CS245557B1

CS245557B1 - Screw pump

Info

Publication number: CS245557B1
Application number: CS84895A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Dolezal
Original assignee: Stanislav Dolezal
Priority date: 1984-02-08
Filing date: 1984-02-08
Publication date: 1986-10-16
Also published as: CS89584A1

Abstract

Řeší se objemové čerpadlo, u něhož rotující šroub a dělicí kolo oddělují v pracovním válci a komoře sací prostor od výtlačného. U čerpadla je komora (3) rozšířená, takže vedle trojzubého dělicího kola (4) je volný prostor. Šroub (2) je opatřený z obou nebo jenom z jedné strany clonou (7), která překrývá otvor do volného prostoru komory právě v okamžiku, když jeden zub dělicího kola odděluje v dutině mezi závity šroubu sací prostor od výtlačného. Dělicí kolo. má poměrně masívní zuby a je opatřeno masívními čepy, pomocí nichž je uloženo ve dvou radiálních a jednom axiálním ložisku. Uvedené řešení má výhodu hlavně v tom, že jednostranné zatížení dělicího kola hydraulickým přetlakem se vůbec nepřenáší na přiléhající těsnicí plochy šroubu nebo komory, nýbrž jenom na ložiska, v nichž je dělicí kolo uloženo, takže zatížení všech vodicích a těsnicích ploch třecími silami je při jakémkoliv výtlaku jenom nepatrné.The solution is a positive displacement pump in which a rotating screw and a dividing wheel separate the suction space from the discharge space in the working cylinder and chamber. In the pump, the chamber (3) is widened so that there is free space next to the three-tooth dividing wheel (4). The screw (2) is provided on both sides or only on one side with a screen (7), which covers the opening into the free space of the chamber at the moment when one tooth of the dividing wheel separates the suction space from the discharge space in the cavity between the screw threads. The dividing wheel. has relatively massive teeth and is provided with massive pins, by means of which it is mounted in two radial and one axial bearing. The above solution has the advantage mainly in that the one-sided load on the dividing wheel by hydraulic pressure is not transferred at all to the adjacent sealing surfaces of the screw or chamber, but only to the bearings in which the dividing wheel is mounted, so that the load on all guide and sealing surfaces by friction forces is only slight at any displacement.

Description

Vynález řeší šroubové čerpadlo, u něhož otáčející se šroub a dělicí kolo oddělují sací prostor od výtlačného prostoru.The invention provides a screw pump in which the rotating screw and the separating wheel separate the suction space from the discharge space.

Doposud známá tzv. šroubová neboli šneková čerpadla s dělicím kolem mají na jedné straně výhodné vlastnosti, jimiž se všeobecně vyznačují objemová čerpadla oproti např. lopatkovým čerpadlům, ale na druhé straně mají nevýhody, kvůli nimž se čerpadla tohoto druhu používají jenom omezeně, a to jenom v malém a nízkotlakém provedení, jako např. dávkovači čerpadla apod.The known so-called screw or worm pumps with a separating wheel, on the one hand, have advantageous properties, which are generally characterized by positive displacement pumps compared to, for example, vane pumps, but on the other hand have disadvantages which make them of limited use only in small and low pressure versions, such as metering pumps, etc.

