ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ ЧЕРВЯЧНЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК F04C2/107 

Изобретение касается эксцентрикового червячного насоса, в частности, для нагнетания густотекучих, высоковязких и абразивных сред, с продольным направлением L, включающего в себя по меньшей мере один конический, винтообразно закрученный, по меньшей мере одноходовой ротор с шагом h, по меньшей мере одним эксцентриситетом е и по меньшей мере одним поперечным сечением d, который установлен с возможностью вращения в одно- или многоходовом коническом статоре, при этом между ротором и статором образовано множество камер, каждая из которых обладает объемом и которые служат для перемещения среды, при этом камеры между статором и ротором ограничены линией D уплотнения. Изобретение касается также эксцентрикового червячного насоса, в частности, для нагнетания густотекучих, высоковязких и абразивных сред, с продольным направлением L, включающего в себя по меньшей мере один ступенчатый, винтообразно закрученный, по меньшей мере одноходовой ротор с шагом h, по меньшей мере одним эксцентриситетом е и по меньшей мере одним поперечным сечением d, который установлен с возможностью вращения в одно- или многоходовом ступенчатом статоре.

Эксцентриковые червячные насосы известны из уровня техники, так, например, в документе DE 633784 описан эксцентриковый червячный насос, у которого два винтообразных элемента находятся один в другом, и у которого наружный элемент имеет ход винта или винтовой зуб больше, чем у внутреннего элемента, и у которого шаги витков винта двух элементов соответствуют числу заходов или количеству зубьев, но при этом могут быть постоянными, возрастающими или убывающими, причем предусмотрены по меньшей мере три взаимодействующих червячных элемента, средний из которых имеет на один зуб больше, чем внутренний, и на один зуб меньше, чем наружный.

Из документа DE 2736590 А1 известен эксцентриковый червячный насос, включающий в себя конический червячный вал и вставку корпуса, который отличается тем, что эксцентриковый червячный вал имеет круглое, цилиндрическое поперечное сечение основания и конусообразно увеличивающийся конический наружный диаметр, и что конусообразно закрученный внутренний полый червяк с двойным шагом эксцентрикового червячного вала способствует коническому обкату по гипоциклоиде эксцентрикового червячного вала по внутренней оболочке конусообразно закрученного полого червяка.

Проблематичным у эксцентриковых червячных насосов согласно уровню техники является то, что у эксцентриковых червячных насосов имеется множество камер, вследствие явлений износа при эксплуатации насоса при увеличении объема камер могут происходить так называемые кавитации, что приводит к тому, что производительность такого эксцентрикового червячного насоса становится неоптимальной.

Исходя из этой поставленной проблемы, задачей изобретения является предложить эксцентриковый червячный насос, который при износе может подстраиваться простым способом, так, чтобы всегда можно было рассчитывать на оптимальную мощность насоса, и замена статора и/или ротора требовалась менее часто.

Для решения этой проблемы предлагаемый изобретением эксцентриковый червячный насос

согласно первому аспекту отличается тем, что

эксцентриситет ротора увеличивается в продольном направлении, а поперечное сечение ротора уменьшается, или

эксцентриситет ротора уменьшается в продольном направлении, а поперечное сечение ротора увеличивается,

при этом объемы каждой отдельной камеры между статором и ротором имеют одинаковый размер;

согласно второму аспекту отличается тем, что

эксцентриситет ротора увеличивается в продольном направлении, а шаг ротора уменьшается в продольном направлении, или

эксцентриситет ротора уменьшается в продольном направлении, а шаг ротора увеличивается в продольном направлении,

при этом объемы каждой отдельной камеры между статором и ротором имеют одинаковый размер;

и согласно третьему аспекту отличается тем, что

шаг ротора уменьшается с уменьшением поперечного сечения ротора, и эксцентриситет ротора увеличивается в продольном направлении,

при этом ротор в продольном направлении имеет уменьшающееся поперечное сечение,

при этом объемы каждой отдельной камеры между статором и ротором имеют одинаковый размер.

