Радиально-вихревой насос

 

Сущность изобретения: рабочее колесо, размещенное в корпусе, содержит диск с закрепленными на нем лопастями. На внутренней поверхности корпуса со стороны открытых торцов лопастей установлены неподвижные лопатки, загнутые в противоположную лопастям сторону. Лопатки размещены по потоку за входным участком колеса со стороны его открытых торцов и продолжены за колесо по всей ширине канала . На колесе в каналах установлены дополнительные лопатки. Площади противоположных сечений каналов колеса и неподвижных каналов равны. Проходные сечения неподвижных каналов выполнены полукруглыми. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5ц5 F 04 D 1/00, 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

В ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4907792/29 (22) 04.02.91 (46) 23.01.93. Бюл, ¹ 3 (71) Производственное объединение "Калужский турбинный завод" (72) А.А.Анкудинов, Т.Н.Демьянченко, Л.Н,Ермилов и Б,Н.Зотов (73) Государственное предприятие "Калужский турбинный завод" (56) Патент ФРГ №- 1528822, кл. F 04 D 5/00, опублик, 1974. (54) РАДИАЛЬНО-ВИХРЕВОЙ НАСОС (57) Сущность изобретения: рабочее колесо, размещенное в корпусе, содержит диск с

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к конструктивным элементам для центробежных насосов.

Известны центробежные насосы с рабочим колесом открытого типа, содержащие корпус и размещенное в нем центробежное колесо, Недостатком такого центробежного насоса является снижение напора, вследствие перетечек жидкости в зазоре между торцами лопаток и корпусом. У такого насоса низкие кавитационные качества, обусловленные быстрым распространением кавитационной каверны в каналах по ходу потока и резким падением напора. Это приводит к срыву работы насоса в случае снижения давления до значения, соответствующего развитой кавитации, Известен также радиально-вихревой импеллер, содержащий рабочее колесо, размещенное в корпусе, на котором расположена густая решетка лопаток с углами на„„. Ы„„1790698 А3 закрепленными на нем лопастями. На внутренней поверхности корпуса со стороны открытых торцов лопастей установлены неподвижные лопатки, загнутые в противоположную лопастям сторону. Лопатки размещены по потоку за входным участком колеса со стороны его открытых торцов и продолжены за колесо по всей ширине канала, На колесе в каналах установлены дополнительные лопатки, Площади про гивоположных сечений каналов колеса и неподвижных каналов равны, Проходные сечения неподвижных каналов выполнены полукруглыми. 3 з.п, ф-лы, 4 ил. клона, противоположными углам наклона решетки рабочего колеса.

Недостатком такого импеллера является низкий КПД из-за дополнительных потерь вследствие натекания потока на входные участки рабочего колеса и решетки с большими углами атаки и значительных потерь на вихревое трение.

Такие устройства применяются в качестве динамических уплотнений или насосов для малых подач.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является насос с боковым каналом, содержащий рабочее колесо и обращенный к нему с одной стороны открытый боковой канал, снабженный направляющими ребрами, наклоненными относительно потока жидкости.

Недостатком известного насоса (прототипа) является то, что при работе такого насоса повышается напор только в зоне маI

I

Ю 0

СО

3> (л) 1790698 лых подач и установка ребер не улучшает кавитационных качеств.

Целью изобретения является повышение напора вс всем диапазоне подач и улучшение кавитационных качеств, путем снижения потерь и создания вихревого течения в зоне открытых торцов лопастей рабочего колеса.

Зта цель достигается тем, что неподви>кные лопаткй установлены за входными участками логгастей рабочего колеса по потоку, на выходе неподвижные лопатки размещены по всей меридиональной ширине каналов, для дополнительного повышения напора, путем интенсификации вихреобразования и снижения потерь, площади проходного сечения каналов рабочего колеса и неподвижных каналов в противолежащих сечениях преимущественно равны, причем проходные сечения неподвижных каналов выполнены полукруглыми, а для более интенсивного преобразования динамического напора в энергию давления на корпусе, за рабочим колесом устанавливаются дополнительные лопатки, образующие с неподви>кными лопатками диффузоры.

По мнению заявителя предлагаемое техническое решение характеризуется следующими новыми признаками: — неподвижные лопатки установлены за входными участками лопастей рабочего колеса и расположены по потоку; — неподвижные лопатки на выходе располо>кены llo всему проходному сечению; — площади противолежащих сечений каналов рабочего колеса и неподвижных каналов равны; — неподвижные каналы, т,е. их проходные сечения выполнены полукруглыми; — за рабочим колесом в каналах установлены дополнительные лопатки.

