Лопастное колесо осевого насоса

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (51) 5 F 04 Р 3/00 29/66

Е; r!., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0в в

О макс ов

1= — — — —— макс в где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ПЛАНТ 00СР

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4454153/?9 (22) 04,07.88 (46) 15,02.91. Нюл. М" 6 (72) А.А.Артемьев и А.C. !!!апиро (53) 621.671(088,8) (56) Сточек Н.П., Б!апиро А.С.

Гидравлика ЖРД, М.: Машиностроение, 1979, с. 112, (54) ЛОПАСТНОЕ КОЛЕГО ОГЕВОГО НАСОСА (57) Изобретение относится к насосо- строению и предназначено для ослабления кавитационной эрозии и автоколебаний и повьш ения прочности лопасти.

Профиль цилиндричес -ого сечения колеса выполнен по контуру, обеспечивающе,му изменение относительной толщины профиля по закону I| = с (2 — 2 ) +

Изобретение относится к насосостр нию, а именно к конструкциям колес осевых насосов.

1!сль изобретения — уменьшение кавитационной эрозии и автоколебаний и повышение прочности лопатки.

На фиг. 1 изображена развертка цилиндрического сечения лопастной решетки лопастного колеса осевого насоса; на фиг. 2 — узел I на фиг,1 (входная кромка лопасти, увеличено); на фиг. 3 — узел II на фиг. 1 (выходная кромка лопасти, увеличено).

Лопастное колесо осевого насоса содержит решетку лопастей 1, напорная сторона 2 каждой из которых в цилиндрическом сечении выполнена

„„SU„„1627753 A 1

+0в, где 0 = — — ° 0в= а Make в мыс "в

gr " Макс текущая толщина профиля, максимальная толщина профиля и толщина входной и выходной кромки соответственно; 0 (m c 1,4, параметр п определяется на участке л л где с< = 1,1 — 1,5;, = /ск на участл (и

n K-ь ..Л ке !, л ь = -- — — -- а — суммарК л л в л ная густота решетки; а — текущая густота решетки. При таком профиле лопасти область кавитационнои каверны заполнена телом лопасти в результате уменьшаются отрицательные последствия, связанные с ее возникновением.

3 ил. в виде прямой на участке от входной кромки 3 до сечения, в котором гуси тота с решетки не менее единицы. Профиль цилиндрического сечения выполнен с толщиной а, изменяющейся по закону (? — ь) +1 hhaxC — максимальная толщина про1фил я; толщина входной кромки;

m = 0-1,4, при этом для (.- определяется

16? 7753 по формуле i = --- а для с с, и л и л K л, ск и. и — — причем с к принимается р к 5 в диапазоне 1,1-1,5, а — суммарная л густота решетки.

Лопастное колесо осевого насоса с указанным контуром профиля лопасти позволяет получить более точное совпадение всасывающей стороны профиля с границей каверны, что достигается расположением максимальной толщины профиля в сечении замыкания каверны (с | = с = 1 1-1 5) выполнением и R макс „" ™ всасывающей стороны входного участка профиля в виде выпуклой кривой (эа счет соответствующего подбора параметра m).

Обоснование выбранного диапазона 20 изменения m заключается в следующем.

Ограничение снизу получается из рассмотрения входного участка профиля, где реализуется течение с каверной.

При г = 0 получают линейное изменение толщины профиля от густоты, т.е. всасывающая сторона профиля представляет собой прямую линию. В то же время при любом тп ) 0 всасывающая сторона представляет собой выпуклую кривуюДО в большей степени приближенную к границе каверны. Ограничения сверху получаются из рассмотрения условий обеспечения достаточной прочности выходного участка профиля. С увеличением m уве- 35 личиваются выпуклость всасывающей стороны и, соответственно, толщина профиля вблизи выходной кромки, таким образом, назначение параметра

m ) 0 определяется необходимостью вы- 4р полнения всасывающей стороны лопасти в виде выпуклой кривой, что соответствует расчетно-теоретической форме каверны. Соответствие расчетно-теоретических результатов и эксперименталь-45 ных данчьгх подтверждено эксперименталь- но.

Назначение параметра m (1,4 определяется условием достаточности обеспечения требуемой прочности лопасти при предельно неблагоприятном сочетании параметров и i — с .= 4, с K и. л л л

1,1. Эксперимейтальные данные подтверждают предельные значения и с, . и

Таким образом, назначение m 0 приводит к откчонению формы профиля от

1 формы кавернн, росту объема каверны и усилению кавнтационных зрозии и автоколебашш. Назначение тч =". 1,4 приводит к излишнему увеличению толщины

I лопасти вблизи выходной кромки, что связано с увеличением кромочных потерь и ведет к снижению КПД колеса.

Следовательно, положительный эффект достигается в диапазоне 0 (mc 1,4.

Диапазон густот, соответствующий расположению максимальной высоты кап верны (к = 1,1-1,5), подтвержден испытаниями колес. Выполнение максимальной толщины профиля в сечениях, выходящих за указанный диапазон густот, приводит к отрицательным последствиям (автоколебания и интенсивная эрозия при расположении максимальной толщины на густоте менее 1,1 и снижение кавитационного качества при расположении максимальной толщины на густоте более 1,5) .

При работе насоса и снижении кавитационного запаса g h на всасывающей стороне начального участка профиля возникает присоединенная каверна. В связи с тем, что всасывающая сторона максимально приближена к границе каверны, высота ее минимальна на всех режимах по кавитационному запасу h,h вплоть до срыва напора насоса, происходящего при переходе каверны в суперкавитационное состояние. Как показывают исследования, уменьшение высоты каверны однозначно определяет ослабление кавитационных эрозии и автоколебаний.

Таким образом, использование предлагаемой лопасти осевого колеса позволяет ослабить ряд отрицательных явлений. Это ослабление ведет к повышению надежности работы насоса. Надежность повышается также в результате повышения прочности выходного участка лопасти. Это обеспечится за счет увеличения толщины профиля вблизи выходной кромки, достигаемого беэ ущерба для кавитационного качества насоса.

Формула изобретения

Лопастное колесо осевого насоса, содержащее решетку лопастей, напорная сторона профиля каждой иэ которых в цилиндрическом сечении выполнена в виде прямой на участке от входной кромки лопасти до сечения в котором л

t густота с решетки не менее единицы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения кавитацио. ной

5 1 эрозии и автоколебаний и повышения прочности лопасти, профиль цилиндриеского сечения выполнен с толщиной изменяющейся по закону

8 =С(2 - ) +88, g t<<

Макс -dg макс в

Макс — максимальная толщина профиля, 627753

g> - толщина входной кромки; ш = 0-1,4, при этом для Р а С Г определяется к и

5 и по формуле с = — — х; — — а дпя к

Ф и и л - л (, 6 л ю причем

10 и

< - к принимается в диапазоне 1 1-1 5 а

Ф Э У а с — суммарная густота решетки.

Pup.1

Р1 2Ю

Дю.2

Составитель В. Девисилов

Техред М.Дидын Корректор Т. Малец

Редактор И. Касарда

Заказ 326 Тирак 367 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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