Благодаря этому обеспечивается, что насос всегда обладает максимально возможной производительностью. При вероятных явлениях износа, например, вал ротора или, соответственно, статор может быть смещен в продольном направлении так, чтобы объем камер снова стал одинаковым, а мощность эксцентрикового червячного насоса оптимальной.

В соответствии с изобретением предусмотрено, что поперечное сечение d ротора в продольном направлении ротора уменьшается. Посредством уменьшения поперечного сечения можно, например, при изменяющемся изменении эксцентриситета поддерживать объем камер постоянным.

Таким образом, согласно изобретению возможно, чтобы шаг h ротора уменьшался с уменьшением поперечного сечения d ротора, и чтобы ротор в продольном направлении L имел уменьшающееся поперечное сечение d. Возможно также, чтобы эксцентриситет е ротора увеличивался или уменьшался в продольном направлении L, и чтобы поперечное сечение d ротора уменьшалось или увеличивалось. Кроме того, предлагаемый изобретением эксцентриковый червячный насос может быть выполнен таким образом, чтобы эксцентриситет ротора увеличивался или уменьшался в продольном направлении, и шаг h ротора увеличивался или уменьшался в продольном направлении.

Возможно также, чтобы у предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса эксцентриситет ротора в продольном направлении L увеличивался или уменьшался, шаг h ротора в продольном направлении L увеличивался или уменьшался, и чтобы ротор в продольном направлении имел уменьшающееся или увеличивающееся поперечное сечение d. Благодаря варьированию описанных выше параметров мощность предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса может быть еще более оптимизирована или, соответственно, адаптирована к соответствующим потребностям, которые, например, определяются нагнетаемым материалом.

Кроме того, благодаря этой возможности варьирования можно предоставлять эксцентриковые червячные насосы для самых разных областей применения, а именно тех областей применения, в которых необходимо транспортировать густотекучие, высоковязкие и/или абразивные среды.

Чтобы увеличить срок службы предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса, в качестве защиты от износа ротор может быть снабжен покрытием, например, содержащим хром, керамический материал или другие материалы.

В соответствии с изобретением предусмотрено, что статор и/или ротор могут состоять из эластомера или твердого материала. Здесь также имеется возможность предусмотреть соответствующий материал для статора и/или ротора в зависимости от предусмотренной области применения для предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса.

Предпочтительным образом статор может также включать в себя состоящую из другого материала, имеющую форму кольца или трубы оболочку статора. Эта оболочка статора может применяться для защиты статора и вместе с тем для повышения срока службы эксцентрикового червячного насоса. Предпочтительным образом оболочка статора при этом имеет коническую форму.

В соответствии с изобретением предусмотрено также, что статор имеет равномерную толщину стенки из полимерного материала.

С помощью чертежей один из примеров осуществления изобретения поясняется более подробно. Показано:

фиг.1a: продольное сечение ротора предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса;

фиг.1b: вид ротора предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте А;

фиг.1с: другой вид ротора предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте В;

фиг.2: продольное сечение предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса;

фиг.3а: продольное сечение другого варианта осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса;

фиг.3b: вид ротора предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте А;

фиг.3с: вид ротора предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте В;

фиг.4а: продольное сечение ротора и статора предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса;

фиг.4b: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте А;

фиг.4с: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте В;

фиг.5а: продольное сечение предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса другого варианта осуществления;

фиг.5b: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте А;

фиг.5с: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте В;

фиг.6а: продольное сечение другого варианта осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса;

фиг.6b: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте А;

фиг.6с: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте В;

фиг.7а: продольное сечение другого варианта осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса;

фиг.7b: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте А;

фиг.7с: вид предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в месте В.

На фиг.1 показан ротор 1 предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса в продольном сечении. Ротор 1 имеет шаг h, а также эксцентриситет e₁ в начале ротора 1 и эксцентриситет e_n в конце ротора 1. В продольном направлении L ротора 1 эксцентриситет ротора увеличивается, так что размер e_n больше, чем размер e₁. На фиг.1b изображен вид А:А начального конца ротора 1. Ротор 1 имеет поперечное сечение d₁ и также различимый на этом виде эксцентриситет е₁. На фиг.1с показан вид В:В, указанный на фиг.1а, на котором видно, что поперечное сечение d_n на конце ротора 1 меньше, чем поперечное сечение d₁ в начале ротора 1. Видно также, что эксцентриситет по ходу ротора 1 увеличивается в продольном направлении L.