Velkou nevýhodou těchto čerpadel je, že dělicí kolo je z výtlačné strany zatíženo hydraulickým tlakem, který působí jednostranně na čelní i boční stranu zubů, čímž vzniká značné tření, a to nejenom na těsnící ploše dělicího kola a na boční stěně komory, ale i na obvodových těsnicích a vodicích ploškách zubů a na bočních stěnách závitů. Mezerami vzniklými vzájemným opotřebováním těsnicích ploch uniká médium z výtlačného prostoru zpět do sacího prostoru, čímž se zhoršuje jak objemová výkonnost, tak i výtlačná schopnost, tedy i celková provozní účinnost čerpadla. U malých a nízkotlakých čerpadel se dá vzájemné opotřebování těsnicích ploch dělicího kola a šroubu do určité míry zpomalit jednak tím, že se volí větší počet zubů dělicího kola, a také tím, že se volí jejich menší tloušEka. Při tomto řešení jsou však i u malých čerpadel potíže s konstrukčním provedením komory pro dělicí kolo, jehož průměr je mnohem větší, než je průměr šroubu, a potíže s konstrukčním provedením dělicího koía majícího poměrně velký průměr a přitom velmi malou tlouštku.A big disadvantage of these pumps is that the separating wheel is exerted by hydraulic pressure on the discharge side, which acts unilaterally on the front and side of the teeth, creating considerable friction not only on the sealing surface of the separating wheel and on the side wall of the chamber, tooth sealing and guide surfaces and thread side walls. Due to gaps due to the wear of the sealing surfaces, the medium escapes from the discharge space back into the suction space, thereby deteriorating both the volumetric performance and the discharge capacity, thus also the overall operating efficiency of the pump. In small and low-pressure pumps, the wear of the separating wheel and bolt sealing surfaces can be slowed down to a certain extent, both by selecting a larger number of separating wheel teeth and by choosing their smaller thickness. However, even with small pumps, there are problems with the design of the separating wheel chamber, whose diameter is much larger than that of the screw, and of the design of the separating wheel having a relatively large diameter and at the same time a very small thickness.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny šroubovým čerpadlem, u něhož otáčející se šroub a dělicí kolo oddělují sací prostor od výtlačného prostoru , podle vynálezu, jehož podstatou je, že dělicí, kolo je trojzubé, přičemž šroub je opatřený podél závitu na sací a/nebo výtlačné straně clonou, která je vytvořena rozšířením obvodové těsnicí plochy závitů.These drawbacks are overcome by a screw pump in which the rotating screw and the separating wheel separate the suction space from the discharge space according to the invention, which is characterized in that the separating wheel is trident toothed, the screw being provided with a orifice along the thread on the suction and / which is formed by widening the circumferential sealing surface of the threads.

U čerpadla podle vynálezu nepůsobí na boční obvodové plochy zubů žádný jednostranný, hydralicky nevyvážený tlak, který se u dosavadních čerpadel nedá nijak odstranit a který je u nich hlavní příčinou rychlého vzájemného opotřebování obvodových ploch zubů a k nim přiléhajících bočních stěn závitů. Na rozdíl od dosavadních čerpadel, u nichž dělicí kolo má tvar poměrně velké a tenké kruhové desky, která se při zatížení opírá o boční stěnu komory, má zde dělicí kolo vzhledem k šroubu poměrně malý průměr, je masivní a je sestrojeno tak, že se dá dobře uložit v ložiskách, a zabránit tak tomu, aby se zatížení dělicího kola nepřenášelo na těsnicí plochy komory. Tím je dosaženo toho, že u čerpadla podle vynálezu je zatížení všech vodicích a těsnicích ploch třecími silami jenom nepatrné, takže i ztráty energie způsobené třením nebo netěsností jsou jenom velmi malé.In the pump according to the invention, there is no one-sided, hydralically unbalanced pressure on the lateral peripheral surfaces of the teeth which cannot be removed in the prior art and which is the main cause of rapid mutual wear of the peripheral surfaces of the teeth and their adjacent sidewalls. Unlike prior art pumps in which the separating wheel has the shape of a relatively large and thin circular plate which, when loaded, rests against the side wall of the chamber, the separating wheel has a relatively small diameter relative to the screw, is massive and constructed in such a way fit well in the bearings to prevent the load on the separating wheel from being transferred to the sealing faces of the chamber. As a result, in the pump according to the invention, the frictional forces on all the guide and sealing surfaces are only negligible, so that the energy losses due to friction or leakage are very low.

Díky uvedeným výhodám je možno stavět nejenom malá čerpadla, jež mají větší výtlačnou schopnost, lepší provozní účinnost i větší životnost, než mají doposud známá šroubová čerpadla s dělicím kolem, nýbrž je možno stavět i velká čerpadla, která dosahují výkonů srovnatelných s největšími lopatkovými vodními stroji.Thanks to these advantages, it is possible to build not only small pumps that have a higher displacement capability, better operating efficiency and longer service life than previously known screw pumps with a separating wheel, but it is also possible to build large pumps that achieve performance comparable to the largest turbomachines. .

