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, в котором на напорной части установлен реверсивно-предохранительный клапан, выделенный в отдельный узел (см. Д.Ф.Балденко и др. «Винтовые насосы». М., Машиностроение, 1982, стр.113, рис.69).

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, при этом в статоре канал выполнен в виде цилиндра с одним или несколькими пазами для размещения шлангов, длина статора больше шага винтовой поверхности ротора, предохранительный клапан для сброса давления за шлангом (см. патент России №2265139, F04C 2/107, 2005 г.).

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 в пазах один или несколько шлангов (см. патент US 5620313 A, 15.04.1997, F04B 43/12).

Указанный насос принят за прототип.

Недостатком известного насоса является то, что предохранительный клапан установлен в напорном трубопроводе насоса, а это требует выполнения вспомогательной магистрали для отвода сбрасываемой жидкости после выхода из насоса, что усложняет конструкцию насоса и его обслуживание.

Недостатком также является то, что при реверсивной работе насоса предохранительный клапан необходимо устанавливать дополнительно в трубопроводе всаса.

Технической задачей является повышение надежности насоса, упрощение конструкции и его обслуживания, устранение вспомогательных магистралей.

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, по меньшей мере, один паз, выполненный в статоре, и, по меньшей мере, один шланг, размещенный в пазу статора, согласно изобретению в нем в пазу статора под шлангом установлена упругая пластина с зазором между ней и стенкой паза с образованием предохранительного клапана.

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 насадком 4.

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

Винтовая поверхность ротора 1 может иметь любое направление. Ротор 1 наружным диаметром D_p имеет однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение, нормальное к оси ротора 1, является кругом диаметра 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 пазом 8 (одним или несколькими), профиль которого выполнен тремя стенками 9, две из которых выходят на окружность цилиндрического канала 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, который может быть закреплен на насадке 4.

В пазу 8 со стенками 9 под шланг 10 установлена упругая пластина 12 с зазором α. Шланг 10 в точке касания ротором 1 пережат до размера, равного двум толщинам δ стенки шланга 10, разделяя полости шланга 10 перед точкой обжатия и за ней, в других местах вдоль паза 8 шланг 10 свободен от обжатия.

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

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, при этом пластина 12 прогибается, но между плоскостью пластины 12 и стенкой паза 8 остается зазор.

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 1 пережат до размера, равного двум толщинам стенки шланга 10, в других местах вдоль паза 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 за один оборот 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.

В случае превышения выбранной величины противодавления на выходе из шланга 10 пластина 12 не в состоянии герметично пережимать шланг 10, смыкание стенок шланга 10 нарушается, стенки шланга 10 под действием внутреннего давления отжимают пластину 12, выбирая зазор α, увеличивается протечка перекачиваемой среды в обратном направлении, насос работает вхолостую, что позволяет обходиться без установки предохранительного клапана на напорном трубопроводе.

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, предохранительного клапана, позволяя работать в реверсивном режиме, предложенный насос прост в изготовлении, не требует больших трудозатрат, исключает вспомогательные магистрали, обладает повышенной надежностью.

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. Одновинтовой насос содержит статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, по меньшей мере, один паз, выполненный в статоре, и, по меньшей мере, один шланг, размещенный в пазу статора. В пазу статора под шлангом установлена упругая пластина с зазором между ней и стенкой паза с образованием предохранительного клапана. Повышается надежность насоса, упрощается конструкция и его обслуживание, устраняются вспомогательные магистрали. 2 ил.

Одновинтовой насос, содержащий статор, ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси вращения винта на величину эксцентриситета, по меньшей мере, один паз, выполненный в статоре, и, по меньшей мере, один шланг, размещенный в пазу статора, отличающийся тем, что в пазу статора под шлангом установлена упругая пластина с зазором между ней и стенкой паза с образованием предохранительного клапана.