ВИНТОВОЙ ЖИДКОСТНЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ НАСОС СО ВСТРОЕННЫМ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕМ
HELICAL LIQUID RING PUMP WITH BUILT-IN GRINDER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к винтовому жидкостному кольцевому насосу со встроенной дробилкой или измельчителем, при этом указанный насос содержит корпус насоса с входной частью и выходной частью, винтовой ротор, который установлен внутри корпуса с возможностью вращения и который на одном конце, а именно на входном конце корпуса насоса, оснащен измельчителем, а на другом конце, а именно, выходном конце корпуса насоса, соединен с валом, который может быть общим для ротора и привода в виде двигателя, предпочтительно в виде электрического двигателя.
Уровень техники
Жидкостные кольцевые насосы с измельчителем вышеуказанного типа широко известны, при этом насос и привод, обычно, в виде электрического двигателя, объединяются и образуют единый блок. Такое решение позволяет упростить изготовление и уменьшить расходы, главным образом, благодаря тому, что требуется меньшее количество конструктивных элементов. Такие типы насосов являются в настоящее время наиболее употребительными на рынке для создания вакуума и одновременного измельчения канализационных стоков в вакуумных системах очистки бытовых стоков.
В Европейском патенте №0454794, полученном авторами настоящего изобретения, приведен пример традиционного жидкостного кольцевого винтового насоса вышеуказанного типа с приводом от электрического двигателя и оснащенного встроенным измельчителем. Указанный измельчитель содержит неподвижную часть, присоединенную к входному концу корпуса насоса, и вращающуюся часть, соединенную с входным концом вала ротора. Как неподвижная, так и вращающаяся части снабжены взаимодействующими ножами, которые предназначены для разрезания относительно крупных фрагментов материала, в частности бумаги, ткани или экскрементов, на мелкие части перед тем, как они поступают к ротору и в корпус ротора насоса.
Такой измельчитель известного типа является очень эффективным с точки зрения измельчающей способности, однако создает собой помеху для прохождения канализационных стоков через насос и поэтому уменьшает эффективность насоса.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает усовершенствованный измельчитель, в котором сохраняется измельчающая способность и эффективность, однако эффективность насоса повышается в большой степени.
Изобретение охарактеризовано признаками пункта 1 прилагаемой формулы изобретения. Независимые пункты 2-5 формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Согласно изобретению винтовой жидкостный кольцевой насос снабжен встроенной дробилкой или измельчителем, содержит корпус насоса с входной частью и выходной частью и спиральный винтовой ротор, который установлен внутри корпуса с возможностью вращения и который на одном конце, являющемся входным концом корпуса насоса, снабжен измельчителем, а на другом конце, являющемся выходным концом корпуса насоса, сообщается с напорной камерой, при этом винтовой ротор установлен на валу, который соединен с приводом в виде двигателя. Указанный измельчитель содержит роторный нож, присоединенный к входному концу вала спирального винта, и неподвижный нож, присоединенный к крышке корпуса измельчителя, при этом каждый нож имеет режущие элементы или лезвия, при этом роторный нож выполнен с возможностью свободного вращения внутри неподвижного ножа во время работы насоса, и каждый режущий элемент роторного ножа имеет режущую кромку или лезвие, выполненное на криволинейной лопасти, так, что нож имеет форму крыльчатки насоса и способствует прохождению жидкости через измельчитель.
Предпочтительно, двигатель представляет собой электрический двигатель.
Согласно одному варианту осуществления изобретения длина и криволинейность каждой лопасти роторного ножа изменяется в зависимости от размера насоса, производительности и скорости вращения.
Предпочтительно, неподвижный нож содержит зубцы, выступающие внутрь относительно спирального винтового ротора, с режущими кромками или лезвиями, имеющими положительный угол наклона. Криволинейные лопасти роторного ножа соответствуют лопастям спирального винтового ротора и имеют одинаковое направление с ними, при этом канавки между зубцами неподвижного ножа имеют противоположное направление.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 - вид в поперечном разрезе винтового жидкостного кольцевого насоса со встроенным измельчителем согласно изобретению,
фиг. 2 - изображение в разобранном виде части насоса с фиг. 1, включая винтовой ротор, торцевую крышку, а также неподвижную и вращающуюся часть измельчителя,
фиг. 3 - роторный нож измельчителя в увеличенном масштабе,
фиг. 4 - неподвижная часть измельчителя с фиг. 1 и 2,
фиг. 5 - конструкция комбинированного роторного ножа и спирального винтового ротора с указанием прохождения непрерывного потока через такую конструкцию,
фиг. 6 - диаграмма эффективности насоса с вращающимся ножом известного типа и с вращающимся ножом согласно настоящему изобретению,
фиг. 7 - диаграмма производительности насоса с вращающимся ножом известного типа и с вращающимся ножом согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Как указано выше, на фиг. 1 представлен жидкостный кольцевой насос 1 (двигатель не показан) согласно настоящему изобретению. Он содержит корпус 3 насоса и спиральный винтовой ротор 4. Насосный агрегат содержит также входную часть 5 с входом (входным патрубком). Винтовой ротор 4 со спиральными лопастями 16 установлен на валу 18, который может представлять собой отдельный компонент или общий компонент двигателя и насоса. Корпус 3 насоса далее соединен с выходной частью 7 или с напорной камерой 6 с выходным патрубком (с соединительной частью).
