Одновинтовой насос, ротор одновинтового насоса, способ получения поверхности сердечника пресс-формы с двухзаходной винтовой поверхностью

 

Группа изобретений может быть использована в конструкциях одновинтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных составов в строительной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретений: в одновинтовом насосе, содержащем ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, и статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, хотя бы на одной из деталей (статоре или роторе) рабочая поверхность выполнена с выступами высотой не более 12 мкм и количеством не менее 20 на кв.см. На наружной поверхности ротора одновинтового насоса в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта, могут быть фрезерованием выполнены лунки размерами 1,6 - 2,8 мм в длину 1,5 - 2,5 мм в ширину глубиной 12 мкм не более. Механическая обработка рабочей поверхности сердечника прессформы с двухзаходной наружной винтовой поверхностью, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, заканчивается тем, что рабочую поверхность сердечника фрезеруют с дискретной подачей инструмента по осям X, Y и Z одновременно, при этом в плоскости XY от 1,4 до 2 мм, а по оси Z - от 0,01 до 0,03 мм в одном направлении. 3 с.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений, связанных единым общим изобретательским замыслом и решающих одну техническую задачу, относится к машиностроению, в частности, к одновинтовым насосам, и может быть использована в конструкциях одновинтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных составов в строительной, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известны одновинтовые насосы, содержащие ротор в виде однозаходного винта, статор из эластичного материала, имеющий двухзаходную винтовую поверхность /DE, N 2017620, F 04 C 2/107, 1981 г./ Известен одновинтовой насос, содержащий ротор в виде однозаходного винта, статор из эластичного материала, в котором полость, служащая для приема ротора насоса, формуют с помощью сердечника, имеющего двухзаходную винтовую поверхность, получаемую полированием /ЕПВ, N 0353553, F 04 C 2/107, 1990 г./ Известны одновинтовые насосы, содержащие ротор в виде однозаходного винта из эластичного материала, статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность /DE 3438379, F 04 C 2/107, 1986 г./ Известны роторы одновинтовых насосов, выполненные из нержавеющей стали механической обработкой с последующей полировкой /например П.В. Лобачев, "Насосы и насосные станции", изд. 3, М. Стройиздат, 1990 г. стр. 143/.

Наиболее близким является одновинтовой насос, включающий ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, и статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, при этом в любом сечении ротор и статор в местах касания имеют взаимное обжатие /1/.

Недостатком вышеуказанного насоса является то, что между ротором и внутренней поверхностью статора в результате плотного прилегания происходит полное вытеснение жидкого материала, транспортируемого насосом, что сопровождается практически сухим трением. Это особенно опасно при трогании ротора с места после длительного перерыва в работе насоса без рабочей среды, так как приводит к вырывам эластичного материала.

Технической задачей изобретений является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности насоса путем снижения трения между статором и ротором и снижение вероятности прилипания контактирующих поверхностей.

Технический результат достигается тем, что в одновинтовом насосе, содержащем ротор и статор, хотя бы на одной из деталей рабочая поверхность выполнена с выступами высотой не более 12 мкм и количеством не менее 20 на кв. см.

Технический результат достигается также тем, что на наружной поверхности ротора одновинтового насоса фрезерованием выполнены лунки глубиной не более 12 мкм и размерами 1,6 2,8 мм в длину и 1,5 2,5 мм в ширину.

Двухзаходная наружная винтовая поверхность сердечника прессформы, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, полученная холодной обработкой резанием, может быть дополнительно обработана фрезерованием с дискретной подачей инструмента по осям X, Y и Z одновременно, при этом в плоскости XY от 1,4 до 2 мм, а по оси Z от 0,01 - до 0,03 мм в одном направлении.

На фиг. 1 представлена схема рабочей пары одновинтового насоса, статор которого выполнен из эластичного материала, на фиг. 2 представлен разрез А-А активной части одновинтового насоса, на фиг. 3 приведен вид по стрелке Б поверхности ротора, на фиг. 4 приведен вид по стрелке В внутренней поверхности статора, на фиг. 5 показан стержень пресс-формы, на фиг. 6 приведено поперечное сечение Г-Г-стержня, на фиг. 7 вид по стрелке Е поверхности стержня.

Одновинтовой насос включает ротор 1 в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета Lp, статор 2 из эластичного материала имеет двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными прямыми линиями.

Статор 2 облицован гильзой 3. Винтовые поверхности ротора 1 и статора 2 имеют одинаковое направление. Ротор 1, имеющий однозаходную винтовую рабочую поверхность, каждое сечение которой, нормальное оси ротора, является кругом диаметра Dp, центр которого смещен относительно оси O₁ на величину эксцентрисистета Lp. Центры поперечных сечений ротора 1 образуют винтовую линию с шагом t.

