Однозаходный винт роторного насоса

Е нт выполи иСМЗЩЕННС 1 ;ого се .ония ри диаметре итете (е) шаг ны профиля ентриситету, О б+2 е. 2(54) ОДНОЗАХНАСОСА Ьюл, %46н, В.Н.КестельмаИнпродтормаш свого роториого и Г.С.Хаит ", конструк насоса П 8 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ НЫЙ ВИНТ РОТОРНОГО Изобретение относится к устройствам для перекачки жидкостей, а именно к винтовым насосам, содержащим двухзаходный статор, размещенный в нем однозаходный винт-ротор и может быть использовано для перекачивания разнообразных дисперсных систем в различных отраслях народного хозяйства; нефтехимическая промышленность, агропромышленный комплекс, коммунальное хозяйство и т.д., в частности может найти применение в резииотехнической промышленности при перекачке латексов и их смесей на линиях производства изделий из латекса, на линиях подачи масел (диактилфталат) при производстве изделий медицинского назначения и товаров народного потребления из пластизолей ПВХ и т.д.Известна конструкция винта насоса, в котором поверхность впадин винтовой нарезки и внутренняя поверхность статора выполнены коническими, причем с целью увеличения стабильности параметров при эксплуатации, диаметр впадин винтовой нарезки изменяется обратно пропорциональ(57) Сущность изобретения. ви в виде тела вращения с осью относительно оси его попереч иа величину эксцентриситета, Г (б) сечения винта и эксцентрис винта равен 4 е, радиус кривиз винта равен удвоенному эксц наружный диаметр винта равен но изменению диаметра наружной поверх ности,Недостатком данной конструкции является то, что коническое сопряжение вичта- б ротора со статором не обеспечивает получения максимального удельного обьема (а следовательно производительности) между впадинэли винта ротора и выступами 3 статора.Известна конструкция насоса, у которого винт имеет профиль, образованный пара- фь. болой. Однако недостатком конструкции (" является то, что параболическая кривая не С) охватывает в поперечном сечении максимальную для данкой геометрии винта площадь, а следовательно не обеспечивает для данной геометрии максимальную удельную производительность насоса.Наиболее близка по техниче:кой сущности и числу общих признаков к предлагаемому изобретению конструкция винта одновинтового роторного насоса П 8-ОНА, принятая за прототип, в которой вертикальный продольный профиль винта представ(4) ой ли- функляет повторяющиеся вогнутые и выпуклыецепные линии произвольной кривизны.В этой конструкции при вращении винтадисперсная среда, находящаяся в замкнутом объеме между наружной и 5внутренней поверхностями винта и статора,передавливается из одного замкнутого объема в другой, перемещаясь по длине насосак выходному патрубку. Производительностьвинтового насоса целиком определяется величиной замкнутого объема между поверхностями винта и статора, а максимальнаявеличина замкнутого объема зависит отмаксимальной площади вертикального продольного профиля винта. 15.Недостатком данной конструкции является то, что для данной геометрии винтапроизводительность не является максимальной, так как для данной геометрии вйнта вертикальный профиль его в продольном 20сечении образован цепной линией, то естькривой, не охватывающей в поперечном се-чении винта максимальную площадь.Целью данного изобретения являетсядостижение максимальной производитель-. 25ности при заданных диаметре сечения винта и эксцентриситете.Указанная цель достигается тем, что впредлагаемой конструкции винта гри фиксированном диаметре сечения (б) и эксцен- .30триситете (е) его шаг равен 4 е, а радиускривизны профиля винта равен удвоенномуэксцентриситету.Указанная цель достигается тем, что впредлагаемой конструкции вертикальный 35продольный профиль его имеет форму рядапоследовательно соприкасающихся дуг полуокружностей, описанных из центров, находящихся на касательной к наружнойповерхности винта, радиусом, равным удвоенному эксцентриситету указанного винта, .: а шаг винта равен 4 е (е - эксцентриситет).С целью упрощения технологии изготовления статоров и повышения их износостойкости радиус профиля винта 45принимают равным (1 Л 51,90)е,Отличие предложенного технического: решения от прототипа заключается в оптимальной геометрической форме винта, являющегося основным рабочим органом 50насоса, что.