На фиг.2 показан статор 2 предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса. В этот статор 2 может вводиться описанный выше ротор 1, показанный на фиг.1а, и таким образом может быть образован предлагаемый изобретением эксцентриковый червячный насос, который отличается тем, что отдельные объемы, которые имеются для транспортировки среды в продольном направлении L, имеют одинаковый размер. На продольном изображении, показанном на фиг.2, можно отчетливо различить конусность статора, а также входящего в него ротора. За счет конусности статора 2 и ротора 1 и задания соответствующего шага, поперечного сечения и/или эксцентриситета можно удерживать постоянными отдельные объемы камер, имеющихся в предлагаемом изобретением эксцентриковом червячном насосе.

На фиг.3а, 3b и 3с показан другой вариант осуществления ротора 1, который может вводиться в предлагаемый изобретением эксцентриковый червячный насос. В своем начале (вид А:А) ротор 1 имеет поперечное сечение d₁, которое больше, чем поперечное сечение ротора 1 на его конце (вид В:В), обозначенное размером d₂. Вдоль продольного направления L ротора 1 можно заметить уменьшение поперечного сечения ротора, в результате которого ротор 1 приобретает коническую форму. Эксцентриситет е ротора начинается в начале ротора 1 (место А) с размера е₁ и заканчивается в месте В максимальным значением е_n. Эксцентриситет е увеличивается, таким образом, в продольном направлении ротора 1, то есть от большего поперечного сечения к меньшему поперечному сечению d. На фиг.3b и 3с изображены соответствующие виды А:А, а также В:В, которые позволяют увидеть конец или, соответственно, начало ротора 1. На фиг.3b видно, что эксцентриситет e₁ в начале ротора 1, в месте А с поперечным сечением d₁ значительно меньше, чем эксцентриситет е_n, который показан на фиг.3с, изображающей один из видов (вид В: В) конца ротора. На фиг.3с также можно видеть, что поперечное сечение d₂ также меньше, чем поперечное сечение d₁.

На фиг.4а изображен предлагаемый изобретением эксцентриковый червячный насос 100, который включает в себя ротор 1 и статор 2. Между ротором 1 и статором 2 видны различные объемы V₃, V₄, V₅,… V_n камер 3, 4, 5… n, которые в соответствии с изобретением все имеют одинаковый размер. Одинаковый размер этих объемов получается в результате того, что ротор 1, который охвачен имеющим соответствующую форму статором 2, имеет заданную конусность и адаптированный к ней эксцентриситет, шаг и/или поперечное сечение ротора 1. Чтобы могла осуществляться транспортировка жидкой абразивной и/или высоковязкой среды с помощью эксцентрикового червячного насоса, между статором 2 и ротором 1 образована уплотнительная линия D, вдоль которой создается необходимое давление, нужное для того, чтобы под давлением транспортировать абразивную, высоковязкую среду с помощью эксцентрикового червячного насоса. За счет вращательного движения ротора 1 эта уплотнительная линия по существу смещается спиралеобразно вдоль продольного направления L в направлении выхода предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100 и двигает транспортируемую среду в направлении выхода насоса. Транспортируемая среда, которая находится внутри объемов, движется при этом в направлении выхода предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100. Привод предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100 может, например, осуществляться посредством электродвигателя, который расположен на конце (место А) предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса, имеющего поперечное сечение d₁, и вращает ротор 1 в этом месте. На фиг.4а видно также, что поперечное сечение d₁ в начале ротора 1 больше, чем поперечное сечение d₂ в конце ротора 1. Таким образом, эксцентриситет предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100 в начале, то есть в области входа в эксцентриковый червячный насос (место А), также меньше, чем в конце (место В), то есть в направлении конца выхода среды из эксцентрикового червячного насоса 100. Эксцентриситет у входа эксцентрикового червячного насоса (место А) обозначен e₁, а эксцентриситет у выхода (место В) предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100 - е_n. Виды входной области или, соответственно, концевой области предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100, которые изображены на фиг.4b-4с, также еще раз поясняют, что эксцентриситет в продольном направлении L предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100 или, соответственно, в продольном направлении L ротора 1 увеличивается, так что e₁ меньше, чем е_n. Таким образом, поперечное сечение d₁ в начале ротора также больше, чем поперечное сечение d₂ ротора 1 в концевой области эксцентрикового червячного насоса 100. На фиг.4а-4с показан эксцентриковый червячный насос 100, у которого как поперечное сечение ротора 1, так и эксцентриситет е ротора 1 изменился.