Na připojeném výkresu jsou schematicky znázorněny dva příklady provedení hlavních částí čerpadla podle vynálezu, kde obr. 1 značí podstatnou část čerpadla se šroubem opatřeným jednou clonou a obr. 2 podstatnou část čerpadla se šroubem opatřeným dvěma clonami.In the accompanying drawing, two exemplary embodiments of the main parts of the pump according to the invention are schematically illustrated, wherein Fig. 1 indicates a substantial part of a pump with a single-orifice screw and Fig. 2 indicates a substantial part of a pump with a double-orifice screw.

Dále pak je na obr. 3 znázorněn řez rovinou A-A, na obr. 4 řez rovinou B-B, na obr. 5 řez rovinou C-C, na obr. 6 řez rovinou D-D a na obr. 7 řez rovinou E-E.Further, FIG. 3 is a section along line A-A, FIG. 4 is a section along line B-B, FIG. 5 is a section along line C-C, FIG. 6 is section along D-D, and FIG. 7 is section along E-E.

Podstatnou část čerpadla podle vynálezu tvoří pracovní válec 1, v němž je otočně uložen šroub 2^ a dále komora 3;, v niž je otočně uloženo trojzubé dělicí kolo 4_.An essential part of the pump according to the invention is formed by a working cylinder 1, in which the screw 2 is rotatably mounted and a chamber 3, in which the three-tooth separating wheel 4 is rotatably mounted.

šroub má závity vytvořené odvalováním podle profilu zubu dělicího kola (jako u šnekového soukolí) a dalším podebráním bočních stěn tak, aby průtočný průřez v dutině mezi závity byl na obou koncích šroubu přiměřeně rozšířený a aby závity měly pokud možno rovnoměrné stoupáni. Stěny závitů jsou přitom podebrány tak, aby z celkové plochy vytvořené odvalová ním zůstala zachována v potřebném rozsahu těsnicí plocha 5 a vodicí plošky £ a dále, aby na jednom nebo na obou koncích byla vytvořena clona 7_. Clona je vytvořena podél závitu rozšířením vnější obvodové těsnicí plochy 12 tak, aby těsně přiléhala k vnitřní stěně pracovního válce a aby překrývala otvor spojující dutinu pracovního válce s dutinou komory.the screw has threads formed by rolling according to the tooth profile of the separating wheel (as in the worm gearing) and further undercutting the side walls so that the flow cross section in the cavity between the threads is reasonably widened at both ends of the screw and that the threads are as uniform as possible. In this case, the walls of the threads are supported so that the sealing surface 5 and the guide pads 5 are maintained to the required extent from the total surface formed by the rolling action, and that a screen 7 is formed at one or both ends. The orifice is formed along the thread by extending the outer circumferential sealing surface 12 so as to fit snugly against the inner wall of the working cylinder and to overlap the opening connecting the working cylinder cavity with the chamber cavity.

U čerpadla podle obr. 1 je clona T_ vytvořena pouze na jednom konci šroubu. Dělicí kolo je v tomto případě opatřeno pouze na jedné straně těsnicí plochou ji, která přiléhá k těsnicí ploše 9 vytvořené též pouze na jedné vnitřní stěně komory, jak je zřejmé z obr. 4 a 6.In the pump of FIG. 1, the orifice T is formed at only one end of the screw. In this case, the separating wheel is provided on one side only with a sealing surface 11, which is adjacent to a sealing surface 9 also formed on only one inner wall of the chamber, as can be seen from FIGS. 4 and 6.

