ШНЕКОВЫЙ НАСОС ДЛЯ ЗАЧИСТКИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ И ИЛОВО- ПЕСЧАНЫХ МАСС (ВАРИАНТЫ)

ШНЕКОВЫЙ НАСОС ДЛЯ ЗАЧИСТКИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ И ИЛОВО- ПЕСЧАНЫХ МАСС (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2194881 (13) C1

(51) 7 F04D7/00, F04D3/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001109008/06 
(22) Дата подачи заявки: 2001.04.04 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.04.04 
(45) Опубликовано: 2002.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2143591 C1, 27.12.1999. SU 513169 А, 21.05.1976. SU 1132061 А, 30.12.1984. GB 1270105 А, 12.04.1972. US 4793767 А, 27.12.1988. 
(71) Заявитель(и): Орловский государственный технический университет 
(72) Автор(ы): Земляков Н.В.; Земляков Д.О. 
(73) Патентообладатель(и): Орловский государственный технический университет 
Адрес для переписки: 302020, г.Орел, Наугорское ш., 29, ОрелГТУ 

(54) ШНЕКОВЫЙ НАСОС ДЛЯ ЗАЧИСТКИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ И ИЛОВО- ПЕСЧАНЫХ МАСС (ВАРИАНТЫ) 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для зачистки аэротенков водоочистных сооружений, емкостей с отстоем растительного масла, цистерн с мазутом, навозных скоплений и т.п., а также как ручной инструмент водолаза или спасателя службы МЧС при расчистке иловых и селевых заносов. Шнековый насос выполнен из корпуса, в цилиндрической полости которого установлен подвижно шнек, имеющий на входе однозаходную, а на выходе многозаходную часть винтовых лопастей. Однозаходная часть охвачена лопастным питателем, имеющим со шнеком коаксиально размещенные валы и различные частоты вращения, последние соединены с коаксиальным выходным валом редуктора. Входной вал редуктора соединен с приводом. Питатель охвачен неподвижным решетчатым корпусом. Лопасть однозаходной части шнека по наружному периметру со стороны корпуса снабжена прикрепленным к ее подъемной поверхности бортом под углом от 90 - 140o с возможностью изменения его высоты с 10 до 60% от величины шага однозаходной части. Направление вращения питателя совмещено с направлением вращения шнека. Отношение частоты вращения шнека к частоте вращения питателя составляет 1,5 - 40o. Изобретение направлено на обеспечение высокопроизводительной перекачки как вязкопластичных, так и илово-песчаных масс, снижение энергозатрат и металлоемкости насоса. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 9 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технике зачистки и перекачки различных вязкопластичных и илово-песчаных масс и может быть использовано для зачистки аэротенков водоочистных сооружений, для откачки студнеобразных масс в пищевой промышленности, например отстоя растительного масла из накопительных емкостей, а также в нефтехимической промышленности, например для зачистки мазута из цистерн, в сельскохозяйственном производстве, например для зачистки навозных скоплений на птицефермах, а также как ручной инструмент водолаза или спасателя службы МЧС при расчистке иловых и селевых заносов.

Известны шнековые насосы для вязкопластичных сред, имеющие цилиндрический корпус, в котором установлен шнек, часть которого выступает из корпуса и охвачена лопастным питателем, имеющим со шнеком встречное направление вращения и различную частоту вращения [1], [2].

Недостатком таких насосов является то, что от встречного перемещения массы лопастным питателем и шнеком возникает высокая относительная окружная скорость, которая в квадратичной зависимости формирует силу лобового сопротивления лопаток питателя, увеличивая потребляемую мощность насоса.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа [3], является шнековый насос для вязкопластичных масс, выполненного из цилиндрического корпуса, в котором установлен подвижно шнек, имеющий на входе массы однозаходную, а на выходе массы многозаходную часть винтовых лопастей, при этом однозаходная часть охвачена лопастным питателем, имеющим со шнеком коаксиально размещенные валы со встречным направлением и различной частотой вращения, соединенные с коаксиальным выходным валом редуктора, входной вал которого соединен с приводом.

Недостатком известного насоса является невозможность получения высокой производительности при перекачке вязкопластичных и особенно илово-песчаных масс ввиду того, что при большой частоте вращения шнека на той его части, которая выступает из корпуса и охвачена питателем, возникают значительные инерционные силы, которые сбрасывают большую часть подаваемой питателем массы с однозаходной лопасти шнека, тем самым снижая количество поступающей массы в корпус. Кроме того, от встречного перемещения массы питателем и шнеком возникает высокая относительная окружная скорость, которая в квадратичной зависимости формирует силу лобового сопротивления лопаток питателя, увеличивая потребляемую мощность насоса.

