Рабочее колесо центробежного грунтового насоса

 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям рабочих колес центробежных насосов, перекачивающих гидросмеси. Рабочее колесо центробежного грунтового насоса содержит диски и расположенные между ними лопасти с рабочей стороной, профилированной от входа до выхода по эпициклоиде, и с тыльной стороной, профилированной по логарифмической спирали. На рабочей стороне лопасти от входа до выхода выполнены продольные винтообразные канавки, соединенные с поперечной канавкой, которая выполнена на выходе с рабочей стороны лопасти. Использование изобретения позволяет повысить износостойкость насоса путем снижения интенсивного ударного воздействия твердых частиц на выходе рабочей стороны лопасти за счет преимущественного преобразования ударного воздействия твердых частиц на поверхность лопасти в скользящее перемещение в продольных винтообразных канавках на рабочей стороне лопасти. 2 ил.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям рабочих колес центробежных насосов.

Известно рабочее колесо центробежного насоса (см. а.с. 905515, МКИ F 04 D 29/24, Бюл. 6, 1982), содержащее диск и лопасти, выполненные в виде гуммированного каркаса, выполненного из резинотканевого материала.

Недостатком является невысокая износостойкость, обусловленная наличием напряженных зон по всей рабочей поверхности лопасти, образованных под ударным воздействием твердых частиц, что способствует разрушению каркаса из резинотканевого материала в случайно-вероятностных местах контакта с твердыми частицами.

Известно рабочее колесо центробежного грунтового насоса (см. а.с. 1435847, МКИ F 04 D 29/24, Бюл. 41, 1988), содержащее диски и расположенные между ними лопасти с рабочей, профилированной от входа до выхода по эпициклоиде и с тыльной, профилированной по логарифмической спирали сторонами.

Недостатком технического решения является недостаточная износостойкость насоса вследствие того, что даже наличие соответствующего профилирования рабочей и тыльной сторон лопасти с изменением угла входа и выхода не устраняет ударного повторного соударения твердых частиц с лопастью. Особенно в области выхода, что интенсифицирует разрушение лопасти в данной зоне контакта.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение износостойкости насоса путем снижения интенсивного ударного воздействия твердых частиц на выходе рабочей стороны лопасти за счет преимущественного преобразования ударного воздействия твердых частиц на поверхность лопасти в скользящее перемещение в продольных винтообразных канавках на рабочей стороне лопасти.

Технический результат достигается тем, что рабочее колесо центробежного грунтового насоса, содержащее диски и расположенные между ними лопасти с рабочей, профилированной от входа до выхода по эпициклоиде, и с тыльной, профилированной по логарифмической спирали, сторонами, при этом на рабочей стороне лопасти от входа до выхода выполнены продольные винтообразные канавки, соединенные с поперечной канавкой, которая выполнена на выходе с рабочей стороны лопасти.

На фиг.1 - изображено рабочее колесо, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Рабочее колесо центробежного насоса содержит диск 1 и лопасти 2, профилированные с рабочей стороны 3 по эпициклоиде и профилированные с тыльной стороны 4 по логарифмической спирали. При этом на рабочей стороне 3 выполнены продольные винтообразные канавки 5, соединенные с поперечной канавкой 6, выполненной на выходе лопасти 2.

Рабочее колесо центробежного грунтового насоса работает следующим образом.

При возникновении течения в рабочем колесе поток гидросмеси с твердыми частицами набегает на лопасть 2, перемещаясь между дисками 1, он растекается вдоль рабочей 3 и тыльной 4 сторон, профилированных соответственно по эпициклоиде и логарифмической спирали. Твердые частицы, соударяясь с рабочей стороной 3, на начальном участке не отскакивают от нее, а благодаря хорошей обтекаемости, эпициклоидного профиля и благоприятному перераспределению действующих на частицы гидросмеси сил потока с твердыми частицами прижимается к рабочей стороне 3. При этом под воздействием центробежных сил обеспечивается заполнение продольных винтообразных канавок 5 твердыми частицами, как обладающими большей массой по сравнению с соизмеримыми в объемном отношении частицами жидкости. Эффективная реализация данного процесса обеспечивается путем соответствующего выбора кривизны продольных винтообразных канавок 6. Основное требование к такому выбору заключается в том, чтобы в любой точке поверхности канавок 5 сумма отрывающих твердые частицы от последней кориолисовой силы и центробежной силы (возникающей из-за кривизны поверхности канавок 5) не превосходила величины центробежной силы, вызываемой вращением колеса.

Твердые частицы гидросмеси, соизмеримые с размером продольных винтообразных канавок 5, перемещаются к выходу лопасти 2 и поступают в поперечную канавку 6. Геометрия поверхности поперечной канавки 6 подстраивается под кривизну выхода тыльной стороны 4 так, что в месте они образуют непрерывно суживающийся к выходу лопасти 2 криволинейный серповидный профиль. При этом создаются предельно благоприятные условия для плавного слияния потоков в отводе после их схода со сторон 3 и 4. В результате наблюдается плавный сброс твердых частиц из поперечной канавки 6, т.е. устраняется срывное кромочное явление за лопастью 2 колеса. А, как известно из теории о турбулентных отрывных течениях, нестационарность процессов вихреобразования на стенке с плавной кривизной существенно ниже, чем на стенке с резким изломом.

Оригинальность технического решения заключается в том, что наличие продольных винтообразных канавок и поперечной канавки на рабочей профилированной по эпициклоиде стороне лопасти обеспечивает повышение износостойкости насоса, благодаря плавному слиянию потоков с рабочей и тыльной сторонами, что ликвидирует или существенно снижает срывные кромочные явления за лопастями колеса с уменьшением не только потерь в насосе, но и практического устранения, контактного разрушения рабочей стороны при соударении с твердыми частицами после отскока их от лопасти на входном участке и по мере движения к выходу. Кроме того, наблюдается повышение надежности работы насоса за счет снижения интенсивности вибрационных явлений, т.к. уменьшаются пульсации статического давления.

Формула изобретения

Рабочее колесо центробежного грунтового насоса, содержащее диски и расположенные между ними лопасти с рабочей профилированной от входа до выхода по эпициклоиде и с тыльной профилированной по логарифмической спирали сторонами, отличающееся тем, что на рабочей стороне лопасти от входа до выхода выполнены продольные винтообразные канавки, соединенные с поперечной канавкой, которая выполнена на выходе с рабочей стороны лопасти.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2