U čerpadla podle obr. 2 je šroub opatřen clonou J_ jak na sací, tak i na výtlačné straně. Dělicí kolo je v tomto případě opatřeno po obou stranách těsnicí plochou ji a komora na obou vnitřních stěnách těsnicí plochou 9, jak je zřejmé z obr. 5 a obr. 7.In the pump of FIG. 2, the screw is provided with an orifice 11 on both the suction and discharge sides. In this case, the separating wheel is provided with a sealing surface 11 on both sides and the chamber on both inner walls with a sealing surface 9, as can be seen from FIGS. 5 and 7.

Na rozdíl od nynějších čerpadel s dělicím kolem, u nichž se odděluje sací prostor od výtlačného prostoru v pracovní dutině komory tím, že dělicí kolo těsně přiléhá ke všem vnitřním stěnám komory, je naopak u čerpadla podle vynálezu pracovní dutina komory rozšířena, takže vedle dělicího kola je vytvořen volný prostor 10, který je spojen s dutinou pracovního válce. Sací prostor od výtlačného prostoru se odděluje tak, že clona překrývá otvor do volného prostoru 10, na sací (výtlačné) straně a současně s tím dělicí kolo přiléhá těsnicí plochou ji k těsnicí ploše 9, která je vytvořená na sací (na výtlačné) straně uvnitř komory právě v okamžiku, když jeden zub dělicího kola utěsňuje v dutině pracovního válce mezeru mezi závity šroubu.In contrast to the current separator wheel pumps in which the suction space is separated from the discharge space in the chamber working cavity by tightly adjacent the separating wheel to all the inner walls of the chamber, the pump according to the invention has a chamber cavity widened so that a free space 10 is formed which is connected to the cavity of the working cylinder. The suction space is separated from the discharge space so that the orifice covers the opening into the free space 10 on the suction (discharge) side and at the same time the separating wheel abuts it with the sealing surface 9 which is formed on the suction (discharge) side inside of the chamber just as one of the teeth of the separating wheel seals the gap between the threads of the screw in the cavity of the working cylinder.

Dělicí kolo je sestrojeno především s ohledem na jednostranné zatížení zubů hydraulickým přetlakem, tedy tak, aby se zuby při zatížení neohýbaly přičemž je uloženo tak, aby se zatížení zubů nepřenášelo na těsnicí plochy S a 9, nýbrž na axiální ložisko 11.The dividing wheel is designed primarily with regard to the unilateral loading of the teeth by hydraulic overpressure, i.e. in such a way that the teeth do not bend under load while being positioned so that the load of the teeth is not transferred to the sealing surfaces S and 9 but to the thrust bearing 11.

čerpadla podle vynálezu není nutné (z montážních anebo výrobních důvodů) dělit komoru nebo pracovní válec na několik částí, (jejichž vzájemné těsné spojení způsobuje obvykle potíže), nýbrž je naopak možné výhodně konstrukčně spojit komoru s pracovním válcem do jednoho nerozebíratelného celku, který sestává v podstatě ze dvou do sebe vzájemně pronikajících pláštů válcových nádob namáhaných vnitřním přetlakem.The pumps according to the invention do not need to be separated (for assembly or manufacturing reasons) into a chamber or a working cylinder into several parts (whose tight connection usually causes problems), but it is possible to advantageously design the chamber with the working cylinder into one non-detachable unit. essentially from two interpenetrating shells of cylindrical vessels subjected to internal pressure.

Čerpadlo podle vynálezu je určené především na čerpání čisté, nebo mírně znečištěné vody, dá se však výhodně použít i na čerpáni velmi hustých tekutin bez mechanických nečistot. Pracuje velmi hospodárně zejména tam, kde dochází při čerpání k značnému kolísání průtočné rychlosti nebo výtlačné výšky.The pump according to the invention is intended primarily for pumping clean or slightly contaminated water, but can also be advantageously used for pumping very dense liquids without mechanical impurities. It works very economically, especially where pumping speed or discharge height fluctuate considerably.

Claims

a screw pump, in which the rotating bolt and the separating wheel separate the suction space from the discharge space, characterized in that the separating wheel (4) is of the three-tooth type, the screw (2) having a screen (7) along the thread on the suction and / or discharge side which is formed by an extension of the peripheral sealing surface (12).

1 drawing