Шнековое предвключенное колесо

 

Изобретение позволяет повысить энергетические характеристики шнекоцентробежного насоса путем уменьшения зоны кавитационной каверны приближением формы лопасти к форме каверны. На втулке 1 установлены с переменным шагом лопасти 2. Тыльная сторона 3 лопасти 2 имеет форму поверхности, которая в параметрическом виде определяется определенными выражениями. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„;SU„„1562530 (ц)5 Г 04 D 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4080162/25-29 (22) 05.05.86 (46) 07,05.90 ° Бюл, и 17 (71) Институт технической механики

АН УССР (72) Ю,A.Ñåìåíîâ (53) 621,671(088,8) (56) Высокооборотные лопаточные насосы,/ Под ред, Б,В,Овсянникова, M. Машиностроение, 1975, с. 156157 °

Чебаевский В,Ф,, Петров В„И, Кавитационные характеристики высокооборотных шнекоцентробежных насосов,"

M,: Машиностроение, 1973, с ° 95-96.

2 (54) ШНЕКОВОЕ ПРЕДВКЛЮЧЕННОЕ КОЛЕСО (5/) Изобретение позволяет повысить энергетические характеристики шнекоцентробежного насоса путем уменьшения зоны кавитационной каверны приближением формы лопасти к форме каверны. На втулке 1 установлены с переменным шагом лопасти 2,Тыльная сторона 3 лопасти 2 имеет форму поверхности, которая в параметрическом виде определяется определенными выражениями, 2 ил, 1562530

Х, = е И(Р)3

= эт Ф (р)) где -7 (< 0;

+ 30

l ()" + 2Ы1

+ — — — л - К е

6+к

t 0l

%+К е -е

f1+K е +1

- (р 2d) е

1+К

1\p

1 — е

) Э (2) 1 +сов ь1

S

/ь = arctg =-; ь у 90 -,Э; Ьт Н

Изобретение относится к насосо,строению и может быть использовано при проектировании предвключенных шнековых колес шнекоцентробежных на."Э сосов, осевых. участков оседиагональных насосов и осевых насосов с высокой всасывающей способностью, Цель изобретения - повышение энергетических характеристик насоса путем уменьшения зоны кавитационной каверны приближением формы лопасти к форме каверны, На фиг,l представлено шнековое предвключенное колесо, общий вид; на фиг.2 - развертка цилиндрического сечения колеса, Шнековое предвключенное колесо содержит втулку 1 и установленные на ней с переменным шагом лопасти 2, Тыльная сторона 3 лопасти 2 имеет форму поверхности, которая в параметрическом виде определяется выражениями:

-ic(Г, Р

ФМ В (-3,„e — 1+K e и е — у1+К

iO( е —, е Й+К

+е fn +

e + 6+К

+ †--- cos(y +о() Ь

4+К

К

2 sine(sin(8 - g

Х и Y — координаты точек поверхносм к ти в -прямоугольной системе координат, начало О которой совпадает с входной кромкой лопасти на текущем наружном втулочном диаметре, а ось ОХ „параллельна выходному участку профиля лопасти;

Т вЂ” мнимая часть комплексного числа ф (ч");

R,е — действительная часть комплексного числа Ф (ч" );

e(=0- P — параметр формы профиля;

D,DH,d — текущий, наружный и втулочный диаметры;

S - шаг шнека на выходе;

Е„ - число лопастей 2 шнека, Изменение параметра с(формы профиля решетки может находится в пределах от О до р что следует из следующих условий. При a- =0 форма профиля, определяемая выражением (1) представляет решетку прямолинейных в сечении пластин, При d= p член

4 1-е

- — -- cos(/+a) 0о — — в выражении I+K (2) обращается в нуль, так как

cos(@+a) = cos(90 — P + o() = cos(90 )=

= О, В этом случае выражение (2) в параметрическом виде описывает отрезок прямой, совпадающий с периодом решетки, Параметр Ы формы профиля для получения оптимальных статических и динамических характеристик при заданном расчетном значении расхода следует выбирать из условия

40 р — arcing (3) DN(D 0 ) где 11 — обороты шнека, с;

D — - текущий диаметр, которое обеспечивает минимальный угол атаки потока на входе в решетку, при этом достигается минимальное значение давления срыва, Шнековое предвключенное колесо работает следующи образом, Колесо можно представить в виде последовательных шнековых элементов, имеющих увеличивающийся вдоль оси угол установки лопастей 2, Поток набегает на напорную сторону лопасти 2 под углом, равным углу заострения ,входной кромки, а по отношению к .тыльной стороне 3 под нулевым углом

1атаки, Следующий шнековый элемент

156?530

10 х (tg g. — tgo(., ) .