На фиг.5а-5с показан другой возможный вариант осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100, который отличается от показанного на фиг.4а-4с эксцентрикового червячного насоса 100 тем, что поперечное сечение d₁ ротора 1 в продольном направлении L ротора 1 не изменяется. Чтобы, несмотря на это, поддерживать одинаковый размер объемов V₃, V₄, V₅-V_n, в этом варианте осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100 шаг h ротора или, соответственно, статора в продольном направлении L предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса изменился. В частности, на фиг.5а видно, что шаг h в продольном направлении L предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса уменьшается. На фиг.5b-5с показаны виды по линии А:А или, соответственно, В:В, показанной на фиг.5а, а именно виды входного конца или, соответственно, выходного конца этого варианта осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100. Оказывается, эксцентриситет e₁ на входном конце эксцентрикового червячного насоса больше, чем эксцентриситет е_n в выходной области. На фиг.6а-6с также изображен другой вариант осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса 100, который отличается от изображенного на фиг.4а-4с эксцентрикового червячного насоса в том отношении, что в этом варианте осуществления как поперечное сечение, так и шаг ротора или, соответственно, статора изменились.

В частности, на фиг.6b и 6с видно, что поперечное сечение ротора 1 во впускной области эксцентрикового червячного насоса больше, чем поперечное сечение ротора 1 в выпускной области эксцентрикового червячного насоса.

На фиг.7а-7с изображен другой вариант осуществления предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса, у которого эксцентриситет, поперечное сечение и шаг ротора или, соответственно, статора изменились, при этом отдельные объемы V₃, V₄, V₅ поддерживались постоянными. В частности, на фиг.7а видно, что шаг h в продольном направлении L предлагаемого изобретением эксцентрикового червячного насоса уменьшается. Изменение поперечного сечения ротора 1, а также эксцентриситета е показано на фиг.7b и 7с.

Спецификация позиций

1 Ротор

2 Статор

3 Камера

4 Камера

5 Камера

n Камера

e₁ Эксцентриситет

е₃ Эксцентриситет

е₃ Эксцентриситет

е_n Эксцентриситет

V₁ Объем

V₂ Объем

V₃ Объем

V_n Объем

L Продольное направление

h Шаг

d Поперечное сечение.