Основные части насосного агрегата 1, т.е. входная часть 5, корпус 3 насоса и выходная часть 7 снабжены промежуточными уплотняющими элементами 8, 9 (см. фиг. 2) и плотно соединяются при помощи соответствующих винтов 10. Как показано на фиг. 1 и 2, насос 1 содержит также измельчитель 11, включающий роторный нож 12, присоединенный к наружному концу вала 18 спирального винтового ротора 4 при помощи резьбового винта 14, и неподвижную часть 13, присоединенную к крышке 15 корпуса измельчителя при помощи других соответствующих винтов.
Роторный нож 12 свободно вращается в неподвижном ноже 13, при этом во время работы насоса жидкость, содержащая крупные куски, например, ткани и т.п., проходит между ножами, при этом указанные куски измельчаются (ножами) на мелкие частицы без образования засоров и в конечном итоге без остановки насоса.
На фиг. 3 и 4 в увеличенном масштабе показаны роторный нож 12 и неподвижный нож 13 соответственно. Неподвижный нож 13 снабжен выступающими внутрь (относительно спирального винта) зубцами 17 с режущими кромками или лезвиями 19 с положительным углом заточки кромки. С другой стороны, признаком изобретения роторного ножа 12 является конструкция режущих элементов, каждый из которых имеет режущие кромки или лезвия 20, расположенные на соответствующих криволинейных лопастях 21, которые имеют такую же форму, как лопасти крыльчатки насоса. Как показано на фиг. 4, каждая лопасть 21 проходит от передней части ножа (входной конец относительно насоса) и заканчивается на фланце или круговой задней части 22, сопрягающейся с передней частью 24 (см. фиг. 2) спирального винтового ротора 4, к которой она присоединяется. Спиральные лопасти 21 роторного ножа 12 предпочтительно соответствуют лопастям 16 спирального винтового ротора 4 и имеют общее направление с ними. С другой стороны, канавки между зубцами 17 неподвижного ножа 13 имеют противоположное направление.
Кроме того, на передней части одной из лопастей 21 предусмотрена выпуклость или выступ 23, выходящий вперед за пределы режущих элементов лопастей 21 ножа. Задача выступа 23 заключается в том, чтобы отбрасывать компактные куски металла или т.п. и, таким образом, защищать измельчитель от повреждения.
Таким образом, вышеописанная новая конструкция роторного ножа 12 согласно настоящему изобретению не только обеспечивает измельчение мягкого материала, но также способствует прохождению жидкости через измельчитель, что делает работу насоса более рациональной и эффективной.
Испытания
Провели испытания с насосом Jets′ 95 MB, сравнив эффективность, производительность и измельчающую (режущую) способность насоса с лезвиями роторного ножа известного типа и того же самого насоса с лезвиями роторного ножа согласно настоящему изобретению.
Два опытных насоса с известным и новым измельчителем, соответственно, испытали при одинаковых условиях, т.е. при одинаковых отношениях газ/жидкость и одинаковых режимах эксплуатации. При каждом испытании "частица" в виде половой тряпки или протирочной салфетки длиной 60 см всасывалась в насос и использовалась в качестве образца для испытания на измельчение. Результаты измельчения этого отрезка ткани обрабатывали "вручную" путем сравнения размеров измельченных частиц для каждого испытания, путем визуального сравнения и контроля внешнего вида частиц после каждого испытания, путем контроля внутренней части насоса и путем измерения времени, затраченного на полное измельчение указанного отрезка ткани.
Кроме того, были произведены измерения для сравнения производительности и эффективности насосов во время двух испытаний. На фиг. 6 показана диаграмма эффективности Q/P, т.е. зависимость объема жидкости/эффект от степени (процентного отношения) вакуума. На фиг. 7 показана производительность Q, т.е. зависимость объема жидкости от степени вакуума для каждого из насосов.
Результаты
Визуальный контроль показал незначительные отличия или отсутствие отличий между измельченными частицами, полученными из насосов с известным ножом и известными лезвиями по сравнению с новым ножом и его лезвиями, поскольку размер частиц так же, как и внешний вид, в основном, были одинаковыми. Демонтаж и визуальный контроль внутренней части каждого насоса также показал отсутствие частиц материала, оставшихся в насосах, оба насоса были пустыми. При этом время, которое потребовалось для каждого насоса на измельчение образца, составило примерно 90 секунд. Таким образом, на основании ручного контроля можно сделать вывод, что характеристики измельчения нового измельчителя и известного измельчителя являются одинаковыми.
Однако в части эффективности и производительности новый измельчитель показал гораздо лучшие результаты. Так, на фиг. 6 видно, что увеличение отношения Q/P (отношение объема жидкости к эффективности) в зависимости от степени вакуума изменяется от 10% (при степени вакуума 10%) до 25% (при степени вакуума 60%). Кроме того, как показано на фиг. 7, повышение производительности, т.е. объема откачиваемой жидкости, в зависимости от степени вакуума изменяется от 8% (при степени вакуума 10%) до 15% (при степени вакуума 60%).
При этом следует отметить, что в примере, показанном на чертежах и описанном выше, используются лопасти 21 с определенной криволинейностью, длиной и визуальной конструкцией, однако форма лопастей может изменяться в пределах объема формулы изобретения, в частности, в зависимости от размера насоса и скорости вращения (об/мин), на которую рассчитан насос. Таким образом, лопасти 21 роторного ножа 12 могут иметь длину и криволинейность, отличающиеся от того, что показано на чертежах. Кроме того, лопасти 21 ножа могут соответствовать лопастям спирального винтового ротора 4 насоса, образуя, таким образом, сплошную винтовую конструкцию, показанную на фиг. 5, где стрелками указана схема прохождения непрерывного потока, создаваемого комбинированным ножом и спиральным винтовым ротором, через неподвижный и роторный нож 13 и 12 соответственно, и далее вдоль винтового ротора 4 насоса.