ОСЕВИХРЕВОЙ НАСОС Российский патент 1994 года по МПК F04D3/00 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в энергетике, химической, авиационной и других отраслях промышленности и народного хозяйства для перекачки жидкостей и газожидкостных смесей, а также в качестве предвключенной ступени в центробежных насосах.

Известны осевые колеса с винтовой лопаткой постоянного шага - шнеки, применяемые в качестве предвключенных ступеней центробежных насосов для улучшения кавитационных характеристик.

Недостатком известных технических решений является низкий напор и пульсации давления, обусловленные обратным током жидкости на входе, возникающим на подачах менее 50%, и нестационарным развитием каверны на кавитационных режимах [1].

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является предвключенный насос, в корпусе которого над шнеком выполнена решетка лопаток противоположного по отношению к лопаткам шнека направления нарезки, причем лопатки установлены в корпусе таким образом, что их внутренние кромки размещены заподлицо с корпусом. Установка лопаток выполнена для снижения пульсации давления [2].

Недостатком данной конструкции является низкий напор, а также недостаточная эффективность снижения пульсации давления в проточной части.

Цель изобретения - повышение напора и исключение пульсации давления за счет повышения энергии потока перекачиваемой жидкости путем интенсификации обмена количеством движения основного и вихревого течения между шнеком и неподвижной решеткой.

Поставленная цель достигается тем, что в корпусе осевихревого насоса, соединенном с входным патрубком, на валу расположен шнек, охватываемый по наружному диаметру неподвижной решеткой с лопатками, причем максимальный диаметр лопаток неподвижной решетки совпадает с диаметром входного патрубка. Лопатки неподвижной решетки имеют направление нарезки, противоположное направлению нарезки лопаток шнека. Кольцевая площадь, занимаемая лопатками неподвижной решетки, в сечении, перпендикулярном оси вращения, составляет 0,5. . ..1 соответствующей площади лопаток шнека, а шаг лопаток шнека может быть равен или не равен шагу лопаток неподвижной решетки. Лопатки неподвижной решетки выполнены с постепенным переходом в осевое направление по всей высоте лопаток шнека и неподвижной решетки.

На фиг. 1 представлен насос, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка по D₁ на фиг. 1, где D₁ - внутренний диаметр неподвижной решетки.

Осевихревой насос состоит из цилиндрического корпуса 1, соединенного с входным патрубком 2, установленного в корпусе 1 вала 3 с закрепленным на нем шнеком 4 с лопатками 5 и неподвижной решетки 6, охватывающей шнек 4 и имеющей длину, равную или больше длины шнека 4. Лопатки 7 решетки 6 имеют направление нарезки, противоположное направлению нарезки лопаток 5 шнека 4. Участки 8 и 9 лопаток 7 решетки 6 выполнены с постепенным переходом в осевое направление. Диаметр D₂ входного патрубка выполнен не менее максимального диаметра D₃ лопаток 7. Отношение площади F_н.р., занятой лопатками 7 неподвижной решетки 6 в сечении, перпендикулярном оси вращения насоса, к площади F_ш, занятой лопатками 5 шнека 4, составляет F_н.р. ≈ 0,5...1 F_ш.

Осевихревой насос работает следующим образом.

Жидкость через входной патрубок 2 поступает в корпус 1 насоса на установленный на валу 3 шнек 4. Вследствие действия центробежных сил из шнека 4 с лопатками 5 жидкость попадает в неподвижную решетку 6, лопатки 7 которой выполнены с переходящими в осевое направление участками 8 и 9 и имеют направление нарезки, противоположное направлению нарезки лопаток 5 шнека 4. Перемещаясь между лопатками 7 неподвижной решетки 6 в сторону снижения давления, жидкость снова попадает в шнек 4, образуя тем самым сложное вихревое движение. В результате вихревого рабочего процесса, состоящего из обмена импульсами жидкости в шнеке 4 и неподвижной решетки 6, напор насоса повышается, причем в линейной зависимости от длины проточной части. Важнейшим соотношением, обеспечивающим эффективность вихревого рабочего процесса, является отношение кольцевой площади, занимаемой лопатками 7 неподвижной решетки 6 в сечении, перпендикулярном оси вращения, и соответствующей площади, занимаемой лопатками 5 шнека 4, равное F_н.р. ≈ 0,5...1 F_ш. Изменяя шаг лопаток 7 неподвижной решетки 6 при постоянном шаге лопаток 5 шнека 4, можно получить целую серию напорных характеристик, отличающихся друг от друга.

Обеспечение соотношения площадей, занимаемых лопатками неподвижной решетки и лопатками шнека, равного 0,5...1, а также выполнение диаметра входного патрубка не менее максимального диаметра лопаток неподвижной решетки позволяет увеличить напор насоса и исключить пульсации давления.

Кроме того, выполнение лопаток неподвижной решетки с возможностью охвата шнека и с постепенным переходом в осевое направление по всей высоте лопаток неподвижной решетки и шнека позволяет дополнительно повысить напор осевихревого насоса.

Использование: в энергетике, химической, авиационной и других отраслях промышленности и народного хозяйства для перекачки жидкостей и газожидкостных смесей, а также в качестве предвключенной ступени в центробежных насосах. Сущность изобретения: насос состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором установлены вал 3 с закрепленными на нем шнеком 4 и неподвижная решетка 6 с лопатками (Л), направление нарезки которых противоположно направлению нарезки Л шнека 4. Диаметром входного патрубка 2 выполнен не менее максимального диаметра Л решетки 6. Кольцевая площадь, занимаемая Л решетки 6 в сечении, перпендикулярном оси вращения, составляет 0,5 ... 1 соответствующей площади Л шнека 4. Шаг Л шнека 4 может быть равен или неравен шагу Л решетки 6. Такое выполнение насоса позволяет увеличить напор насоса и исключить пульсации давления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ОСЕВИХРЕВОЙ НАСОС, содержащий соединенный с входным патрубком корпус, в котором установлены вал с расположенным на нем шнеком и неподвижная решетка с лопатками противоположного направления нарезки по отношению к направлению нарезки лопаток шнека, отличающийся тем, что, с целью повышения напора и исключения пульсации давления, диаметр входного патрбука выполнен не меньше максимального диаметра лопаток неподвижной решетки, кольцевая площадь, занимаемая лопатками неподвижной решетки, в сечении, перпендикулярном оси вращения, составляет 0,5 - 1,0 соответствующей площади лопаток шнека, а шаг лопаток шнека равен или неравен шагу лопаток неподвижной решетки. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения закрутки потока, лопатки неподвижной решетки выполнены с возможностью охвата шнека и постепенным переходом в осевое направление.