ВИНТОВОЙ НАСОС

Заявляемая полезная модель относится к насосному оборудованию, а точнее к погружным насосам для перекачки воды и других неагрессивных вязких жидкостей, в которых возможно содержание примесей из трав, веток и другого неабразивного мусора, в широком диапазоне температур окружающей среды.
Известен шнековый насос для зачистки вязкопластичных и иловопесчаных масс (см. патент РФ №2177087) имеющий цилиндрический корпус в котором с возможностью легкого вращения установлен шнек, входная часть которого, имеющая винтовую лопасть с бортом, выступает из корпуса, а выходная часть шнека, размещенная в корпусе, выполнена двухзаходной. К выходной части корпуса тангенциально прикреплен патрубок для выдавливания в напорный шланг нагнетаемой массы. Внутренняя поверхность корпуса имеет гладкую цилиндрическую поверхность.
Недостатком данного насоса являются его малые функциональные возможности. В частности, он не пригоден для перекачивания жидкостей, имеющих примеси из трав, веток и другого неабразивного мусора. Он также не пригоден для перекачивания жидкостей, склонных к пенообразованию, поскольку не исключает турбулизацию потока. Кроме того, конструкция этого насоса не рассчитана на перепады температуры окружающей среды, в особенности минусовые.
Известен также «Шнековый насос с подогреваемым питателем» (Патент РФ №2320895) содержащий корпус, снабженный тангенциальным выходным патрубком и шнек, размещенный в корпусе с возможностью свободного вращения, при этом шнек выполнен из входной однозаходной части и выходной двухзаходной части, выходная часть шнека размещена в цилиндрической полости корпуса, а входная часть шнека, выступающая из корпуса, лопасти которой выполнены с бортами, охвачена неподвижным решетчатым корпусом, причем внутренняя полость корпуса по всей длине снабжена сменной трубчатой вставкой, имеющей на боковой поверхности несколько сквозных отверстий, одно, совмещенное с отверстием выходного патрубка и несколько параллельных между собой и осью сквозных пазов с прямоугольным или фасонным профилем в поперечном сечении, при этом торец вставки со стороны выходного отверстия снабжен кольцевым бортиком, а на равном удалении от края второго торца вставки выполнены отверстия для радиального крепления точно такой же вставки, но без сквозных пазов, кроме того, входная часть шнека снабжена легкосъемным лопастным питателем, прикрепленным со стороны входного торца вала шнека через диск питателя, а их вторые торцы жестко скреплены с цилиндрическим кольцом, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру шнека. Недостатком прототипа являются малые функциональные возможности, исключающие возможность перекачивания жидкостей, имеющих примеси из трав, веток и другого неабразивного мусора. Кроме того, он не пригоден для перекачивания жидкостей, склонных к пенообразованию, поскольку не исключает турбулизации потока перекачиваемой жидкости. При этом устройство - прототип имеет сложное конструктивное исполнение, что отрицательно сказывается на трудоемкости изготовления и обслуживания, а следовательно и на себестоимости, а также снижает ресурс его безаварийной работы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является погружной винтовой насос (патент на полезную модель №788810), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, внутри которого размещено с возможностью вращения вокруг своей оси средство для захвата и продвижения перекачиваемой массы, выполненное в виде находящихся в зацеплении и кинематически согласованных между собой винта и диска, причем ось винта совпадает с продольной осью насоса, а ось диска перпендикулярна ей, кроме того, на внутренней стороне корпуса в непосредственной близости от входного отверстия жестко закреплен нож, лезвие которого направлено навстречу потоку поступающей в насос массы.
Недостатком известного насоса является то, что в его конструкции не предусмотрена возможность подогрева перекачиваемой массы. А самостоятельно очень вязкая масса, не может быстро перекачиваться насосом и проходить дальше по трубопроводу. Наличие в перекачиваемой массе веток, травы и другого твердого мусора может вообще привести к заклиниванию насоса и его поломке. Все это затрудняет его использование при пониженных температурах окружающей среды, затрудняет перекачку и снижает в целом КПД насоса и его ресурс.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устранение указанных недостатков, а именно уменьшение вязкости перекачиваемого продукта, что особенно необходимо в зимнее время, уменьшение сопротивления транспортировке продукта в трубопроводе (шланге), уменьшение давления при перекачке продукта, увеличение КПД насоса.
