ШНЕКОВЫЙ НАСОС
INCLINED ARCHIMEDEAN SCREW PUMP

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано преимущественно для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных включений, в любых отраслях техники.
Известен шнековый насос, содержащий установленный на валу шнек (RU 2101574 С1, 10.01.1998).
Недостатком известного насоса являются его плохие антикавитационные свойства и небольшой напор, создаваемый им по сравнению с центробежными насосами, и низкий КПД.
Наиболее близким к изобретению является шнековый насос, содержащий основной шнек с втулкой, установленный в корпусе на пустотелом валу, внутри которого проходит дополнительный вал, на котором установлена гидротурбина и на конце со стороны входа в основной шнек - дополнительный шнек, а к корпусу подсоединены входной и выходной корпусы (SU 317823 А, 19.10.1971).
Недостатком известного насоса являются его плохие антикавитационные свойства.
Задачей изобретения является улучшение антикавитационных свойств насоса и повышение его напора и КПД.
Технический результат достигается за счет того, что в шнековом насосе, содержащем основной шнек с втулкой, установленный в корпусе на пустотелом валу, внутри которого проходит дополнительный вал, на котором установлена гидротурбина и на конце со стороны входа в основной шнек - дополнительный шнек, а к корпусу подсоединены входной и выходной корпусы, согласно изобретению гидротурбина также установлена на конце дополнительного вала со стороны входа в основной шнек, а на входном корпусе перед гидротурбиной установлен кольцевой коллектор, полость которого сообщена каналом перепуска с полостью выходного корпуса и кольцевой щелью - с входом в гидротурбину.
Между валом и дополнительным валом может быть установлен, по меньшей мере, один промежуточный подшипник. Один или все промежуточные подшипники могут быть выполнены магнитными.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез шнекового насоса.
Шнековый насос содержит вал 1, который выполнен пустотелым. На валу 1 установлен основной шнек 2, имеющий втулку 3. Вал 1 установлен на подшипнике 4 в корпусе 5. Дополнительный вал 6 проходит внутри втулки 3 и установлен, по меньшей мере, на одном промежуточном подшипнике 7, который установлен внутри вала 1. Подшипник 7 может быть любого типа, например игольчатый, или подшипник скольжения, или магнитная опора (магнитный подшипник). На одном конце дополнительного вала 6, со стороны входа в насос, установлены на дополнительном валу гидротурбина 8 и дополнительный шнек 9. Гидротурбина 8 и дополнительный шнек 9 имеют общую втулку 10.
К корпусу 5 подстыкованы входной корпус 11, имеющий входную полость 12, и выходной корпус 13, имеющий выходную полость 14. Между гидротурбиной 8 и дополнительным шнеком 9 выполнена полость 15, а между дополнительным шнеком 9 и основным шнеком 2 выполнена полость 16. На входном корпусе 11 перед гидротурбиной 8 выполнен кольцевой коллектор 17, внутренняя полость которого 18 через кольцевую щель 19 сообщается с входной полстью 12. Полость 18 коллектора 17 посредством канала перепуска 20, например трубки, сообщается с выходной полостью 14 внутри выходного корпуса 13.
Внутри вала 1 выполнена внутренняя полость 21, предназначенная для смазки. На валу 1 перед подшипником 4 выполнено уплотнение 22.
При включении привода (не показан) раскручивается вал 1 с основным шнеком 2. На выходе из основного шнека 2 повышается давление перекачиваемого продукта, и его часть (10%…15%) по каналу 20 поступает в полость 18, потом через кольцевую щель 19 возвращается на вход в гидротурбину 8. Гидротурбина 8 раскручивается и раскручивает дополнительный шнек 9, давление перекачиваемого продукта в полости 16, особенно на периферийной части, т.е. в зоне наиболее вероятного возникновения кавитации, возрастает. Дополнительный вал 6 вследствие небольшого расхода перекачиваемого продукта, проходящего через гидротурбину 8 и дополнительный шнек 9 (10%…15% от общего расхода), вращается значительно медленнее, чем вал 1, т.е. дополнительный шнек 9 вращается с меньшими оборотами, чем основной шнек 2. Это благоприятно сказывается на антикавитационных свойствах насоса в целом и одновременно позволяет спроектировать основной шнек 2 для работы на очень больших скоростях, что уменьшает вес и габариты насоса. Подбором ширины кольцевой щели 19 можно настроить оптимальный режим работы дополнительного шнека 9.
Утечки перекачиваемого продукта, которые прошли через уплотнение 22, могут использоваться для смазки подшипника 4 или сбрасываться в дренаж или на вход в насос, если подшипник 4 не смазывается перекачиваемым продуктом. Схема позволила разгрузить осевые силы, действующие на дополнительные подшипники 7, т.к. осевые силы, создаваемые гидротурбиной 8 и дополнительным шнеком 9, компенсируются.
Применение изобретения позволило следующее.
1. Значительно улучшить антикавитационные свойства насоса за счет уменьшения скорости вращения дополнительного шнека и применения консольной схемы.
2. Облегчить доводку насоса путем отдельной доводки системы разгрузки осевых сил и антикавитационных свойств насоса.
3. Повысить прочность насоса за счет отказа от центробежной крыльчатки.
4. Спроектировать насос очень большой мощности за счет повышения частоты вращения основного шнека.
5. Предотвратить срыв потока перекачиваемого компонента в насосе вследствие кавитации на его входе.
6. Создать насос с минимальным весом и габаритами при большом напоре и производительности за счет близкого расположения гидротурбины и дополнительного шнека, что привело к уменьшению числа деталей, упрощению сборки и уменьшению осевых габаритов насоса.
7. Разгрузить осевые силы, действующие на дополнительный подшипник(и), т.к. осевые силы, создаваемые шнеком, незначительны.
8. Устранить утечки перекачиваемого продукта в дренаж.
9. Обеспечить при необходимости смазку и охлаждение всех подшипников насоса перекачиваемым продуктом.