НАСОС

Полезная модель относится к области производства насосов и может применяться при создании вентиляторов, компрессоров или машин для перекачки многофазных сред. В частности, заявляемое техническое решение может быть использовано в нефтяной промышленности при создании насосов для добычи и перекачки нефти.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является насос, содержащий корпус, входной и выходной каналы, размещенную в корпусе обойму с выполненными в ней канавками. Установленный в обойме ротор, состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу. А каждая секция ротора содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого сообщаются через канавки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции ротора [Патент на полезную модель №57389. МПК F04C 2/00. Насос. Заявка №2006106593/22 от 02.03.2006. Опубл. БИ №28, 10.10.2006].
Недостатком известного устройства является его относительно невысокий коэффициент полезного действия, что связано с преобладанием роли вихревых рабочих процессов, по сравнению с лопастными рабочими процессами. Также недостатком является относительно низкая технологичность при производстве и при эксплуатации, что связано с большим количеством деталей, где требуется высокая точность изготовления.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение, как коэффициента полезного действия, так и технологичности при производстве и при эксплуатации, за счет усовершенствования гидродинамической схемы машины, при уменьшении количества дорогостоящих деталей.
Техническим результатом является создание более эффективных и более технологичных насосов, за счет использования более простой гидродинамической схемы насоса и более надежной конструкции для осуществления рабочего процесса в насосе.
Указанный технический результат достигается тем, что насос содержит корпус, входной и выходной каналы, размещенную в корпусе обойму с выполненными в ней канавками. Установленный в обойме ротор, состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция ротора содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого сообщаются через канавки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции ротора. Обойма выполнена из последовательно установленных секций, а каждая секция обоймы содержит коническую камеру, в которую помещено лопастное колесо, выполненное в виде конического шнека, а межлопастные каналы лопастного колеса выполнены в виде многозаходной винтовой нарезки. На внутренней поверхности конической камеры выполнены прерывистые очистные спиральные канавки с направлением нарезки, противоположным к винтовой нарезке лопастного колеса, а наружные поверхности лопастного колеса выполнены из эластомера.
Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения может быть многократно использована в производстве насосов (или компрессоров).
На фигуре 1 представлен разрез насоса (две секции).
На фигуре 2 представлен секция насоса в изометрии, четверть вида у корпусных деталей удалена и детали смещены друг относительно друга для удобства описания конструкции.
Насос содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 каналы, размещенную в корпусе 1 обойму 4 с выполненными в ней канавками 5. Установленный в обойме 4 ротор 6, состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 7, а каждая секция ротора 6 содержит установленные на приводном валу 7 разделительный диск 8 и лопастное колесо 9, межлопастные каналы 10 которого сообщаются через канавки 5 в обойме 4 с межлопастными каналами 10 колеса 9 в последующей секции ротора 6. Обойма 4 выполнена из последовательно установленных секций 11, а каждая секция 11 обоймы 4 содержит коническую камеру 12, в которую помещено лопастное колесо 9, выполненное в виде конического шнека, а межлопастные каналы 10 лопастного колеса 9 выполнены в виде многозаходной винтовой нарезки. На внутренней поверхности конической камеры 12 выполнены прерывистые очистные спиральные канавки 13 с направлением нарезки, противоположным к винтовой нарезке лопастного колеса 9, а наружные поверхности 14 лопастного колеса 9 выполнены из эластомера, например, из полиуретана.
Насос, по фигурам 1 и 2, работает следующим образом. При вращении приводного вала 7, ротора 6 и соответственно лопастного колеса 9, на жидкость, заполняющую все межлопастные каналы 10, осуществляется силовое воздействие, реализуется преобразование механической энергии в гидравлическую энергию и при этом создается поток жидкости, в направлении от входа 2 к выходу 3, в корпусе 1 насоса. В конической камере 12 реализуется вращательное движение жидкости и под действием центробежных сил жидкость отводится в канавки 5 в обойме 4, в секциях 11. В канавках 5 значение скорости течения уменьшается, что сопровождается ростом статической составляющей давления. Из канавок 5 жидкость направляется на вход следующего лопастного колеса 9, где цикл передачи и преобразования энергии повторяется. Разделительный диск 8 препятствует возвратному течению жидкости, из зоны с высоким давлением в зону с низким давлением, диск 8 выполняет функции осевой опоры и торцевого уплотнения. При этом лопастное колесо 9, выполнено в виде конического шнека, а межлопастные каналы 10 лопастного колеса 9 выполнены в виде многозаходной винтовой нарезки, при таком исполнении насоса реализуется и вихревой рабочий процесс (характерный для шнековых насосов), и лопастной рабочий процесс, что в целом способствует росту коэффициента полезного действия насоса. Известно, что лопастной рабочий процесс более эффективен по сравнению с вихревым рабочим процессом, проявление лопастного рабочего процесса способствует росту коэффициента полезного действия насоса в целом. Вход лопастного колеса 9 (расположенный в начале конической камеры 12 в месте установки диска 8) сообщается с выходом рабочего колеса 9 через каналы 10.
На внутренней поверхности конической камеры 12 выполнены прерывистые очистные спиральные канавки 13 с направлением нарезки, противоположным к винтовой нарезке лопастного колеса 9, а наружные поверхности 14 лопастного колеса 9 выполнены из эластомера, например, из полиуретана. При перекачке загрязненных сред твердые частицы, попадающие в зазор между коническими наружными поверхностями 14 колеса 9 и камеры 12, за счет упругих свойств эластомера 14, вытесняются в канавки 13. Представленное исполнение канавок 13 способствует быстрому возвращению твердых частиц из канавок 13 в каналы 10, поскольку канавка 13 выполнена прерывистой. Если бы канавка 13 была непрерывной вдоль всей конической поверхности в камере 12, то твердые частицы скапливались бы в канавке 13 и двигались бы исключительно внутри канавки 13, начиная от входа колеса 9 и до выхода из колеса 9, и время контакта твердой частицы со стенкой камеры 12 было бы наибольшим, что провоцирует износ деталей. В представленной же конструкции твердые частицы, пройдя через отрезок прерывистой канавки 13, потоком выносятся в канал 10 и возвращаются в основной поток, и не задерживаются в камере 12. Время контакта твердой частицы со стенкой камеры 12 при этом уменьшается. Это способствует уменьшению износа конической поверхности в камере 12. При этом продлевается срок службы деталей и повышается надежность и эффективность насоса, за счет реализуемого процесса очистки колеса 9 от механических примесей, попадающих в зазор между коническими поверхностями колеса 9 и камеры 12.
Для производства лопастного шнекового колеса 9 из эластомера могут применяться высокопроизводительные технологии, что позволяет исключить использование дорогостоящих деталей. Исключив замкнутые полости из конструкции насоса, и с применением шнековых колес удается упростить гидродинамическую схему насоса и повысить надежность работы насоса при перекачке сред с твердыми включениями. Таким образом, полезная модель обеспечивает повышение технологичности при производстве и при эксплуатации насосов.