Поставленная задача решается тем, что в винтовом насосе, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, внутри которого размещены с возможностью вращения вокруг своей оси, находящихся в зацеплении и кинематически согласованных между собой винт и диск, причем ось винта совпадает с продольной осью насоса, а ось диска перпендикулярна ей, на внутренней стороне корпуса в непосредственной близости от входного отверстия жестко закреплен нож, лезвие которого направлено навстречу потоку поступающей в насос массы, в отличие от прототипа на входе и на выходе насоса установлены инжекторы для подачи водяного пара или горячей воды.
Установка этих элементов дает следующие преимущества:
- уменьшает вязкость перекачиваемого продукта, что особенно необходимо в зимнее время;
- уменьшает сопротивление транспортировке продукта в трубопроводе (шланге);
- уменьшает давление при перекачке продукта;
- увеличивает КПД насоса при перекачке;
- увеличение ресурс насоса в целом.
На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого винтового насоса в разрезе. На фиг. 2 - вид со стороны винта при снятой решетке.
Заявляемый насос состоит из корпуса 1, внутри которого расположены подшипниковый узел 2, на котором установлен гидромотор 3, вращательный момент с которого передается на винт 4 насоса. Вал винта 4 соосен с валом гидромотора. Диск 5 связан с винтом 4 таким образом, что при работе они совершают кинематически согласованное вращение. Диск 5 состоит из стального диска, выполненного в виде многолепестковой звездочки. В собранном виде диск 5 находится в зацеплении с винтом 4, причем оси винта 4 и диска 5 перпендикулярны друг другу. Корпус 1 состоит из верхней части 6 и состоящего из двух частей основания 7 на которых закреплен нож 8. Он предназначен для измельчения поступающего с перекачиваемой жидкостью мусора. Детали корпуса при сборке ориентируются между собой штифтами и соединяются винтами. При каждой сборке на сопрягаемые поверхности наносится герметик (не показан). Входной 9 и выходной 10 штуцеры снабжены инжекторами 11 и 12 для подачи водяного пара или горячей воды. К выходному штуцеру 10 подключаются рукава продуктопровода (не показаны).
Заявляемый насос работает следующим образом. Включают питание, гидромотор 3 приводит во вращение винт 4 насоса. Вращением винта 4 втягивается во вращение диск 5. Взаимное расположение винта 4 и диска 5 таково, что при вращении винта в насосе замыкается объем продукта равный объему одного витка винта и этот объем выталкивается в полость выходного штуцера 10. Замыкание осуществляют лепестки диска 5. При этом во входном отверстии насоса возникает разряжение, способствующее быстрому заполнению его перекачиваемым продуктом благодаря большому входному диаметру и расположению насоса в продукте. Нож 8 измельчает крупный мусор и другие включения и тем самым предохраняет насос от поломки. При работе с высоковязкими жидкостями и/или в условиях пониженных температур, возникает опасность затруднения процесса перекачки. Чтобы избежать этого в зону всасывания через инжектор 11 подается горячая вода или пар. Происходит разжижение перекачиваемой жидкости, и она легко проходит через насос. Однако, на выходе из насоса жидкость остывает и вязкость ее снова повышается. Для беспрепятственной транспортировки жидкости по продуктопроводу до места транспортировки, на выходе из насоса ее снова подогревают с помощью горячей воды или пара, подаваемого через инжектор 12. Благодаря этому заявляемый насос может перекачивать как высоковязкие жидкости, так и работать в условиях пониженных температур. Достигается расширение функциональных возможностей. Одновременно с этим достигается и повышение КПД. Происходит это потому, что горячая вода или пар подается непосредственно в перекачиваемую жидкость. В известном патенте №2320895 подогревающий агент проходит по каналу, расположенному в непосредственной близости от корпуса насоса и нагревает его. Однако на полезный обогрев работает только стенка канала направленная к насосу, остальная поверхность канала обогревает окружающую среду. Эффективность такого нагрева незначительна. В нашем случае за счет перемешивания горячей воды или пара с перекачиваемой жидкостью происходит полная отдача тепловой энергии, т.е. нет ее бесполезной потери. Кроме того, в случае перекачивания агрессивных жидкостей или жидкостей содержащих отравляющие компоненты, например при авариях на химических производствах, впрыскиваемая вода снижает уровень концентрации этих отравляющих веществ в перекачиваемой жидкости, что делает ее более безопасной и снижает отрицательное воздействие на окружающую среду, а также на детали самого насоса, что ведет к увеличению его ресурса.