Шнековый насос для высоковязких жидкостей Советский патент 1985 года по МПК F04D3/00 

Изобретение относится к насосостроенню и может найти применение в химической промышленности при перекачивании расплавов и растворов и может быть использовано в производстве пластмасс, например полистирола. В промышленности химических волокон применяются технологические линии для непрерывного синтеза и переработки волокнообразуюш,их полимеров, состоящие из реакторов, часть из которых работает под вакуумом, и из насосов для транспортирования продукта из реактора в реактор или на другую стадию процесса, например на формование. Производительность линий и качество продукции в значительной мере определяются надежностью работы оборудования, входяшего в их состав, и длительным непрерывным режимом эксплуатации. Известны конструкции шнековых насосов с уплотнением приводного вала как в заборной, так и в напорной зоне насоса. Насосы с уплотнением в заборной зоне применяются для перекачивания жидкостей, нахоДЯ1ДИХСЯ под атмосферным или избыточным давлением, при этом уплотнение выполняет одну функцию: предотвращает утечку продукта. Известен шнековый насос для высоковязких жидкостей, наиболее полно отвечающий условиям длительной эксплуатации под вакуумом. Насос имеет корпус ступенчатый внутри с концентрично расположенными в нем шнеками, разделенными неподвижной гильзой, причем шнек большего диаметра выполнен в виде пружины с прямоугольным поперечным сечением и закреплен неподвижно на внутреннем шнеке со стороны привода. Шнеки имеют нарезки противоположного направления 1. В данном насосе уплотнение работает под значительно меньшим, чем рабочее, давлением, но его конструкция сложна, и, следовательно, дороже одношнекового насоса, кроме того, уплотнение не исключает полностью подсос воздуха в полость насоса. Известен также шнековый насос для высоковязких жидкостей, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, вал с установленным на нем шнеком, корпус уплотнения с набивкой и расположенную перед набивкой отбойную нарезку с гребнями лабиринта 2. Однако уплотнение этого насоса имеет низкую надежность, так как отбойная нарезка в том случае, если создаваемое ей давление меньще рабочего давления насоса, не исключает утечки, а лишь уменьшает ее величину; в том же случае, если создаваемое отбойной нарезкой давление больше рабочего, утечка исключается полностью, однако при этом межвитковый объем отбойной нарезки является застойной зоной для продукта. Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения. Для решения поставленной цели, в шнековом насосе для высоковязких жидкостей, содержашем корпус с входным и выходным штуцерами, вал с установленным на нем шнеком, корпус уплотнения с набивкой и расположенную перед набивкой отбойную нарезку с гребнями лабиринта, вал снабжен ступицей, расположенной между корпусом уплотнения и шнеком с выполненной на ней винтовой уплотнительной нарезкой, витки которой направлены противоположно виткам шнека, в ступице выполнен по крайней мере один продольный сквозной канал, а в корпусе уплотнения выполнены отверстия, гидравлически связывающие ступицу г ближним к набивке гребнем отбойной на резки. Кроме того, ступица может быть выполнена в виде увтономной втулки, а каналы расположены в теле последней, Втулка может быть выполнена с возможностью осевого перемс-шсния и подпружинена со стороны шнека, можду втулкой и корпусом уплотнения расположено регулировочное кольцо с торцовым буртом, упирающимся во втулку, причем я бурте выполнен по крайней мере один радиальный сквозной канал. На фиг. 1 представлен насос, поперечное сечение; на фиг. 2 -- сечение А -Л на фиг. 1; на фиг. 3 - уплотиительная .нарезка на втулке; на фиг. 4 -- сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - втулка, подпружиненная относительно вала; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 5. Насос содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 П1туцерами, вал 4 с установленным на нем шнеком 5, корпус уплотнения 6 с набивкой 7 и расположенную перед нанабивкойбивкой 7 отбойную нарезку 8 с гребнями 9 лабиринта. Вал 4 снабжен ступицей 10, расположенной между корпусом уплотнения б и шнеком 5, с выполненной на ней винтовой уплотнительной нарезкой 11, витки 12 которой направлены противоположно виткам 13 шнека 5, в ступицу 10 выполнен по крайней мере один продольный сквозной канал 14, а в корпусе уплотнения выполнены отверстия 15, гидравлически связывающие ступицу 10 с ближним к набивке 7 гребнем 9 отбойной нарезки 8. Ступица 10 может быть выполнена в виде автономной втулки 16, а каналы 14 расположены в теле последней (фиг. 3 и 4). Втулка 16 может быть выполнена с возможностью осевого перемещения и подпружинена пружиной 17 со стороны шнека 5, между втулкой 16 и корпусом уплотнения 6 расположено регулировочное резьбовое кольцо 18 с торцовым буртом 19, упирающимся во втулку 16, причем в бурте 19 выполнен по крайней мере один радиальный сквозной канал 20. Между ступицей 10 и корпусом уплотнения 6 расположена полость 21.

