RU2679578C1

RU2679578C1 - Screw pump

Info

Publication number: RU2679578C1
Application number: RU2018113890A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Струков
Original assignee: Виктор Михайлович Струков
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-02-11

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to the field of machine building, in particular to the screw pumps designs, designed for various media pumping in industry. Screw pump includes a cylindrical body (CB), inside which coaxially with it a shaft is located, equipped with the volumetric screw thread (WST). On one side the shaft is fixed to the first support, and on the other side it is connected to the engine through the second support. WST is in contact with the CB smooth working surface and is made external, single-threaded, multi-turn, with the given pitch. From the first support side, the WST has a predetermined number of communicating with the through holes volumetric turns, made in the CB in the predetermined quantity, for the fluid passage from the outside, its further movement along the WST and discharge through the partially cut last turn into the pumped liquid exit chamber. Exit chamber is formed between the shaft end face and its second support. WST is made continuous along the shaft entire working length with solid volumetric turns. Through holes in the CB are located along the WST forming geometric axial line.EFFECT: invention is aimed at increase in the pump performance and allows to increase the screw pump efficiency by its operating characteristics improving while simplifying the production technology.4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям винтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных жидких, газообразных, мелкозернистых сыпучих продуктов, материалов и смесей в нефтяной, газовой, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of engineering, in particular to the design of screw pumps, designed for pumping various liquid, gaseous, fine-grained bulk products, materials and mixtures in the oil, gas, food, construction and other industries.

Из уровня техники известно большое количество винтовых насосов, статор которых выполнен в виде сложной винтовой поверхности, облегающей зубья ротора, например одновинтовый насос (патент РФ №2195581, МПК F16D 3/50, опубликовано 27.12.2002), содержащий 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 ротора в любой момент может быть смещена относительно оси ведущего вала на величину эксцентриситета.A large number of screw pumps are known from the prior art, the stator of which is made in the form of a complex screw surface that encloses the teeth of the rotor, for example a single screw pump (RF patent No. 2195581, IPC F16D 3/50, published December 27, 2002) containing a rotor in the form of a single-screw, the circular cross section of which is offset relative to the axis of the screw by the amount of eccentricity, a stator having a two-way surface, the cross section of which is formed by two semicircles connected by lines, and a drive shaft connected to the rotor. The rotor axis at any time can be offset relative to the axis of the drive shaft by the amount of eccentricity.

Недостатком этого насоса является сложное конструктивное исполнение и винтовая форма внутренней поверхности статора, требующие больших затрат на их производство.The disadvantage of this pump is the complex design and the screw shape of the inner surface of the stator, requiring high costs for their production.

Известен винтовой насос (патент РФ №101109, МПК F04D 3/02, опубликовано 10.01.2011), содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком с впускным отверстием и выходным патрубком с выпускным отверстием, шнек, выполненный в виде размещенной внутри полости корпуса соосно с ним цилиндрической винтовой спирали со сплошной винтовой лопастью вдоль продольной оси, и привод вращения шнека относительно корпуса. Внутри шнека соосно с ним и корпусом установлен вал, причем шнек установлен с возможностью вращения относительно вала.A known screw pump (RF patent No. 101109, IPC F04D 3/02, published January 10, 2011), comprising a cylindrical body with an inlet pipe with an inlet and an outlet pipe with an outlet, a screw made in the form of a cylindrical cylindrical housing located inside the cavity a helical spiral with a continuous helical blade along the longitudinal axis, and a screw rotation drive relative to the housing. A shaft is mounted coaxially with it and the housing inside the screw, the screw being mounted rotatably with respect to the shaft.

Недостатком данного насоса является низкая производительность и сложное конструктивное выполнение, включающее дополнительную установку вала, на котором монтируется шнек, что повышает затраты на его производство.The disadvantage of this pump is its low productivity and complex design, including the additional installation of a shaft on which the screw is mounted, which increases the cost of its production.

Наиболее близким техническим решением является винтовой насос (патент РФ №2642681, МПК F04D 3/02, опубликовано 25.01.2018), включающий цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой, который с одной стороны закреплен на первой опоре, а с другой стороны через вторую опору связан с двигателем, при этом объемная винтовая нарезка выполнена внешней, однозаходной, многовитковой с заданным шагом, и имеет со стороны первой опоры заданное количество объемных витков, соединенных посредством кольцевых проточек, имеющих диаметр, меньший диаметра вала на заданную величину, с равным количеством цилиндрических объемных полостей, выполненных с заданным шагом в пространствах между витками объемной винтовой нарезки и сообщающихся со сквозными отверстиями, выполненными в заданном количестве в корпусе, для прохода жидкости извне, дальнейшего ее перемещения объемной винтовой нарезкой и нагнетания через частично срезанный последний объемный виток в камеру выхода перекачиваемой жидкости, образованную между торцем вала и его второй опорой.The closest technical solution is a screw pump (RF patent No. 2642681, IPC F04D 3/02, published January 25, 2018), including a cylindrical body, inside of which is located coaxially with a shaft equipped with a three-dimensional screw thread, which is mounted on one side on the first support and, on the other hand, through the second support it is connected to the engine, while the volumetric screw thread is made external, single-entry, multi-turn with a predetermined step, and has from the side of the first support a predetermined number of volume coils connected by ring grooves having a diameter smaller than the shaft diameter by a predetermined amount, with an equal number of cylindrical volumetric cavities made with a given step in the spaces between the turns of the volumetric screw thread and communicating with through holes made in a predetermined amount in the housing, for the passage of fluid from the outside, its further displacement by volumetric screw threading and injection through a partially cut last volumetric coil into the outlet chamber of the pumped fluid formed between the shaft end and its second support.

Недостатком этого насоса является повышенная трудоемкость изготовления его вала с цилиндрическими объемными полостями сложной конфигурации. Кроме того, кольцевые проточки меньшего диаметра делают соединяемые с ними витки объемной винтовой нарезки меньшими по диаметру и негерметичными, что снижает объем всасываемой жидкости и давление в насосе в начале процесса всасывания, которые будут возрастать только при перемещении жидкости в цельные витки объемной винтовой нарезки, что снижает эффективность работы насоса.The disadvantage of this pump is the increased complexity of manufacturing its shaft with cylindrical volumetric cavities of complex configuration. In addition, ring grooves of a smaller diameter make the coils of the volumetric screw thread connected to them smaller in diameter and leaky, which reduces the volume of the suction fluid and the pressure in the pump at the beginning of the suction process, which will increase only when the fluid moves into the whole turns of the volumetric screw thread, which reduces pump efficiency.

Задачей изобретения является создание конструкции винтового насоса, менее трудоемкого в промышленном производстве и более эффективного в условиях эксплуатации.The objective of the invention is to create a screw pump design, less time-consuming in industrial production and more efficient in operating conditions.

Техническим результатом является повышение эффективности насоса за счет увеличения объема всасывания жидкости (далее жидкого продукта), повышения рабочего давления и, в целом, производительности при одновременном упрощении его конструкции.The technical result is to increase the efficiency of the pump by increasing the suction volume of the liquid (hereinafter the liquid product), increasing the working pressure and, in general, productivity, while simplifying its design.

Задача решается и технический результат достигается винтовым насосом включающим цилиндрический корпус, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой и закрепленный с одной стороны на первой опоре, а с другой стороны через вторую опору связанный с двигателем, при этом объемная винтовая нарезка, находящаяся в контакте с гладкой рабочей поверхностью корпуса, выполнена внешней, однозаходной, многовитковой, с заданным шагом, и имеет со стороны первой опоры заданное количество объемных витков, сообщающихся со сквозными отверстиями, выполненными в заданном количестве в корпусе, для прохода жидкости извне, дальнейшего ее перемещения по объемной винтовой нарезке и нагнетания через частично срезанный последний виток в камеру выхода перекачиваемой жидкости, образованную между торцом вала и его второй опорой.The problem is solved and the technical result is achieved by a screw pump comprising a cylindrical housing, inside of which a shaft is arranged coaxially with it, provided with a three-dimensional screw thread and fastened on one side to the first support, and on the other hand through a second support connected to the engine, while the three-dimensional screw cutting, which is in contact with a smooth working surface of the housing, is made of an external, single-start, multi-turn, with a given step, and has from the side of the first support a predetermined number of volume coils reporting I with through holes, made in a predetermined amount into the housing, for passage of fluid from outside, its further displacement volume of helical cutting and discharge through a partially cutaway last stage in the pumped liquid outlet chamber formed between the shaft end and its second support.

В отличие от прототипа объемная винтовая нарезка выполнена непрерывной по всей рабочей длине вала с цельными объемными витками, при этом сквозные отверстия в корпусе расположены по геометрической осевой линии, образующей объемную винтовую нарезку.In contrast to the prototype, the volumetric screw cutting is made continuous along the entire working length of the shaft with solid volumetric turns, while the through holes in the housing are located along the geometric axial line forming the volumetric screw cutting.

Согласно изобретению цилиндрический корпус может быть изготовлен в виде трубопровода из соединенных между собой отдельных цилиндров с внутренней гладкой рабочей поверхностью, а находящийся с ней в контакте вал выполнен составным из шарнирно сочлененных частей, при этом шарниры расположены в пространствах между витками объемной винтовой нарезки.According to the invention, the cylindrical body can be made in the form of a pipeline of interconnected individual cylinders with an internal smooth working surface, and the shaft located in contact with it is made of articulated parts, the hinges being located in the spaces between the turns of the screw thread.

Согласно изобретению рабочие органы винтового насоса за исключением двигателя полностью или частично могут быть изготовлены из полимерного материала, например, фторопласта.According to the invention, the working parts of a screw pump, with the exception of the engine, can be fully or partially made of a polymeric material, for example, fluoroplastic.

Согласно изобретению внутри корпуса может быть установлен с плотной посадкой съемный цилиндр с отверстиями, совпадающими с отверстиями корпуса, причем внутренний гладкий диаметр съемного цилиндра равен диаметру вала.According to the invention, a removable cylinder with openings matching the openings of the housing can be fitted with a tight fit inside the housing, the inner smooth diameter of the removable cylinder being equal to the diameter of the shaft.

Технический результат достигается за счет изменения конструкции вала, объемная винтовая нарезка на котором выполнена непрерывной по всей его рабочей длине, с цельными объемными витками, заданное количество которых, со стороны первой опоры, напрямую сообщается со сквозными отверстиями в корпусе, расположенными в заданном количестве по геометрической осевой линии, образующей объемную винтовую нарезку, что обеспечивает эффективное, при повышенном давлении, прямое всасывание жидкого продукта извне, его перемещение в камеру выхода перекачиваемого жидкого продукта в большем объеме.The technical result is achieved by changing the shaft design, the volumetric screw cutting on which is made continuous along its entire working length, with integral volumetric turns, a predetermined number of which, from the side of the first support, is directly connected with through holes in the housing, located in a predetermined quantity in geometric the axial line forming a three-dimensional screw thread, which provides effective, with increased pressure, direct absorption of the liquid product from the outside, its movement into the outlet chamber ivaemogo liquid product in high volume.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен винтовой насос в разрезе с цельным корпусом, а на фиг. 2- с составным корпусом.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a cross-sectional view of a screw pump with a solid housing; and FIG. 2- with a composite housing.

Вал 1 (фиг. 1) соосно расположен в корпусе 2, при этом закреплен одним концом на первой опоре 3 и контактирует с его гладкой рабочей поверхностью 4 своей внешней, однозаходной, многовитковой, с заданным шагом S, объемной винтовой нарезкой 5, которая выполнена непрерывной по всей его рабочей длине L, с цельными объемными витками 6, заданное количество которых сообщается со сквозными отверстиями 7 в корпусе, расположенными в заданном количестве на образующей винтовую нарезку геометрической осевой линии 8.The shaft 1 (Fig. 1) is coaxially located in the housing 2, while being fixed at one end on the first support 3 and is in contact with its smooth working surface 4 with its external, single-entry, multi-turn, with a given step S, volumetric screw thread 5, which is made continuous along its entire working length L, with integral volumetric turns 6, a predetermined number of which communicates with through holes 7 in the housing, located in a predetermined quantity on the geometric axis line 8 forming a helical thread.

Заданное количество цельных объемных витков 6, напрямую соединенных со сквозными отверстиями 7, выполненными в корпусе в заданном количестве, а также заданный шаг S непрерывной объемной винтовой нарезки 5, рабочая длина L вала 1 зависят от геометрических размеров насоса и требуемой мощности привода.A predetermined number of integral volumetric turns 6 directly connected to through holes 7 made in the housing in a predetermined quantity, as well as a predetermined step S of continuous volumetric screw thread 5, the working length L of the shaft 1 depend on the geometric dimensions of the pump and the required drive power.

Последний цельный объемный виток 9 объемной винтовой нарезки частично срезан. Через него перемещаемый вдоль винтовой нарезки вала жидкий продукт нагнетается в камеру 10 выхода перекачиваемого жидкого продукта, образованную между торцом 11 вала и его второй опорой 12, связанной с двигателем 13.The last integral volumetric turn of 9 volumetric screw cutting is partially cut. Through it, the liquid product moved along the screw thread of the shaft is pumped into the outlet chamber 10 of the pumped liquid product formed between the shaft end 11 and its second support 12 connected to the motor 13.

Согласно изобретению цилиндрический корпус может быть выполнен составным из соединенных между собой отдельных цилиндров 14 (фиг. 2) с внутренней гладкой рабочей поверхностью, а находящийся с ней в контакте вал 1 выполнен составным из шарнирно сочлененных частей 15, при этом шарниры 16 расположены в пространствах между витками объемной винтовой нарезки.According to the invention, the cylindrical body can be made integral of interconnected individual cylinders 14 (Fig. 2) with an internal smooth working surface, and the shaft 1 being in contact with it is made integral of articulated parts 15, while the hinges 16 are located in the spaces between turns of volumetric screw cutting.

Насос работает следующим образом.The pump operates as follows.

Перед началом работы его погружают в жидкий продукт на необходимую глубину и включают двигатель 13. Вал 1 через вторую опору 12 приходит во вращение, и жидкий продукт извне, через сквозные отверстия 7 в корпусе, со стороны первой опоры 3, напрямую всасывается вращающимися цельными объемными витками 6 и по непрерывной объемной винтовой нарезке 5, находящейся в контакте с гладкой рабочей поверхностью 4 корпуса 2, перемещается, далее через частично срезанный последний объемный виток 9 нагнетается в камеру 10 выхода перекачиваемого жидкого продукта. При этом, камера может иметь боковой выход (как показано на чертеже) или осевой выход перекачиваемого жидкого продукта.Before starting work, it is immersed in the liquid product to the required depth and the engine 13 is turned on. The shaft 1 rotates through the second support 12, and the liquid product from the outside, through the through holes 7 in the housing, from the side of the first support 3, is directly sucked by the rotating solid volume turns 6 and moves along a continuous volumetric screw thread 5 in contact with the smooth working surface 4 of the housing 2, then it is pumped through the partially cut last volume turn 9 into the outlet chamber 10 of the pumped liquid product. In this case, the chamber may have a lateral outlet (as shown in the drawing) or an axial outlet of the pumped liquid product.

За счет предложенного конструктивного решения винтового насоса с выполнением на валу непрерывной объемной винтовой нарезки с цельными объемными витками, часть которых, находящихся непосредственно в зоне всасывания жидкого продукта, напрямую сообщается со сквозными отверстиями в корпусе, во время работы происходит прямое всасывание жидкого продукта извне вращающимися цельными объемными витками, затем перемещение и нагнетание его в большем объеме и при повышенном давлении непрерывной объемной винтовой нарезкой на выход, что значительно увеличивает производительность насоса.Due to the proposed constructive solution of a screw pump with continuous volumetric screw cutting on the shaft with integral volumetric turns, some of which are located directly in the suction area of the liquid product, directly communicate with through holes in the housing, during operation, the liquid product is directly sucked from the outside by rotating integral volumetric turns, then moving and pumping it in a larger volume and at increased pressure by continuous volumetric screw threading to the output, which means but increases pump performance.

Кроме того, производительность насоса может регулироваться в сторону повышения за счет увеличения диаметра и рабочей длины вала, количества и размеров цельных объемных витков непрерывной объемной винтовой нарезки и оборотов двигателя.In addition, the performance of the pump can be adjusted upward by increasing the diameter and working length of the shaft, the number and size of solid volumetric turns of continuous volumetric screw cutting and engine speed.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить эффективность винтового насоса за счет улучшения его эксплуатационных характеристик при одновременном упрощении технологии производства.Thus, the proposed invention improves the efficiency of the screw pump by improving its operational characteristics while simplifying the production technology.

Claims

1. A screw pump, comprising a cylindrical housing, inside of which a shaft is arranged coaxially with it, provided with a volumetric screw thread and fastened on one side to the first support, and on the other hand through a second support connected to the engine, while the volume screw thread in contact with a smooth working surface of the housing, is made of an external, single-entry, multi-turn, with a given step and has on the side of the first support a predetermined number of volume coils communicating with through holes made in a predetermined the number in the housing, for the passage of fluid from the outside, its further movement through the volumetric screw thread and forcing through the partially cut last turn into the outlet chamber of the pumped fluid, formed between the shaft end and its second support, characterized in that the volume screw thread is made continuous throughout the entire working the length of the shaft with integral volumetric turns, while the through holes in the housing are located along the geometric axial line forming a three-dimensional screw thread.

2. The screw pump according to claim 1, characterized in that the cylindrical body is made in the form of a pipeline of interconnected individual cylinders with an internal smooth working surface, and the shaft located in contact with it is made of articulated parts, the hinges being located in the spaces between the turns of a volumetric screw thread.

3. A screw pump according to claim 1, characterized in that the working bodies of the screw pump, with the exception of the engine, are fully or partially made of a polymeric material, for example fluoroplastic.

4. A screw pump according to claim 1, characterized in that a removable cylinder with holes matching the holes of the housing is installed inside the housing with a tight fit, the inner smooth diameter of the removable cylinder being equal to the diameter of the shaft.