Общее устройство одновинтовых насосов

Одновинтовой насос кинематически представляет собой инверсированную схему геророторного, т. е. шестеренного насоса с внутренним зацеплением, разница в числе зубьев шестерен которого равна единице. Такие схемы могут быть выполнены с числом зубьев 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 и т. д. Однако оптимальным является вариант
1–2, в котором роль шестерни с одним зубом выполняет однозаходный винт, а роль шестерни с двумя зубьями с внутренним зацеплением – двухзаходная обойма.

Одна из типовых конструкций одновинтовых насосов показана на рис. 11.8, другая возможная конструкция показана на рис. 11.9.

Рис. 11.9.Одновинтовой насос:
1 – корпус; 2 – обойма; 3 – винт; 4 - карданный вал; 5 – приводной вал; 6 – подшипник; 7 – уплотнение

Любое поперечное сечение винта (рис. 11.11, а) представляет собой круг некоторого радиуса R=d/2. Центры этих кругов лежат на винтовой линии, ось которой одновременно является осью винта. Расстояние от центра поперечного сечения винта до оси винта называется эксцентриситетом е, а расстояние между двумя соседними выступами (или впадинами) – шагом t винта. Ход обоймы Т = 2t (рис.11.11, б).

Рис. 11.10 Одновинтовой насос фирмы Моно Пампс Лимите

Профиль нормального сечения обоймы образован полуокружностями радиуса R и прямолинейными участками длиной 4е. Поперечные сечения обоймы в любом месте одинаковы, но повернуты одно относительно другого. Через каждые пол шага сечения обоймы занимают одинаковые положения. В процессе работы насоса перекачиваемая жидкость заполняет свободные пространства между винтом и обоймой, герметически изолированными по причине непрерывного взаимного соприкосновения, и перемещается винтом вдоль его оси в камеру нагнетания. При вращении винта вокруг оси его геометрическая ось одновременно совершает круговое движение по окружности с диаметром 4е. Это движение провоцируется взаимодействием винтовых профилей винта и обоймы при вращении винта и обеспечивается специальным соединением вала привода и вала винта. В конструкциях на рис 11.8 и 11.9 винты выполнены с внутренней полостью, внутри которой проходит карданный вал. Наружный конец карданного вала в таких конструкциях совершает одновременно вращательное и круговое движение по окружности с диаметром 4е. Ось карданного вала при этом совершает вращательное движение и одновременно перемещается по поверхности конуса, направленного вершиной в сторону приводного двигателя. На рис. 11.12 показан одновинтовой насос погружного исполнения. В этом насосе вал выполнен цельным, и его сложное движение обеспечивается применением специальной эксцентриковой муфты.

Рис.11.11. Рабочие органы одновинтового насоса;
а – однозаходный винт; б – двухзаходная обойма

Во всех схемах насосов возникающие осевые усилия передаются на радиально-упорные подшипники или опорные подшипники скольжения особой конструкции. Обойма обычно выполняется упругой (из резины), но может быть и жесткой. Винт в упругой обойме может иметь зазор или натяг. При жестких обоймах, изготовленных из различных металлов, сплавов и других жестких материалов, между винтом и обоймой образуется только зазор, величина которого для каждого насоса определяется точностью изготовления винта и обоймы.

Одновинтовые насосы применяются для перекачивания как чистых, так и загрязненных жидкостей, в том числе химически активных. Они используются для откачивания загрязненной воды из трюмов судов, изугольных шахт, при добыче нефти из скважин, для подъема воды из колодцев, при транспортировке патоки, дрожжей, продуктов химической промышленности и т. д.

Рис. 11.12 Схема погружного одновинтового насоса:
1 – корпус; 2 – обойма; 3 – винт; 4 – эксцентриковая муфта; 5 – вал; 6 – уплотнение;
7 – подшипники; 8 – полумуфта для соединения с электродвигателем