Глобоїдний роторний насос

УКРАЇНА «»УА«,.» 12944 СІ (5D5 F 01 С 3/02: F 04 С 3/00 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ГЛОБОЇДНИЙ РОТОРНИЙ НАСОС 1 (20) 9532043G, 06.09.93 (21)4632852/SU (22)08.11.89 (24) 28 02.97 (46)28.02.97. Бюл. N* 1 (56) Патент Швейцарии № 418837, кл. 59е, 1, 1967 (прототип). (72) Тарасов Анатолій Григорович (73) Тарасов Анатолій Григорович (UA) (57) Глобоидный роторный насос, содержа щий профилированный корпус с впускным и выпускным окнами, установленные в нем на Изобретение относится к конструкции роторных машин с глобоидным ротором и может быть использовано, в частности, в качестве насоса для перекачки жидких сред, например, нефтесодержащих вод и нефти, включая нефтепродукты. Известны поршневые насосы, применяемые для перекачки нефтесодержащих вод (Нунупаров С.П. Предотвращение загрязнения моря с судов. М., "Транспорт", 1985, с.01). Для уменьшения вторичного эмульгирования нефтесодержащих вод перекачивающими средствами, при котором образуется стойкая эмульсия, не поддающаяся гравитационному отстою, эти воды прокачивают через сепарирующие средства при помощи тихоходных поршневых насосов. К недостаткам этих насосов относится низкая производительность относительно их массы и габаритов и пульсация потока. Из-за низкой относительной производительности поршневых насосов, для перекач валах ротор с винтовой лопастью и разделительный диск с прорезью для прохода лопасти, при этом валы ротора и диска расположены во взаимноперпендикулярных плоскостях, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждое окно выполнено на торцевой и цилиндрической поверхностях корпуса в зоне расположения ротора, а конфигурация окон ограничена наружной поверхностью ротора, торцевой поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в прорези диска в среднем относительно него положении. ки больших количеств нефти используются центробежные насосы с частотой вращения около 1500 об/мин, хотя быстроходность таких насосов способствует статической электризации нефти, и, в итоге, повышению пожароопасности грузовых операций. Кроме того, центробежные насосы не обеспечивают выбор остатков груза, что создает необходимость в зачистной системе с поршневыми насосами. Известна роторная машина по патенту Швейцарии ISb 418837, 1967 МКИ F 05 д, содержащая профилированный корпус с впускными и выпускными окнами, установленные в нем на валах ротор с по меньшей мере одной винтовой лопастью и разделительные диски с прорезями для прохода лопастей, при этом число дисков, как и прорезей в каждом диске, соответствует числу лопастей, а валы ротора и дисков расположены во взаимноперпендикулярных плоскостях. Выпускное и впускное окна у каждого диска выполнены на торцевых С > N3 О 12944 стенках полости для ротора и имеют форму сектора кругового кольца. Основной недостаток этой роторной машины заключается в том, что проходное сечение каждого окна значительно меньше площади осевого сечения кольцевого рабочего объема. Это делает ее малопроизводительной, так как окна ограничивают сечение потока, а его скорость, в свою очередь, ограничивается по условиям нежелательных воздействий скорости перекачивания на перекачиваемую среду, износостойкостью конструкционных материалоо и др. Кроме того, за счет внезапного расширения на впускном окне и внезапного сужения на выпускном окне, создаются дополнительные гидравлические сопротивления потоку, и, как следствие, дополнительные потери напора и мощности, то есть, снижается КПД насоса. Эта роторная машина принята в качестве прототипа. Цель настоящего изобретения закл.очается в повышении КПД и производительности путем увеличения проходного сечения окон насоса. Поставленная цель достигается тем, что в известной роторной машине, содержащей профилированный корпус с впускным и выпускным окнами, установленные в нем на валах ротор с винтовой лопастью и разделительный диск с прорезью для прохода лопасти, при этом валы ротора и диска расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, каждое окно выполнено на торцевой и цилиндрической поверхностях корпуса в зоне расположения ротора, а конфигурация окон ограничена наружной поверхностью ротора, торцевой поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в прорези диска в среднем относительно него положении. Известных