Изобретение относится к эксцентриковому червячному насосу для нагнетания густотекучих, высоковязких и абразивных сред. Эксцентриковый червячный насос (100) с продольным направлением L включает в себя по меньшей мере один конический, винтообразно закрученный, по меньшей мере одноходовой ротор (1) с шагом h, по меньшей мере одним эксцентриситетом (e₁, е₂, е₃,… е_n) и по меньшей мере одним поперечным сечением d, который установлен с возможностью вращения в одно- или многоходовом коническом статоре (2). Между ротором (1) и статором (2) образовано множество камер (3, 4, 5… n), каждая из которых имеет объем (V₃, V₄, V₅… V_n) и которые служат для перемещения среды. Камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) ограничены линией D уплотнения. Эксцентриситет (e₁, е₂, е₃,… е_n) ротора (1) увеличивается в продольном направлении L, а поперечное сечение d ротора (1) уменьшается. Эксцентриситет (е₁, е₂, е₃,… е_n) ротора (1) уменьшается в продольном направлении L, а поперечное сечение d ротора (1) увеличивается. Объемы (V₃, V₄, V₅… V_n) каждой отдельной камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) имеют одинаковый размер. Изобретение направлено на создание эксцентрикового червячного насоса, обладающего максимально возможной производительностью. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Эксцентриковый червячный насос (100), в частности, для нагнетания густотекучих, высоковязких и абразивных сред, с продольным направлением L, включающий в себя по меньшей мере один конический, винтообразно закрученный, по меньшей мере одноходовой ротор (1) с шагом h, по меньшей мере одним эксцентриситетом (e₁, е₂, е₃,… е_n) и по меньшей мере одним поперечным сечением d, который установлен с возможностью вращения в одно- или многоходовом коническом статоре (2), при этом между ротором (1) и статором (2) образовано множество камер (3, 4, 5… n), каждая из которых имеет объем (V₃, V₄, V₅… V_n) и которые служат для перемещения среды, при этом камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) ограничены линией D уплотнения, отличающийся тем, что эксцентриситет (e₁, е₂, е₃,… е_n) ротора (1) увеличивается в продольном направлении L, а поперечное сечение d ротора (1) уменьшается, или эксцентриситет (е₁, е₂, е₃,… е_n) ротора (1) уменьшается в продольном направлении L, а поперечное сечение d ротора (1) увеличивается, при этом объемы (V₃, V₄, V₅… V_n) каждой отдельной камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) имеют одинаковый размер.

2. Эксцентриковый червячный насос (100) по п.1, отличающийся тем, что шаг h ротора (1) уменьшается в продольном направлении L ротора (1).

3. Эксцентриковый червячный насос (100), в частности, для нагнетания густотекучих, высоковязких и абразивных сред, с продольным направлением L, включающий в себя по меньшей мере один конический, винтообразно закрученный, по меньшей мере одноходовой ротор (1) с шагом h, по меньшей мере одним эксцентриситетом (е₁, е₂, е₃,… е_n) и по меньшей мере одним поперечным сечением d, который установлен с возможностью вращения в одно- или многоходовом коническом статоре (2), при этом между ротором (1) и статором (2) образовано множество камер (3, 4, 5… n), каждая из которых имеет объем (V₃, V₄, V₅… V_n) и которые служат для перемещения среды, при этом камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) ограничены линией D уплотнения, отличающийся тем, что эксцентриситет (e₁, е₂, е₃,… е_n) ротора (1) увеличивается в продольном направлении L, а шаг h ротора (1) уменьшается в продольном направлении L, или эксцентриситет (e₁, е₂, е₃,… е_n) ротора (1) уменьшается в продольном направлении L, а шаг h ротора (1) увеличивается в продольном направлении L, при этом объемы (V₃, V₄, V₅… V_n) каждой отдельной камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) имеют одинаковый размер.

4. Эксцентриковый червячный насос (100), в частности, для нагнетания густотекучих, высоковязких и абразивных сред, с продольным направлением L, включающий в себя по меньшей мере один конический, винтообразно закрученный, по меньшей мере одноходовой ротор (1) с шагом h, по меньшей мере одним эксцентриситетом (e₁, е₂, е₃,… е_n) и по меньшей мере одним поперечным сечением d, который установлен с возможностью вращения в одно- или многоходовом коническом статоре (2), при этом между ротором (1) и статором (2) образовано множество камер (3, 4, 5… n), каждая из которых имеет объем (V₃, V₄, V₅… V_n) и которые служат для перемещения среды, при этом камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) ограничены линией D уплотнения, отличающийся тем, что шаг h ротора (1) уменьшается с уменьшением поперечного сечения d ротора (1), а эксцентриситет (e₁, е₂, е₃,… е_n) ротора (1) увеличивается в продольном направлении L, при этом ротор (1) в продольном направлении L имеет уменьшающееся поперечное сечение d, при этом объемы (V₃, V₄, V₅… V_n) каждой отдельной камеры (3, 4, 5… n) между статором (2) и ротором (1) имеют одинаковый размер.