Поскольку значение х (tg, — tgd;, ), (4) 5 имеет такой угол установки, чтобы ! его тыльная сторона была близка к поверхности каверны на расчетном режиме, не касаясь ее., на некотором расстоянии, не превышающем 3О, Жидкость на следующий шнековый элемент поступает с некоторым подпором, рав" ным сумме входного давления и подпором, созданным предыдущим шнековым элементом, Шнековое предвключенное колесо можно изготовлять на станках с числовым программным управлением, имеющим переменный угол установки фрезерной головки, что позволяет создавать преднасосы сложной конструкции, имеющие påðåìåííûé радиус втулки 1 и изменяющийся вдоль оси и радиуса угол установки лопастей 2, Для фрезерования шнекового преднасоса сложной геометрии необходимо составить таблицу, содержащую угол поворота заготовки 4 цт, осевое сМещение 41, фрезерной головки угол отклонения фрезерной головки, Совокупность этих параметров образу« ет кадр, обеспечивающий постоянный угол установки лопасти вдоль оси на некотором диаметре D. Угол установки определяется соотношением

4е

f3= arctg-k

РЯ р где 4 = — 4ч" 4 =41.+(Н вЂ” -„) х

J О

2 (ц„gj — ц=- 2, ); метре втулки вдоль оси соответственно, определенные из соотношения (1), 5 Из послед х выражений следуе

D tgà (1)3 -П,.tg Г „(1)3

tgd — —-- Л +

3 Dí б J (6)

Н н

41 = — tg (p (1) )4,— (Н вЂ” --) х

Н 0

115 г 41 (Н 2)

D где 1 — осевая длина предыдущего

25 кадра, зависит от параметров 41 и d то они определяются по формулам (6) итерационно, В качестве начального приближения выбираются o(„ = о((30 > з °

di .=41 . Угол поворота заготовки

dy. полагается постоянным для каждоJ !

I"u кадра, Геомегрические и режимные параметры D<, D>, $,N, Z выбираются на этапе проектирования и обеспечиваю г создание необходимого напора шнековым преднасосом при заданном значении расхода .О

Использование шнекового колеса

Н вЂ” параметр, характеризующий длину фрезы, Из последнего соотношения следует, что имеется два параметра 41„. и ;, позволяющих обеспечить требуемое значение угла установки лопасти р на двух диаметрах, В качестве определяющих диаметров, по которым производится расчет параметров 41 и о(„, выбирают наружный диаметр 0 я и диаметр втулки D . С учетом соотношения (4) можно. записать н

D„tgPII(l) 4

9 II

— tgP () 4 -41 +(H,— -2"")(

Формула изобретения

Шнековое предвключенное колесо, содержащее втулку и установленные на ней с переменным шагом лопасти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения энергетических ха55 рактеристик насоса путем уменьшения зоны кавитационной каверны приближением формы лопасти к форме кавер 1562530

2sinl sin(p — dg

i нЬ), тыльная сторона лопасти имеет форму поверхности, которая в параметрическом виде определяется выражениями

l +сов (8

5 f3 = arctg =т D

Х„= ) е СФ(ю)3;

С (v)3 t

) = 90 -р;

Й (D CD„;

Х „и Y координаты точек поверхности в прямоугольной системе координат, начало 0 которой совпадает с входной кромкой лопасти на текущем наружном втулочном диаметре, а ось ОХ„параллельна выходному участку профиля лопасти;

? — мнимая часть комплексного числа ф (cp); е — действительная часть комплексного числа Ф(Ч))

4-0- Д вЂ” параметр формы профиля, D,D,Й вЂ” текущий, наружный и втулочный диаметры;

Я - шаг шнека на выходе;

Z - число лопастей шнека, где - p

-1а .Г i9 е -11+К е

-! о

+ е — Я+К

D Г -iт ф(Ч )= — - e Рп

2ZÄ

10(+ е е — е А+К е + 41+К

1(7+2 С) е

= Fr

1+К

- с(q 1+К е -е

6+К е

; ()" ы) ie

+ е . Г+К е -е е.

1+К

6+К е +1 (4 1 — е

+ .— — — cos(j +с() Fn к

Составитель И,Бикбулатов

Техред М.Моргентал

Редактор M.Áëàíàð

Е ЮВ

Корректор О,ципле

Заказ 1858 Тираж 493 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям .при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. .Ужгород, ул.,Гагарина, 101