технических решений со сходными признаками не обнаружено, о связи с чем считаем, что заявляемый глобоидный роторный насос обладает существенными отличиями. За счет того, что в глобоидном роторном насосе каждое окно выполнено на торцевой и цилиндрической поверхностях корпуса в зоне расположения ротора и конфигурация окон ограничена наружной поверхностью ротора, торцевой поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в прорези диска в среднем относительно него положении, проходное сечение окон увеличивается до проходного сечения кольцевого рабочего объема, чем исключаются внезапное расширение и сужение потока, уменьшаются гид равлические сопротивления на окнах и, следовательно, повышаются КПД насоса, а также увеличивается сечение потока и, следовательно, увеличивается производи-5 тельность насоса при равных ограничениях на скорость потока. Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен предлагаемый насос с частичными 10 вырезами корпуса; иафиг.2-видАнафиг.1; на фиг.З - деталь 5 насоса. Профилированный корпус насоса выполнен разъемным на три части по двум параллельным плоскостям: на две торцевые 15 1 и 2 и среднюю 3. В корпусе установлены на валах глобоидные: ротор 4 и разделительный диск 5. Валы ротора 4 и диска 5 (на схеме не показаны) расположены во взаимно перпендику-2Q лярных плоскостях и связаны известным способом зубчатой передачей, обеспечивающей их синхронное вращение. На роторе 4 закреплена винтовая лопасть 6, а в диске 5 выполнена для прохода лопасти прорезь 7. На торцевых частях 1 и 2 корпуса выпол*^ нены патрубки 8 и 9, соответственно, которыми осуществляется плавный переход от цилиндрических труб к конфигурации окон, каждое из которых выполнено на торцевой и цилиндрической поверхностях корпуса. 30 Над частью каждого окна, выполненной в цилиндрической поверхности части 3 корпуса, выполнены выпуклости ''О и 11, представляющие собой части патрубков 8 и 9, соответственно, переходящие за плоскости 35 разъема на среднюю часть 3 корпуса, конфигурация каждого окна, ограниченного наружной поверхностью ротора, торцевой поверхностью диска и кромкой винтовой лопасти в момент размещения последней в 40 прорези диска в среднем относительно него положении, позволяет получить максималь-* но возможное увеличение их проходного сечения, достигающего величины проходного сечения кольцевого рабочего объема 12. 45 В кольцевом рабочем объеме 12 диск 5 с одной стороны, а лопасть б с другой стороны постоянно отделяют выпускное окно от выпускного, а, соответственно, и патрубки на этих окнах. При вращении ротора 4 по 50 часовой стрелке патрубок 8 является выпускным, а патрубок 9 - впускным. Эффект применения изобретения состоит в том, предлагаемый глобоидный насос, по сравнению с прототипом, позволяет ее получить большую объемную производительность и более высокий КПД. Сопоставление производительности и КПД прототипа и предложенного насоса проведем при следующих общих исходных данных: скорость потока в трубопроводе и 12944 окнах принимаем 8 м/с (рекомендовано в книге СМ. Нунупаров, Т.Н. Бегагоен. Грузовые и специальные системы танкеров. М., "Транспорт", 1969, с.39); площадь осевого сечения кольцевого рабочего объема принимаем а) » 0,048 м (близкое к площади проходного сечения стандартного трубопровода Ду 250) при следующих размерах кольцевого рабочего объема: диаметр 1000, ширина и приведенная высота осево- 10 го сечения, соответственно 250 и 192 мм. Согласно описанию и чертежам окна в предложенном насосе по площади не менее осевого сечения кольцевого объема, а в прототипе окна, по меньшей мере, в два раза меньше, а, следовательно, во столько же 15 меньше и расход Q » £ 'V Для предложенного насоса Q - 0,048 х х 8 - 0,384 м3/с Для прототипа Q - 0,024x8 - 0,192 м3/с Используя формулы 1,66; 1,80 и 1,84 из 20 книги И.Ф. Савин, П.В. Сафонов, Основы гидравлики и гидропривод, М.: Высшая школа, 1978 г., определяем падение давления на окнах прототипа, вызванное внезапным t/l расширением на входе в кольцевой объем и внезапным сужением на выходе из него. При внезапном расширении местное падение давления 2 При внезапном сужении Рм m J(v /2), КПа, где J ~ коэффициент местного сопротивления, J -O/e -1 ) 2 где В - табличный коэффициент сжатия струи, с: - 0,664 при wila)\ ** 0,5, откуда J ~ «