МНОГОФАЗНЫЙ ВИНТОВОЙ НАСОС

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована для перекачки газожидкостных сред, состоящих, например, из нефти и природного газа.
Предшествующий уровень техники.
Известен ряд конструкций винтовых насосов, предназначенных для откачки многофазных сред из нефтяных скважин (см. В.А.Максимов и др. «Двухвинтовые насос-компрессоры», Казань, 2000 г., с.29-35).
Рабочие органы двухвинтовых насосов представляют собой находящиеся в зацеплении ведущий и ведомый винты, валы которых установлены в подшипниковых узлах.
Известен также многофазный винтовой насос по патенту РФ №2213265, F04C 2/16, опубл. 27.09.2003 г., содержащий корпус, в котором расположены сопряженные ведущий и ведомый роторы с двумя парами винтов противоположной нарезки, валы которых связаны между собой посредством синхронизирующих шестерен и установлены в корпусе на опорах, состоящих из радиальных и осевых подшипников.
Недостатком известных устройств является несовершенная конструкция фиксации валов, которая может привести к заклиниванию винтов при перекачке продукции скважин с твердыми примесями. Винты жестко закреплены в подшипниках друг относительно друга и при минимальных зазорах между ними не имеют возможности пропускать твердые включения потока среды через насос.
В основу настоящей полезной модели положена задача создания многофазного винтового насоса, обладающего более высокой надежностью и более простой конструкцией.
Поставленная задача решается тем, что в известном многофазном винтовом насосе, содержащем корпус, в котором расположены сопряженные ведущий и ведомый роторы с двумя парами винтов противоположной нарезки, валы которых связаны между собой посредством синхронизирующих шестерен и установлены в корпусе на опорах, состоящих из радиальных и осевых подшипников, в нем, согласно изобретению, ведомый ротор установлен на плавающих вдоль оси радиальных подшипниках с возможностью самоустановки относительно зафиксированного от осевого перемещения ведущего ротора, а синхронизирующие шестерни при этом выполнены прямозубыми.
Целесообразно, чтобы ведомый ротор был установлен на цилиндрических роликовых подшипниках, одна из обойм которых выполнена гладкой, без буртов, а ведущий ротор зафиксирован посредством радиально-упорного шарикоподшипника с четырехточечным контактом и разрезным внутренним кольцом.
Таким образом, ведомый ротор освобожден от осевой фиксации и может перемещать твердые частицы через зазоры, отклоняясь при вращении в ту или иную сторону относительно ведущего ротора в зависимости от размеров примесей.
Кроме того, упрощается конструкция опор ведомого ротора, установленного только на радиальных подшипниках, при которой исключается операция регулировки осевого положения ведомого ротора относительно ведущего.
На чертеже на фиг.1 изображен многофазный винтовой насос в продольном сечении, на фиг.2 - схема зазоров в зацеплении винтов.
Насос содержит корпус 1 с двумя боковыми патрубками 2 входа и центральным патрубком 3 выхода, ведущий ротор 4 и ведомый 5 с двумя парами винтов 6, 7 противоположной винтовой нарезки. Валы 8, 9 роторов связаны между собой посредством синхронизирующих шестерен 10, 11 и установлены в корпусе на опорах, состоящих из опорных радиальных роликоподшипников 12, 13 и осевого радиально-упорного шарикоподшипника 14, установленного только на ведущем роторе 4. Внутренние обоймы 15 роликоподшипников
выполнены гладкими без буртов, а для двухсторонней осевой фиксации ведущего ротора установлен шарикоподшипник с четырехточечным контактом и разрезным внутренним кольцом. Наружная обойма этого подшипника установлена в корпусе с зазором, т.е. не имеет опоры в радиальном направлении и не воспринимает радиальных нагрузок.
1
2
1
2
Выступы 16 (фиг.2) одного винта входят во впадины 17 другого винта с гарантированными боковыми зазорами a и a, каждый из которых может колебаться в процессе работы от «о» до полного суммарного бокового зазора a+а.
Работает винтовой насос следующим образом.
Рабочая среда поступает через патрубки 2 входа, захватывается вращающимися винтами и вытесняется через патрубок 3 выхода потребителю. Насос является двухпоточным, т.е. две пары винтов 6, 7 перемещают поток навстречу друг другу и, таким образом, компенсируют осевую нагрузку на винты от действия давления нагнетания на роторы. Они находятся только под радиальной нагрузкой, которая воспринимается роликоподшипниками 12, 13 опор насоса. Опоры ведомого ротора 5 являются плавающими, т.е. допускают осевое смещение ротора по дорожке качения безбортового подшипникового кольца относительно ведущего ротора в пределах зазоров между выступами и впадинами винтов. При этом прямозубые шестерни связи, передающие вращение от ведущего ротора к ведомому, не допускают силового контакта между винтами и не ограничивают осевой свободы ведомого ротора.
Благодаря самоустановке ведомого ротора относительно зафиксированного ведущего насос может работать более надежно при перекачивании жидкостей с механическими примесями. Уменьшается вероятность износа и заклинивания винтов, что позволяет расширить диапазон применения этих насосов в различных областях промышленности.