не исключает обратных протечек перекачиваемой среды.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат достигается тем, что в одновинтовом насосе, содержащем статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, размещенные в канале статора один или несколько шлангов, входящих в продольные углубления, выполненные в цилиндрическом канале статора, согласно изобретению, профиль продольных углублений выполнен в виде дуги окружности с радиусом радиусом R_ст и отрезков прямых от концов дуги до цилиндрического канала, при этом

, где:

R_ст - радиус дуги окружности профиля продольных углублений,

D_cp - диаметр поперечного сечения ротора,

ε - эксцентриситет ротора,

δ - толщина стенки шланга.

На фиг.1 представлен общий вид насоса.

На фиг.2 представлен поперечный разрез рабочей пары насоса.

Одновинтовой насос включает в себя ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2, размещенный между корпусом 3 и насадкой 4.

Ротор 1, например, через торсионный вал 5 соединен с ведущим валом 6.

Винтовая поверхность ротора 1 может иметь любое направление. Ротор 1 с наружным диаметром D_р имеет однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение, нормальное к оси ротора 1, является кругом диаметром D_cp, центр О которого смещен относительно оси O₁ ротора на величину эксцентриситета ε. Центры поперечных сечений ротора 1 образуют винтовую линию с шагом t.

Внутренняя поверхность статора 2 образована цилиндрическим каналом 7 диаметром D_ст с продольным углублением 8 (одним или несколькими), профиль которого выполнен в виде части окружности радиуса R_ст, боковые стенки 9 представляют отрезки прямых, проходящих от окружности к цилиндрическому каналу 7.

Ротор 1 и статор 2 расположены соосно друг другу.

Между ротором 1 и внутренней поверхностью статора 2 размещен шланг 10 (один или несколько), концы которого закреплены перед входом в статор 2, к которому может быть подсоединен расходный трубопровод 11, при этом радиус R_ст выполнен равным D_cp/2+ε+2δ, где:

D_cp - диаметр поперечного сечения ротора 1;

ε - эксцентриситет ротора 1;

δ - толщина стенки шланга 10.

Расходный трубопровод 11 может быть закреплен на насадке 4.

Повороту контура ротора 1 на угол 2π соответствует осевое перемещение на величину хода его винтовой поверхности t.

Одновинтовой насос работает следующим образом. При вращении ротора 1 ведущим валом 6 ротор 1 проворачивается в цилиндрическом канале 7 статора 2, при этом ось вращения ротора 1 совпадает с геометрической осью канала 7 статора 2. Центры О круглых поперечных сечений ротора 1 вращаются относительно геометрической оси канала статора 2 по окружности радиуса ε, благодаря чему ротор 1 периодически сжимает стенки шланга 10 до смыкания. Точка сжатия шланга 10 ротором 1 перемещается вдоль статора 2 на величину шага t винтовой поверхности ротора 1, после чего объем перекачиваемой среды, находящийся за точкой сжатия, замыкается следующей точкой касания. Шланг 10 в точке касания ротором пережат до размера, равного двум толщинам стенки шланга 10, в других местах вдоль продольного углубления 8 шланг 10 освобождается от обжатия.

В процессе работы насоса перекачиваемая среда заполняет свободное пространство внутри шланга, герметически изолированное от элементов насоса (ротора 1, статора 2), и вследствие непрерывного перемещения зоны обжатия шланга 10 ротором 1 вдоль оси насоса, транспортируется от входа в сторону трубопровода 11.

За один оборот ротора насос, обжимая шланг 10, вытесняет среду с расчетным объемом, пропорциональным произведению площади внутреннего сечения шланга, имеющего диаметр d, на шаг винтовой поверхности ротора t, равный расстоянию между точками обжатия шланга. Суммарная подача определяется количеством одновременно размещенных шлангов. Насос при этом может создавать избыточное давление, пропорциональное количеству шагов t ротора 1. При выполнении ротора 1 с правым направлением винтовой поверхности и вращении его против часовой стрелки при взгляде со стороны ведущего вала подача среды будет осуществляться в сторону расходного трубопровода 11.

Реверс подачи среды возможен при изменении направления вращения ротора.

Количество шлангов в насосе определяется возможностью выполнения пазов в статоре из расчета размещения сжатого шланга до смыкания.

Таким образом, обеспечивая перекачивание среды, исключая контакт ее с элементами насоса, предложенный насос прост в изготовлении, не требует больших трудозатрат.

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 статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, размещенные в канале статора один или несколько шлангов, входящих в продольные углубления, выполненные в цилиндрическом канале статора. Профиль продольных углублений выполнен в виде дуги окружности и отрезков прямых от концов дуги до цилиндрического канала. При этом радиус дуги окружности профиля продольных углублений и диаметр поперечного сечения ротора связаны определенным соотношением. Исключаются обратные протечки перекачиваемой среды. 2 ил.

Одновинтовой насос, содержащий статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, размещенные в канале статора один или несколько шлангов, входящих в продольные углубления, выполненные в цилиндрическом канале статора, отличающийся тем, что профиль продольных углублений выполнен в виде дуги окружности с радиусом R_ст и отрезков прямых от концов дуги до цилиндрического канала, при этом

,

где R_ст - радиус дуги окружности профиля продольных углублений;

D_cp - диаметр поперечного сечения ротора;

ε - эксцентриситет ротора;

δ - толщина стенки шланга.