оседиагональный шнековый насос

Формула изобретения

1. Оседиагональный шнековый насос, содержащий корпус, включающий подвод и отвод, состыкованные друг с другом через уплотнение, и закрепленное на валу шнековое колесо с винтовыми лопатками и втулкой, примыкающей к отводу через уплотнение и образующей с отводом разгрузочную камеру с перепускными каналами, причем наружные поверхности входного и выходного участков колеса, очерчиваемые лопатками при его вращении, выполнены цилиндрическими, также как и внутренняя поверхность подвода, обращенная к входному участку колеса, отличающийся тем, что наружная поверхность среднего участка колеса, сообщающая входной и выходной участки и очерчиваемая лопатками при вращении колеса, выполнена конической, увеличивающейся в диаметре от входного участка колеса к выходному, при этом внутренняя поверхность корпуса, обращенная к выходному участку колеса, выполнена цилиндрической, а обращенная к среднему участку конической, лопатки выполнены с переменным шагом, вход в отвод осевым, а уплотнение на втулке выполнено на диаметре, составляющем 0,9 1,1 от наружного диаметра лопаток на входе.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен бандажом, закрепленным на наружной поверхности колеса.

3. Насос по п.2, отличающийся тем, что бандаж закреплен на цилиндрических участках на входе и выходе с выполненным на нем уплотнением на входе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в системах водоснабжения, в нефтехимической, атомной и других отраслях промышленности при перекачке жидкостей насосами с повышенными антикавитационными и энергетическими качествами.

Известен шнековый насос, содержащий корпус с подводом и отводом и закрепленное на валу шнековое колесо с уменьшающимся наружным диаметром, с винтовыми лопатками и втулкой, примыкающей к отводу. (Б.В.Овсянников. Б.И.Боровский. "Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей". М. Машиностроение, 1979, с.213-214, рис.3.63).

Недостатком известного насоса является уменьшающийся наружный диаметр шнекового колеса, приводящий к уменьшению его напора.

Известен лопастной насос, содержащий корпус с подводом и отводом и закрепленное на валу шнековое колесо с винтовыми лопатками и втулкой, примыкающей к отводу через уплотнение и образующий с отводом разгрузочную камеру с перепускными каналами, колесо выполнено на наружной поверхности, очерчиваемой лопатками при вращении на входе в виде цилиндрического участка, подвод выполнен на его внутренней поверхности на входе с цилиндрическим участком, обращенным к цилиндрическому участку колеса, и состоит из двух составных частей, состыкованных друг с другом через уплотнение (а.с. СССР N 699230, кл. F 04 D 3/02, 1979).

Недостатком известного насоса является то, что в нем из-за постоянства наружного диаметра шнекового колеса не обеспечиваются оптимальные условия течения жидкости на входе и выходе и поэтому не достигаются одновременно максимально возможные антикавитационные и энергетические качества насоса.

В целом, для шнековых насосов известно, что они обладают самыми высокими антикавитационными качествами и недостаточно высокими энергетическими качествами, что ограничивает область их применения в насосостроении.

В основу изобретения поставлена задача создания оседиагонального шнекового насоса, в котором за счет выполнения шнекового колеса на наружной поверхности с цилиндрическими и коническими участками, лопаток с переменным шагом, а входа в отвод осевым обеспечивается повышение энергетических качеств, т.е. КПД и напора насоса при сохранении высоких антикавитационных качеств.

Выполнение колеса на наружной поверхности, очерчиваемой лопатками при вращении на выходе в виде цилиндрического участка и конического участка, соединяющего цилиндрические участки на входе и выходе, выполнение корпуса с цилиндрическим участком на выходе на внутренней поверхности и коническим участком, соединяющим цилиндрические участки на входе и выходе, выполнение лопаток с переменным шагом, а входа в отвод осевым позволяет повысить напор, создаваемый насосом, за счет увеличения окружной скорости потока жидкости при увеличивающемся наружном диаметре (для конического участка), цилиндрический участок на выходе позволяет организовать осевое направление потока на выходе из шнекового колеса, а переменный шаг лопаток на цилиндрических и конических участках позволяет обеспечить повышение напора в шнековом колесе с минимальными гидравлическими потерями, что также повышает и коэффициент полезного действия насоса при сохранении высоких антикавитационных качеств.

Выполнение уплотнения на втулке на диаметре, составляющем 0,9-1,1 от наружного диаметра лопаток на входе, позволяет уменьшить утечки жидкости, что повышает КПД и напор.