Насос работает следующим образом.

При вращении вала 4 щнек 5 подает жидкость из входного щтуцера 2 в выходной щтуцер 3. Унлотнительная нарезка 11 также забирает жидкость из щтуцера 2 и нагнетает ее в полость 21. В полости 21 жидкость разделяется на две части: одна часть сразу возвращается через каналы 14 в штуцер 2, вторая часть протекает через отверстия 15 и попадает в отбойную нарезку 8, которая возвращает жидкость через полость 21 и каналы 14 в щтуцер 2.

Таким образом создается проточная система гидроуплотнения места ввода шнека 5 в корпус 1, исключающая возможность подсоса воздуха в полость насоса через подвижные и неподвижные соединения узла ввода вала 4 в насос и застой продукта в полостях и зазорах уплотнения.

Для стабилизации действующего на уплотнение давления предусмотрен вариант с осевым перемещением втулки 16 (фиг. 5 и 6), поджимаемой пружиной 17, с вполне определенным расчетным усилием. Жидкость из полости 21 возвращается в штуцер 2, проходя последовательно каналы 20 и каналы 14, и, следовательно, давление в полости 21 равно сумме гидросопротивлений каналов 20 и 14.

Начальные геометрические размеры каналов 20 рассчитываются и принимаются такими, чтобы их гидросопротивление было в несколько (3-5) раз больше, чем у каналов 14.

При увеличении давления в полости 21 выше заданного гидростатическая сила, отжимающая втулку 16 от щнека 5, превышает начальную расчетную силу упругости пружины 17, и втулка 16, сжимая пружину 17, перемещается по валу 4 к шнеку 5, при этом резко увеличивается поперечное сечение каналов 20 за счет образующегося между втулкой 16 и кольцом 18 торцового зазора, уменьшается суммарное гидросопротивление каналов 20 и 14, и давление в полости 21 снижается до заданного.

Предлагаемое выполнение насоса позволяет снизить давление перекачиваемой жидкости в зоне уплотнения до минимальной величины (до 3-5 кгс/см) и благодаря этому значительно увеличить срок службы уплотнения. Кроме того, конструкция позволяет обеспечить кратковременное пребывание перекачиваемой жидкости в системе гидроуплотнения за счет малого объема системы, избежать застоя и деструкции продукта за счет активной циркуляции жидкости в ней.

1. ШНЕКОВЫЙ НАСОС ДЛЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕгй, содержащий корнус с в.ходмы.м и вы.ходным штуцерами, вал с установленмы.м на не.м шнеком, корпус уплотнения с набивкой и расположенную перед набивкой отбойную нарезку с гребнями лабиринта, отличающийся тем, чтО; с целью повышения надежности работы уп.югнения, ва.т снаожен стуницеи, распо.И)жениой между уп.чотпения м н|неком с выполненной па iieii ниптоиой ун.ютните.|ьной марезко||, 1)иткм которой Haii();iBлены нротивоно.южно виткам шнека, в сту1П1ие выполнен по крайней мере один п|)одс).11,пый сквозной Kaiia.i, а в корпусе уплотпспия )лнепы от1 ерстия, гпдравлически ciuKibifiaioHuie ступипу с б.шжпмм к пабп1и е гребнем отбойной нарезки. 2.Насос по п. 1, отличающийся тем, что ступипа выполнепа в виде автономной вту., а капалы распо,1ожены в теле пос.гедней. 3.Насос по пп. 1 и 2, отличающийся тем. что втулка выпо.1нена с возможностью осевого перемещения и подпружппепа со стороны пшека, .между втулкой п корпусом о уп.ютпеппя распо.тожепо регу.1нровочное (Л Ko;ibiu) с торцовым буртом, унпраюнигмся по втулку, причем в бурте вьи1о.1пеп по крайней мере один радпа,1Ы1Ы11 сквозной кана.ь о HiKk со

т

11

Фиг.2

2D

19

Фиг.Ь