позволяет достичь максимальной производительности насоса при сохранении его основных геометрическихпараметров, что дает возможность считатьпредложенное решение соответствующим 55критерию изобретения - "новизна",Из технической и патентной литературы в заданной области техники не известны технические решения, позволяющие аналогичным образом достичь поставленной визобретении цели, что позволяет считатьпредложенное техническое решение соответствующим критерию изобретения - "существенные" отличия,Изобретение поясняется фиг.1, 2,Основными параметрами для изготовления винта являются; диаметр сечения (о),выбираемый из условия прочности материал, и эксцентриситет (е), равный половинеглубины канала,Для того чтобы выбрать оптимальну 1 оформу профиля винта, рассмотрим сечениевитка на длине одного шага. Обозначим через О - произвольный наружный диаметрвинта(0 = д+ 2 е) (1); 6- глубина канала фвинта(п - 2 е, е - эксцентриситет). При произвольно выбранных фиксированных зйачейиях б и е, а следовательноглубины канала винта -3 и.шаге 8 необходимо выбрать такой профиль поперечногосечения витка, чтобы он охватывал максимальную площадь в поперечном, сечении, тоесть необходимо найти такую линию у = 1(х)заданнои длины 1= 8+2 И, которая, проходя,через точки А и В (фиг.1), охватывала бымаксимальную площадь Рвах.В этом случае объем дисперсной среды,выдавливаемый эа один оборот винта, будет.максимальным,О=Рвах 3-,(2)где .-длина развертки винтовой линии приодном обороте винта.-1, 6+Я юх, щ Применяя методы вариационного исчисления к решению функционалов (4) и (5), мыполучим, что из множества семейства кривых у = т(х), проходящих через точки А и В, экстремум при фиксированном шаге 8 и глубине Ь дает единственная кривая, являющаяся уравнением окружности:где Л - радиус окружности. Координаты центра окружности равны х = -уц Л -- , (7) 8 2 8 2 4 5 Как видно из фиг. (1), координата окруж ности уц лежит на вертикали по оси у 1 (координата уц может находиться в точках М, К и т.д.).Форма канала, выполненная в виде по луокружности (уравнение), дает в сечении максимальную площадь охвата; На фиг,1 определим величину Рвах Рвах "ф Рсек -2 Ртр, (8) где Рсек - площадь сектора АМВМ, 152 Ртр - удвоенная площадь треугольника АОЙ,йЛ й . Рсек (9) 20 360 оВ где а- центральный угол АЙВ гР= - у, (10) 8,25Таким образом действительная пройзводительность винтового насоса будет рав 1 на. С= 8 +(лО) --- у и, (11) 2 2 ЖЛ .ст 8 30360Как показывает анализ уравн ния (11), максимагьная производительность достигается при стремлении уц к нулю, то есть центр окружности (например точка й) долж належатьна середине касательной к наружной поверхностй "винта-ротора. Причем координата хц как раз и равна половине шага. т.е. И 2 (см. уравнение 7), а радиус:полуокружности Л, как это видно из урав нения (7) при уц = О, будет равен также половине шага (И 2).Причем оптимальное расположение центра О радиуса, описывающего профиль винта, должно находиться на середине ка сательной к наружной поверхности винта, Если центр кривизны будет находиться вы 0 =120 ле 2 о10где размерность параметров е, б ( м), л (об/мин).Испытания показали, что по сра с винтом, имеющим равные шаг и на диаметр, производительность опти го винта в 1,7 раэ больше.формула изобретения Одноэаходный винт роторного насоса, выполненный в виде тела вращения с осью, смещенной относительно оси его поперечного сечения на величину зксцентриситета, о т л и ч а ю щ и й с я тем, то, с целью повышения производительности при определенном диаметре б сечения винта и эксцентриситете е, шаг вийта равен 4 е, радиус кривизны профиля винта равен удвоенному эксцентриситету, а наружный диаметр вин- та внениюружныймальноО=б+2 е. ше точки О по вертикали, то глубина профиля винта уменьшится, а следовательно уменьшится производительность,Если центр кривизны будет лежать ниже по вертикали точки О, то при сопряже. нии винта и статора будет образовываться пустотелый сбьем, и перекачиваемыймате-риал будет вращаться, не перемещаясь вдоль продольной оси, Кроме того смещение центра О вниз приведетк уменьшению поперечного сечения винта; то есть снижению его прочности.Учитывая, что глубина канала винта И равна удвоенному эксцентриситету е, то для оптимальной конструкции винта должно выполняться условие - шаг равен;8 =4 е, . (12) а радиус кривизны должен быть равен удвоенному зксцентриситету.Оптимальный наружный диаметр винта должен быть равен;О = б+2 е,(13) где б - диаметр сечения винта.Оптимальная производительность насоса отделится следующей зависимостью:.Гереши оргента Коррек Заказ 4264Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-.издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10