В результате наличия этих признаков обеспечивается более высокий по сравнению с прототипом напор за счет уменьшения потерь и вихревого взаимодействия жидкости, а также лучшие кавитационные качества вследствие разбиения крупных каверн на более мелкие и локализации их в каналах, Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг, 1 представлена схема радиально-вихревого насоса; на фиг. 2 — разрез А-А на флг, 1; на фиг, 3 — разрез Б-Б на фиг. 1;

55 на фиг,4 — экспериментальная зависимость приращения напора насоса от относительной подачи при установке неподвижных лопастей на корпусе. Радиально-вихревой насос состоит из рабочего колеса 1 открытого типа с диском 2, с закрепленными лопастями 3 размещенного в корпусе 4, на внутренней поверхности которого установлены неподвижные лопатки 5 и дополнительные лопатки 6 загнутые в сторону, противоположную лопастям 3. Для повышения напора и улучшения кавитационных качеств путем снижения потерь и создания равномерной эпюры скоростей жидкости на неподвижные лопатки 5, последние установлены по потоку. На выходе за рабочим колесом 1, неподвижные лопатки 5 и дополнительные лопатки 6 занимают всю проточную часть насоса, что повышает напор путем уменьшения потерь вследствие снижения доли кинетической энергии в потоке жидкости. Для дополнительного повышения напора посредством увеличения интенсивности вихревого течения, площади каналов

7 рабочего колеса 1 и неподвижных каналов

8, образованных неподви>кными лопатками

5, в противоле>кащих сечениях равны, причем сечения неподвижных каналов 8 выполнены полукруглыми, что снижает гидравлическое сопротивление вихревому течению жидкости в них, Дополнительные лопатки 6 образуют с неподвижными лопатками 5 диффузоры.

Насос работает следующим образом, При вращении рабочего колеса 1 жидкость по каналам, образованным диском 2 и лопастями 3 перемещается от входа к выходу. Часть жидкости в области открытых торцов лопастей 3 за счет разности давлений на их рабочих и тыльных сторонах перетекает в неподвижные каналы, образованные неподвижными лопатками 5 и внутренней поверхностью корпуса 4, Этот поток имеет сложную вихревую структуру и увеличивает момент количества движения жидкости, тем самым повышает напор, При снижении давления на входе в насос возникают кавитационные каверны, которые за счет интенсивного вихреобразования и повышения давления по ходу течения дробятся и уменьшаются в объеме, что отдаляет полный срыв насоса. На выходе из рабочего колеса 1 жидкость попадает в диффузоры, образованные выходными участками неподвижных лопаток 5 и дополнительными Roпатками 6, что снижает потери за счет уменьшения динамической составляющей напора.

С уменьшением подачи интенсивность вихревого течения возрастает, причем мак1790698 симальное вихреобразование и напор соответствуют нулевой подаче. Равенство площадей каналов 7 рабочего колеса 1, и неподвижных каналов 8 в противоположных сечениях приводит к максимальному энергетическому взаимодействию потока в рабочем колесе 1 и неподвижных каналах 8.

Для снижения потерь в плоскости движения вихрей неподвижные каналы 8 выполнены полукруглыми, Внедрение заявляемого технического решения позволит получить более высокие напоры во всем диапазоне подач и улучшить кавитационные качества, Формула изобретения

1. Радиально-вихревой насос, содержащий рабочее колесо, включающее диск с закрепленными на нем лопастями и размещенное в корпусе, на внутренней поверхности которого со стороны открытых торцов лопастей колеса установлены неподвижно лопатки, загнутые в противоположную лопастям сторону, отличающийся тем, что, с целью повышения напора и улучшения кавитационных качеств, неподвижные лопатки размещены по потоку за входным участком рабочего колеса со стороны его

Дополнительно за счет выравнивания эпюры скоростей на выходе из насоса, а также разбиения кавитационных каверн на более мелкие, уменьшаются наиболее энер5 гонесущие низкочастотные пульсации, улучшаются виброшумовые характеристики и повышается надежность, По экспериментальным данным напор насоса предложенной конструкции по срав10 нению с его обычным исполнением, имеющим открытое рабочее колесо увеличился до

20-30 . Улучшились кавитационные качества по срывному режиму работы, кавитационный коэффициент быстроходности

15 увеличился с 650 до 750, открытых торцов и продолжены за рабочее колесо по всей ширине канала.

2. Насоспоп.1,отличающийся тем, что с целью повышения напора, за рабочим колесом в каналах установлены дополнительные лопатки.

3, Насос по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что площади противолежащих сечений каналов рабочего колеса и неподвижных каналов равны.

4, Насос по пп. 1-3, о т л и ч а юшийся тем, что проходные сечения неподвижных каналов выполнены полукруглыми.

1790698

38,%

Составитель А. Котовец

Техред М.Моргентал Корректор А, Козориз

Редактор

Заказ 371 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

02 04 Об 08 M 1,2 юг. 5

И нси