Повороту контура статора 2 на угол 2π соответствует осевое перемещение на величину хода его винтовой поверхности T 2t.

На рабочей поверхности ротора 1 (см. вид по стр. Б) фрезерованием выполнены лунки размерами 1,6 2,8 мм в длину и 1,5 2,5 мм в ширину глубиной 12 мкм не более. Картина расположения лунок на наружной поверхности ротора приведена на фиг. 3. Лунки выполняют фрезой после предварительной механической обработки.

Эластичный материал статора 2 резина твердостью 50 75 ед. по Шору или полиуретан типа СКУ-7л той же твердости. Получают рабочую поверхность статора в прессформе от сердечника 4.

Внутренняя поверхность эластичного материала статора 2 покрыта сеткой лунок глубиной 12 мкм не более в количестве не менее 20 на кв. см. Лунки получают от сердечника 4 в процессе формования статора в прессформе. Картина расположения лунок приведена на фиг. 4 /вид. В/.

Сердечник 4 повторяет конфигурацию полости статора 2, выполнен механической обработкой и дополнительно рабочая поверхность его отфрезерована с дискретной подачей инструмента по осям X, Y и Z одновременно, при этом в плоскости XY от 1,4 до 2 мм, а по оси Z от 0,01 до 0,03 мм в одном направлении. Полученный рисунок рабочей поверхности сердечника 4 приведен на фиг. 7.

Одновинтовой насос работает следующим образом.

При вращении ротор осуществляет планетарное движение, складывающееся из вращения поперечных сечений ротора вокруг оси ротора O₁ и вращения оси ротора O₁ вокруг оси статора O. При этом ось статора O₁ описывает окружность радиусом Lp, а круглые поперечные сечения ротора осуществляют возвратно-поступательное перемещение вдоль оси OO₂, перемещаясь из одного крайнего положения в другое и обратно. Величина этого перемещения в одну сторону равна 4Lp. В каждом положении сечение ротора контактирует с сечением статора, причем в двух крайних положениях контакт осуществляется по дугам, а в промежуточных в точках. Совокупность этих точек и линий образует линии замыкания, разделяющие образованные между ротором и статором замкнутые полости. При вращении ротора полости перемещаются по винтовой линии от камеры всасывания, где они заполняются перекачиваемой средой, транспортируя ее до камеры нагнетания.

Транспортируемый насосом материал, особенно жидкотекучий, частично остается в лунках, полостях между выступами в зонах касания ротора и статора и исключает сухое трение, снижает потери на трение. Размеры и количество лунок диктуются шириной контакта по линии замыкания ротора и статора. Увеличение глубины лунок ведет к росту их длины, что при малой ширине контакта по линиям замыкания между ротором и статором приводит к возрастанию обратного тока транспортируемой насосом среды, то есть производительность насоса уменьшается.

После остановки двигателя ротор насоса остается в произвольном положении в статоре, при этом оставшаяся в лунках пленка материала, выполняя роль смазки, исключает прилипание материалов ротора и статора между собой, снижает момент страгивания ротора в начале следующего рабочего цикла насоса, исключает вероятность разрушения эластичного материала рабочей пары насоса.

За один оборот ротора винтовой насос вытесняет жидкость с расчетным объемом 4-Lp-Dp-T. Действительная подача насоса будет отличаться от расчетной на величину утечек через линии замыкания.

Наличие лунок или выступов на рабочих поверхностях ротора или статора организует лабиринтное уплотнение, уменьшающее утечки через линии замыкания. Таким образом повышается надежность насоса путем снижения трения между ротором и статором.

Формула изобретения

1. Одновинтовой насос, включающий ротор в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, и статор, имеющий двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, отличающийся тем, что в нем хотя бы на одной из деталей статоре или роторе рабочая поверхность выполнена с выступами высотой не более 12 мкм и количеством не менее 20 на 1 кв. см.

2. Ротор одновинтового насоса в виде однозаходного винта, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта, отличающийся тем, что на его наружной поверхности выполнены фрезерованием лунки размерами 1,6 - 2,8 мм в длину, 1,5 2,5 мм в ширину и глубиной не более 12 мкм.

3. Способ получения поверхности сердечника пресс-формы с двухзаходной наружной винтовой поверхностью, поперечное сечение которой образовано двумя полуокружностями, соединенными линиями, включающий в себя механическую обработку сердечника, отличающийся тем, что окончательно рабочую поверхность сердечника обрабатывают фрезерованием с дискретной подачей инструмента по осям X, Y и Z одновременно, при этом в плоскости ХУ от 1,4 до 2 мм, а по оси Z от 0,01 до 0,03 мм в одном направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7