Задача, на решение которой направленно изобретение, состоит в достижении высокопроизводительной перекачки как вязкопластичных, так и илово-песчаных масс, а также в снижении энергозатрат и металлоемкости насоса.

Это достигается тем, что шнековый насос для зачистки вязкопластичных и илово-песчаных масс, выполненный из корпуса, в цилиндрической полости которого установлен подвижно шнек, имеющий на входе однозаходную, а на выходе многозаходную часть винтовых лопастей, при этом однозаходная часть охвачена лопастным питателем, имеющим со шнеком коаксиально размещенные валы и различные частоты вращения, последние соединены с коаксиальным выходным валом редуктора, входной вал которого соединен с приводом, а питатель охвачен неподвижным решетчатым кожухом, и лопасть однозаходной части шнека по наружному периметру со стороны корпуса снабжена прикрепленным к ее подъемной поверхности бортом под углом 90o - 140o с возможностью изменения его высоты с 10 до 60% от величины шага однозаходной части, при этом направление вращения питателя совмещено с направлением вращения шнека, и отношение частоты вращения шнека к частоте вращения питателя составляет 1,5 - 40,0. Кроме того, многозаходная часть шнека выполнена двухзаходной, а борт прикреплен к подъемной поверхности однозаходной лопасти шнека, например сваркой и снабжен резьбовыми отверстиями для установки сменных по высоте бортовых насадок. В качестве привода установлен бензодвигатель, и между корпусом и питателем установлен подшипник скольжения, а лопастной питатель содержит две симметрично расположенные боковые и торцевые лопасти. Кроме того, отношение частоты вращения шнека к частоте вращения питателя составляет 16,5.

Шнековый насос для зачистки вязкопластичных и илово-песчаных масс выполнен в виде устройства из цилиндрического корпуса, в котором размещена двухзаходная часть шнека, а его однозаходная часть с бортом размещена вне корпуса, при этом борт прикреплен к подъемной поверхности однозаходной лопасти шнека по меньшему диаметру, чем наружный диаметр лопасти, и под углом больше 90o и с возможностью изменения высоты борта с 10 до 60% от величины шага однозаходной части шнека, а приводной вал шнека соединен с выходным валом редуктора, входной вал которого соединен с приводом. Борт может быть прикреплен к подъемной поверхности лопасти по радиусу, меньшему, чем радиус наружного периметра лопасти, и под углом более 90o, а вал шнека выполнен полым из трубы, снабженной на торце однозаходной части подшипником, соединенным вдоль оси с днищем решетчатого кожуха.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид насоса по первому варианту, выполненного в виде ручного инструмента с приводом от бензодвигателя; на фиг.2 изображена часть шнека, выступающего из корпуса с однозаходной винтовой лопастью, к которой прикреплен крепежный и нарощенный борт (эта часть шнека охвачена двухлопастным питателем, имеющим со шнеком одно направление вращения); на фиг.3 изображено сечение шнека А-А и его однозаходной лопасти; на фиг.4 изображено сечение Б-Б вырыва однозаходной лопасти с крепежным и нарощенным бортом; на фиг.5 изображен общий вид насоса, выполненного по второму варианту; на фиг.6 изображена однозаходная часть шнека, охваченного защитным кожухом, и часть корпуса; на фиг.7 изображено сечение В-В однозаходной части шнека; на фиг.8 изображено сечение Г-Г вырыва однозаходной лопасти с крепежным бортом и привинченным к нему съемным бортом большей высоты; на фиг.9 изображен торец шнека с подшипником и осью.

Устройство шнекового насоса по фиг.1 конструктивно состоит из корпуса 1, в цилиндрической полости которого установлен подвижно шнек, имеющий однозаходную часть 2 и многозаходную часть 3. Однозаходная часть 2 охвачена лопастным питателем 4, имеющим со шнеком коаксиально размещенные валы: вал шнека 5 и вал лопастного питателя 6, которые соединены с выходным валом редуктора 7, входной вал которого соединен с приводом 8. Питатель 4 охвачен решетчатым кожухом 9. Лопасть 10 однозаходной части 2 по наружному периметру со стороны корпуса 1 снабжена прикрепленным к подъемной поверхности 11 бортом 12. С помощью резьбовых элементов 13 к борту 12 прикреплена сменная бортовая насадка 14. Между корпусом 1 и питателем 4 установлен подшипник скольжения 15. Питатель 4 выполнен из двух боковых лопастей 16 и двух торцевых лопастей 17. Привод 8 (бензодвигатель) снабжен бачком 18 для горючего, а корпус 1 снабжен рукоятками 19 для удержания и управления насосом.