Целесообразно снабжать оседиагональный шнековый насос бандажом, закрепленным на наружной поверхности колеса.

Снабжение оседиагонального шнекового насоса бандажом, закрепленным на наружной поверхности колеса, за счет уменьшения зазора позволяет снизить гидравлические потери, связанные с вихреобразованием при перетекании потока с напорной стороны лопаток на всасывающую сторону.

Целесообразно бандаж закреплять на цилиндрических участках на входе и выходе с выполненным на нем уплотнением на входе.

Закрепление бандажа на цилиндрических участках на входе и выходе с установленным на нем уплотнением на входе позволяет снизить механические потери за счет трения бандажа о жидкость (меньшая площадь трения) и снизить утечки жидкости с выхода на вход за счет установки уплотнения на входе.

На фиг.1 изображен продольный разрез насоса; на фиг.2 вид шнекового колеса с бандажом.

Оседиагональный шнековый насос содержит корпус 1, включающий подвод 2 и отвод 3, состыкованные друг с другом через уплотнение 4 и закрепленное на валу 5 шнековое колесо 6 с винтовыми лопатками 7 и втулкой 8, примыкающей к отводу 3 через уплотнение 9 и образующий с отводом 3 разгрузочную камеру 10, сообщенную с входом 11 шнекового колеса 6 посредством перепускных каналов 12. Шнековое колесо 6 выполнено на наружной поверхности, очерчиваемой лопатками при вращении на входе 11 в виде цилиндрического участка 13 и цилиндрического участка 14 на выходе 15 и конического участка 16, соединяющего цилиндрические участки 13 и 14 на входе 11 и выходе 15. Корпус 1 выполнен на внутренней поверхности на входе 11 с цилиндрическим участком 17, обращенным к цилиндрическому участку 13 на входе 11 шнекового колеса 6, а также цилиндрическим участком 18 на выходе 15 на внутренней поверхности и коническим 19, соединяющим цилиндрические участки 17 и 18 на выходе 11 и выходе 15. Винтовые лопатки 7 выполнены с переменным шагом, вход 20 в отвод 3 выполнен осевым. Уплотнение 9 на втулке 8 выполнено на диаметре, составляющем 0,8-1,1 от наружного диаметра винтовых лопаток 7 на входе 11. Насос может быть снабжен бандажом 21, закрепленным на наружной поверхности шнекового колеса 6. Также бандаж 21 может быть закреплен на цилиндрических участках 13 и 14 на входе 11 и выходе 15 с выполненным на нем уплотнением 22 на входе 11.

Насос работает следующим образом. Шнековое колесо 6 с валом 5 приводится во вращение (например электродвигателем) и перемещает перекачиваемую жидкость из подвода 2 в отвод 3.

Жидкость, обтекая лопатки и перемещаясь с меньшего диаметра на входе 11 шнекового колеса 6 на больший диаметр на выходе 15, повышает свой напор за счет увеличения окружной скорости потока жидкости при увеличивающемся наружном диаметре. Цилиндрический участок 14 на выходе 15 позволяет организовать осевое направление потока жидкости на выходе 15 из шнекового колеса 6, переменный шаг винтовых лопаток 7 на цилиндрических и конических участках 13, 14 и 16 позволяет обеспечить повышение напора в шнековом колесе 6 с минимальными гидравлическими потерями, что также повышает и КПД насоса.

Выполнение уплотнения 9 на втулке 8 на диаметре, составляющем 0,8 1,1 от наружного диаметра винтовых лопаток 7 на входе 11, позволяет уменьшить утечки жидкости, что повышает КПД и напор насоса.

Снабжение насоса бандажом 21, закрепленным на наружной поверхности шнекового колеса 6 на цилиндрических участках 13 и 14 на входе 11 и выходе 15 с выполненным на бандаже 21 уплотнением 22 на выходе 11, позволяет снизить гидравлические потери, связанные с вихреобразованием и утечками жидкости при перетекании потока с выхода насоса на вход, и снизить механические потери за счет меньшей площади трения бандажа 21 о жидкость.

Пример применения насоса

Производительность, Q=150 м³/час;

Напор, H=40 м;

Допустимая высота всасывания, H_всс=9 м;

Скорость вращения вала, n=2910 об/мин;

КПД, n=0,70;

Наружный диаметр лопаток на входе, D 1 н=150 мм;

Диаметр уплотнения на втулке, D2у=150 мм.

Насос готовится к серийному производству.