Патент на изобретение №2208707

(54) ЛАБИРИНТНЫЙ НАСОС

(57) Реферат:

Изобретение относится к насосостроению, в частности к лабиринтным насосам, используемым для отопления и водоснабжения. Лабиринтный насос содержит концентричные цилиндрические рабочие органы в виде вращающегося винта и неподвижной втулки с многозаходными винтовыми нарезками противоположного направления. Углы нарезок заходов втулки меньше угла нарезок заходов винта и в сумме составляют 90^o с углом заходов нарезок винта. Профиль нарезок заходов винта может иметь форму трапеции, а профиль нарезок заходов втулки – форму равнобедренного треугольника с размерами нарезок, в 2 раза меньшими по высоте и ширине нарезок винта. Насос может быть снабжен встроенной во внутреннюю полость винта втулкой, выполненной с каналами в виде многозаходной архимедовой спирали с шириной каналов в 2 раза меньше их высоты. Изобретение направлено на расширение технологических возможностей насоса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к лабиринтным насосам, применяемым для перекачивания жидкостей и газов в промышленности.

Известен регулируемый лабиринтный насос, содержащий цилиндрический ротор и статор с многозаходными нарезками противоположного направления, где ротор и статор выполнены из материалов с различными коэффициентами линейного расширения для обеспечивания возможности регулирования напора насоса с помощью изменения температуры [авт. св-во СССР 275751, кл. F 04 В 15/00, 1970 г.].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности конструктивно является лабиринтный насос, содержащий концентричные цилиндрические рабочие органы в виде вращающегося винта и неподвижной втулки с многозаходными винтовыми нарезками противоположного направления [авт. св-во СССР 126748, М. кл. F 04 D 3/02, 1960 г.].

Однако известные насосы предназначены только для перекачивания сред, и в них не использованы все технологические возможности лабиринтных насосов [1].

Это изобретение может применяться в энергетике как генератор тепла (термотрансформатор) для нагревания воды и воздуха и получения пара с температурой до 150^oС с использованием для автономного отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений для сушки зерна в сельском хозяйстве, в тепличном и банно-прачечном хозяйстве, а также для изготовления ЖЗБК в строительстве зданий и сооружений, что расширяет технологические возможности насоса.

Сущность изобретения заключается в том, что лабиринтный насос, содержащий концентричные цилиндрические рабочие органы в виде вращающегося винта и неподвижной втулки с многозаходными винтовыми нарезками противоположного направления, с целью увеличения коэффициента сопротивления имеет разные углы нарезок винта и втулки, в сумме составляющие угол 90^o, при этом профиль нарезок заходов винта может иметь форму трапеции, а профиль нарезок заходов втулки – форму равнобедренного треугольника с размерами нарезок заходов, в 2 раза меньшими по высоте (h/2) и ширине (t/2). Это позволяет получить в 2 раза большее количество нарезок втулки, чем у винта, а следовательно, и в 2 раза большее количество ячеек (m) на длине (l) винта и втулки насоса, что создает увеличение сил трения на выступах винта и втулки, а составляющая этих сил увеличивает напор лабиринтного насоса и степень нагревания среды.

Многозаходная втулка с каналами в виде архимедовой спирали выполняет роль второй ступени насоса с концентрацией внутренней энергии потока жидкости и преобразованием ее в вихревой эффект Ранка с разделением потока среды на холодный и горячий [2].

Ширина каналов (b) в 2 раза меньше высоты (h) позволяет увеличить смоченный периметр профиля нарезок заходов, что также создает более интенсивное трение и эффективное нагревание среды.

На фиг.1 – разрез насоса. На фиг.2 – выносной элемент А. На фиг.3 – вид Б. На фиг.4 – циклы тепловой и холодильной машины в TS-диаграмме.

Насос имеет концентричные цилиндрические рабочие органы в виде неподвижного корпуса с запрессованной втулкой 1 и вращающегося винта 2 с многозаходными винтовыми нарезками, имеющими в сечении форму трапеции у винта и форму равнобедренного треугольника у втулки 1 с нарезками противоположного направления, имеющих в пересечении угол 90^o, с глубиной и шириной нарезок многозаходной втулки 1 в 2 раза меньшими, чем у винта, а также крышку 3 с полусферической кольцевой проточкой 4 для изменения движения жидкости на 180^o.

Насос снабжен втулкой 5 с многозаходными каналами 6, запрессованной во внутреннюю полость винта 2. Насос работает следующим образом.

При вращении винта 2 поток жидкости, проходя по многозаходным каналам винта 2, создает рабочее давление 5 кгс/см². Перпендикулярное направление нарезок неподвижной втулки 1 к нарезкам винта 2 создает более интенсивное трение жидкости с преобразованием кинетической энергии в тепловую. После первой ступени рабочего колеса поток жидкости с поворотом на 180^o по кольцевой проточке 4 поступает во вторую ступень втулки 5 и по каналам 6 архимедовой спирали происходит концентрация и закручивание потока жидкости во внутренней полости насоса 7 с разделением его на холодный и горячий потоки согласно теории Ранка. Холодный поток жидкости через отверстия 8 в корпусе винта 2, дросселируясь и нагреваясь, поступает во всасывающую полость 9 насоса, смешивается с холодным потоком, поступающим из системы отопления или расширительного бака, тем самым дополнительно нагревая поступающую воду из обратки.

Горячий поток во внутренней полости 7 насоса через конусный патрубок 10, дополнительно нагреваясь, поступает в систему отопления или расширительный резервуар горячего водоснабжения.

Этот насос с использованием жидкостного турбулентного трения [1] и вихревого эффекта Ранка [2] представляет комбинацию теплового насоса и холодильной машины (термотрансформатор) с коэффициентом преобразования > 1 [3], [4].

Преимущества заявляемого лабиринтного насоса.

Расширены технологические возможности лабиринтного насоса. С использованием жидкостного-турбулентного трения и вихревого эффекта Ранка получена высокая тепловая эффективность насоса с применением для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений без сжигания топлива с минимальными энергозатратами. Тепловой насос обладает экологической чистотой в работе, имеет компактные малогабаритные размеры, простотой в использовании, не требует постоянного надзора в обслуживании, работает в автоматическом режиме с термодатчиком в рабочем режиме 50*50%.

Источники информации
1. Голубев А.И. Лабиринтные винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. М., Машиностроение, 1981 г.

2. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. М., Машиностроение, 1960 г.

3. Попов В. П., Гусев В.М., Потрошков В.А., Ковалев Н.И. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. 2.6. Термотрансформаторы. Л., Стройиздат, 1981 г.

4. Чечеткин А.В., Закемонец Н.А. Теплотехника 1.10 Циклы теплового насоса. М., Высшая школа, 1986 г.

Формула изобретения

1. Лабиринтный насос, содержащий концентричные цилиндрические рабочие органы в виде вращающегося винта и неподвижной втулки с многозаходными винтовыми нарезками противоположного направления, отличающийся тем, что углы нарезок заходов втулки меньше угла нарезок заходов винта и в сумме составляют 90^o с углом заходов нарезок винта.

2. Лабиринтный насос по п.1, отличающийся тем, что при этом профиль нарезок заходов винта может иметь форму трапеции, а профиль нарезок заходов втулки – форму равнобедренного треугольника с размерами нарезок в 2 раза меньшими по высоте и ширине нарезок винта.

3. Лабиринтный насос по п.1, отличающийся тем, что насос может быть снабжен встроенной во внутреннюю полость винта втулкой, выполненной с каналами в виде многозаходной архимедовой спирали с шириной каналов в 2 раза меньше их высоты.

РИСУНКИ