Устройство шнекового насоса по фиг.5 конструктивно состоит из корпуса 20, в цилиндрической полости которого установлен подвижно шнек, имеющий однозаходную часть 21 и многозаходную часть 22. Приводной вал 23 шнека соединен с редуктором 24, входной вал которого соединен с приводом 25. Многозаходная часть 22 шнека размещена в корпусе 20, а однозаходная часть 21 охвачена решетчатым кожухом 26. Лопасть 27 однозаходной части 21 со стороны корпуса 20 снабжена прикрепленной к ее подъемной поверхности 28 бортом 29. Борт 29 прикреплен к подъемной поверхности 28 по радиусу R2, который меньше R1, радиуса лопасти 27, причем борт 29 по отношению к поверхности 28 прикреплен под углом 2= 130o. К борту 29 с помощью резьбовых элементов 30 прикреплен нарощенный борт 31. Вал 23 шнека выполнен полым, на торце которого установлен подшипник 32, который через ось 33 соединен с днищем 34 кожуха 26. Привод 25 (бензодвигатель) снабжен бачком 35 для горючего, а корпус 20 снабжен рукоятками 36.

Нарощенный борт 31 дает увеличение диаметра однозаходной части 21 шнека до величины радиуса R3, что обеспечивает большую площадь лобового контактирования входной части 21 с зачищаемой массой и таким образом обеспечивает увеличение производительности насоса.

Насос по фиг.1 работает следующим образом.

Насос берется оператором за рукоятки 19 и заглубляется решетчатым кожухом 9 в пластичную или илово-песчаную массу. При этом, если зачищаемая масса имеет невысокую вязкость, например нефть или взвешенный ил, то такая масса самотеком заполнит все пространство вокруг однозаходной части 2 шнека. После включения бензодвигателя 8 момент вращения с его вала передается на входной вал редуктора 7, который имеет два коаксиально размещенных выходных вала. Охватывающий трубчатый вал 5 обеспечивает вращение шнека с окружной скоростью V1, а охватываемый вал 6 обеспечивает вращение лопастного питателя 4 с окружной скоростью V2. Боковые лопатки 16 питателя 4 захватывают, направляют и поджимают массу к входной части 2 шнека. При этом масса, попадая на подъемную поверхность 11 лопасти 10, имеющую угол подъема , оказывается в поле действия центробежной силы от быстровращающегося вала 5 шнека. Действие центробежной силы отжимает массу к периферии лопасти 10, а поскольку по периферии лопасти 10 размещен крепежный борт 12 и нарощенный к нему борт 14, имеющий определенную высоту h по отношению к шагу S однозаходной части шнека, то вся масса, ограниченная высотой h нарощенного борта 14, остается на подъемной поверхности 11 лопасти 10 и начинает двигаться по ней вверх под углом в сторону корпуса 1 за счет инерционного отставания вращающейся перекачиваемой массы от более плотной массы шнека. Далее масса поступает в выходную часть 3 шнека, ограниченную корпусом 1, где создается повышенное гидравлическое давление, и масса выдавливается по патрубку в транспортирующий напорный шланг.

Насос по фиг.5 работает следующим образом.

Насос берется оператором за рукоятки 36 и заглубляется решетчатым кожухом 26 в жидкую или пластичную массу, которая самотеком или путем наезда насосом заполнит все пространство вокруг однозаходной части 21 шнека. После включения бензодвигателя 25 момент вращения с его вала усиливается редуктором 24 и обеспечивает вращение шнека. Зачищаемая масса в зоне вращения входной части 21 шнека претерпевает 1) воздействие подъемной поверхности 28, которая перемещает эту массу по винтовому каналу в сторону корпуса 20, и также 2) воздействие центробежной силы, которая отжимает массу к борту 31, который сохраняет массу в винтовом канале однозаходной части 21 до поступления ее в зону многозаходной части 22 шнека и далее в патрубок и транспортирующий напорный шланг.

