RU2347108C2 - Helical rotor pump - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention is related to machine building, in particular, to helical rotor pumps, and may be used in design of helical rotor pumps intended for pumping of different compositions in construction, petrochemical, food and other industries. In helical rotor pump that comprises stator, rotor in the form of single-thread screw, round cross section of which is displaced relative to axis of screw rotation by value of eccentricity, one or several hoses installed in stator channel and inserted into long grooves arranged in cylindrical channel of stator. Profile of long grooves is arranged in the form of circular arc and line segments from arc ends to cylindrical channel. At that radius of long grooves profile circular arc and diameter of rotor cross section are associated by certain ratio. Return leaks of pumped medium are eliminated.

EFFECT: elimination of return leaks of pumped medium.

2 dwg

Description

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.The invention relates to mechanical engineering, in particular to single-screw pumps, and can be used in the construction of single-screw pumps designed for pumping various compositions in the construction, petrochemical, food and other industries.

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.A single-screw pump is known that contains a stator, a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset from the axis of rotation of the screw by the amount of eccentricity, one or more hoses located in the stator channel included in the longitudinal recesses made in the cylindrical stator channel (see US 5620313 , F04B 43/12, 04/15/1997). This technical solution is taken as a prototype.

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.This patent specifies the gap between the cross section of the rotor and the stator cavity and provides a ratio of sizes that cannot affect the complete compression of the hose, cannot ensure the tightness of the compression zone, and does not exclude reverse leaks of the pumped medium.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков.An object of the invention is to remedy these disadvantages.

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 этомThe technical result is achieved by the fact that in a single-screw pump containing a stator, the rotor is in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset relative to the axis of rotation of the screw by the amount of eccentricity, one or more hoses located in the stator channel are included in the longitudinal recesses made in the cylindrical channel stator, according to the invention, the profile of the longitudinal recesses is made in the form of an arc of a circle with a radius of radius R _article and segments of straight lines from the ends of the arc to the cylindrical channel, while

, где:

where:

R_ст - радиус дуги окружности профиля продольных углублений,R _article - the radius of the arc of the circle profile of the longitudinal recesses,

D_cp - диаметр поперечного сечения ротора,D _cp is the diameter of the cross section of the rotor,

ε - эксцентриситет ротора,ε is the eccentricity of the rotor,

δ - толщина стенки шланга.δ is the wall thickness of the hose.

На фиг.1 представлен общий вид насоса.Figure 1 presents a General view of the pump.

На фиг.2 представлен поперечный разрез рабочей пары насоса.Figure 2 presents a cross section of the working pair of the pump.

Одновинтовой насос включает в себя ротор 1 в виде однозаходного винта, статор 2, размещенный между корпусом 3 и насадкой 4.A single-screw pump includes a rotor 1 in the form of a single-start screw, a stator 2 located between the housing 3 and the nozzle 4.

Ротор 1, например, через торсионный вал 5 соединен с ведущим валом 6.The rotor 1, for example, through a torsion shaft 5 is connected to the drive shaft 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.The screw surface of the rotor 1 may have any direction. The rotor 1 with an outer diameter D _p is a single-filar helical working surface, each section normal to the axis of the rotor 1, a range of diameter D _cp, the center O which is offset relative to the axis O of the rotor ₁ the amount of eccentricity ε. The centers of the cross sections of the rotor 1 form a helix with a step 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.The inner surface of the stator 2 is formed by a cylindrical channel 7 with a diameter D _st with a longitudinal recess 8 (one or more), the profile of which is made in the form of a part of a circle of radius R _st , the side walls 9 represent segments of straight lines passing from the circle to the cylindrical channel 7.

Ротор 1 и статор 2 расположены соосно друг другу.The rotor 1 and the stator 2 are aligned with each other.

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:Between the rotor 1 and the inner surface of the stator 2 there is a hose 10 (one or several), the ends of which are fixed in front of the entrance to the stator 2, to which a flow line 11 can be connected, while the radius R _{st is} made equal to D _cp / 2 + ε + 2δ where:

D_cp - диаметр поперечного сечения ротора 1;D _cp is the diameter of the cross section of the rotor 1;

ε - эксцентриситет ротора 1;ε is the eccentricity of the rotor 1;

δ - толщина стенки шланга 10.δ is the wall thickness of the hose 10.

Расходный трубопровод 11 может быть закреплен на насадке 4.The flow line 11 can be mounted on the nozzle 4.

Повороту контура ротора 1 на угол 2π соответствует осевое перемещение на величину хода его винтовой поверхности t.The rotation of the contour of the rotor 1 by an angle of 2π corresponds to axial displacement by the value of the stroke of its helical surface 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.Single screw pump operates as follows. When the rotor 1 is rotated by the drive shaft 6, the rotor 1 rotates in the cylindrical channel 7 of the stator 2, while the axis of rotation of the rotor 1 coincides with the geometric axis of the channel 7 of the stator 2. The centers O of circular cross sections of the rotor 1 rotate relative to the geometric axis of the channel of the stator 2 around a circle of radius ε due to which the rotor 1 periodically compresses the walls of the hose 10 until it closes. The compression point of the hose 10 by the rotor 1 moves along the stator 2 by the step size t of the screw surface of the rotor 1, after which the volume of the pumped medium located behind the compression point is closed by the next point of contact. The hose 10 at the point of contact with the rotor is clamped to a size equal to two wall thicknesses of the hose 10, in other places along the longitudinal recess 8, the hose 10 is freed from crimping.

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.During the operation of the pump, the pumped medium fills the free space inside the hose, hermetically isolated from the pump elements (rotor 1, stator 2), and due to the continuous movement of the compression zone of the hose 10 by the rotor 1 along the pump axis, it is transported from the entrance to the side of the pipe 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.For one revolution of the rotor, the pump, squeezing the hose 10, displaces the medium with a calculated volume proportional to the product of the internal section of the hose having a diameter d by the step of the screw surface of the rotor t equal to the distance between the compression points of the hose. The total feed is determined by the number of hoses placed at the same time. In this case, the pump can create an excess pressure proportional to the number of steps t of the rotor 1. When performing the rotor 1 with the right direction of the screw surface and rotating it counterclockwise when viewed from the side of the drive shaft, the medium will be supplied towards the flow pipe 11.

Реверс подачи среды возможен при изменении направления вращения ротора.Reverse media flow is possible when changing the direction of rotation of the rotor.

Количество шлангов в насосе определяется возможностью выполнения пазов в статоре из расчета размещения сжатого шланга до смыкания.The number of hoses in the pump is determined by the ability to perform grooves in the stator based on the location of the compressed hose before closing.

Таким образом, обеспечивая перекачивание среды, исключая контакт ее с элементами насоса, предложенный насос прост в изготовлении, не требует больших трудозатрат.Thus, providing pumping of the medium, excluding its contact with the pump elements, the proposed pump is simple to manufacture, does not require large labor costs.

Claims (1)

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. A single-screw pump containing a stator, a rotor in the form of a single-start screw, the circular cross section of which is offset from the axis of rotation of the screw by the amount of eccentricity, one or more hoses placed in the stator channel, included in the longitudinal recesses made in the cylindrical stator channel, characterized in that the profile longitudinal recesses is made in the form of an arc of a circle with a radius of R _article and straight segments from the ends of the arc to the cylindrical channel, while

,
where R _article is the radius of the arc of the circle profile of the longitudinal recesses;
D _cp is the diameter of the cross section of the rotor;
ε is the eccentricity of the rotor;
δ is the wall thickness of the hose.

Images