Устройство шнекового насоса по фиг.1 наиболее приемлимо для зачистки и перекачки таких пластичных масс, как, например, солидол, литол, животные жиры, густой ил и других неньютоновских жидкостей со слабой самостоятельной текучестью. Для высокопроизводительной работы с такими массами насос необходимо постоянно перемещать так, чтобы однозаходная часть 2 постоянно наполнялась массой, то есть необходимо постоянно наезжать на зачищаемую массу. В таких случаях насос целесообразнее крепить к специальной тележке, передвигаемой и управляемой оператором, зачищая перед собой, например определенный сектор площади, либо перемещать насос вручную, если он выполнен в виде ручного инструмента.

Устройство шнекового насоса по фиг. 5 целесообразно использовать для перекачки таких ньютоновских масс, которые обладают самостоятельной текучестью, - это и вода, и молоко, и растительное масло, а также нефть, взвешенный ил и другие жидкости.

Кроме того, насос по фиг.5 конструктивно более прост, чем насос по фиг.1 и, как следствие, является менее металлоемким и энергоемким, поэтому его предпочтительно изготовлять в виде ручного инструмента.

Источники информации принятые во внимание

1. Авторское свидетельство СССР "Шнековый насос для вязкопластичных сред" 513169, F 04 D 3/02.

2. Авторское свидетельство СССР "Шнековый насос для вязкопластичных сред" 1132061, F 04 D 3/02.

3. Патент России "Шнековый насос для вязкопластичных масс" 2143591, F 04 D 3/02 от 27.12.1999 г. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Шнековый насос для зачистки вязкопластичных и илово-песчаных масс, выполненный из корпуса, в цилиндрической полости которого установлен подвижно шнек, имеющий на входе однозаходную, а на выходе многозаходную часть винтовых лопастей, при этом однозаходная часть охвачена лопастным питателем, имеющим со шнеком коаксиально размещенные валы и различные частоты вращения, последние соединены с коаксиальным выходным валом редуктора, входной вал которого соединен с приводом, а питатель охвачен неподвижным решетчатым кожухом, отличающийся тем, что лопасть однозаходной части шнека по наружному периметру со стороны корпуса снабжена прикрепленным к ее подъемной поверхности бортом под углом 90 - 140o с возможностью изменения его высоты с 10 до 60% от величины шага однозаходной части, при этом направление вращения питателя совмещено с направлением вращения шнека и отношение частоты вращения шнека к частоте вращения питателя составляет 1,5 - 40,0.

2. Шнековый насос по п. 1, отличающийся тем, что многозаходная часть шнека выполнена двухзаходной.

3. Шнековый насос по п. 1, отличающийся тем, что борт прикреплен к подъемной поверхности однозаходной лопасти шнека, например, сваркой и снабжен резьбовыми отверстиями для установки сменных по высоте бортовых насадок.

4. Шнековый насос по п. 1, отличающийся тем, что в качестве привода установлен бензодвигатель.

5. Шнековый насос по п. 1, отличающийся тем, что между корпусом и питателем установлен подшипник скольжения.

6. Шнековый насос по п. 1, отличающийся тем, что лопастной питатель содержит две симметрично расположенные боковые и торцевые лопасти.

7. Шнековый насос по п. 1, отличающийся тем, что отношение частоты вращения шнека к частоте вращения питателя составляет 16,5.

8. Шнековый насос для зачистки вязкопластичных и илово-песчаных масс, выполненный в виде устройства из цилиндрического корпуса, в котором размещена двухзаходная часть шнека, а его однозаходная часть с бортом размещена вне корпуса, отличающийся тем, что борт прикреплен к подъемной поверхности однозаходной лопасти шнека по меньшему диаметру, чем наружный диаметр лопасти, и под углом больше 90o и с возможностью изменения высоты борта с 10 до 60% от величины шага однозаходной части шнека, а приводной вал шнека соединен с выходным валом редуктора, входной вал которого соединен с приводом.

9. Шнековый насос по п. 8, отличающийся тем, что борт может быть прикреплен к подъемной поверхности лопасти по радиусу, меньшему, чем радиус наружного периметра лопасти, и под углом больше 90o.

10. Шнековый насос по п. 8, отличающийся тем, что вал шнека выполнен полым из трубы, снабженной на торце однозаходной части подшипником, соединенным вдоль оси с днищем решетчатого кожуха.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru