СВОБОДНОВИХРЕВОЙ НАСОС Российский патент 1996 года по МПК F04D7/04 

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для регулирования подачи насоса.

Известен свободно-вихревой насос, содержащий корпус со всасывающим и нагнетательных устройствами в виде патрубков, подключенных к вихревой камере, ограниченной передней и задней стенками корпуса, в последней из которых выполнено углубление с размещенным в нем рабочим колесом, снабженного ступицей, а передняя стенка в центральной части снабжена полым профилированным насадком, сообщенным с входным патрубком (1). За счет повышения эффективности преобразования энергии при уменьшении объема перекачиваемой среды, подвергаемой закрутке, такая конструкция насоса позволяет повысить КПД и напор насоса.

Однако указанная конструкция не обеспечивает регулирование подачи насоса в зависимости от потребности внешней сети.

Известна также конструкция свободно-вихревого насоса, содержащая корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, подключенными к вихревой камере, ограниченной передней и задней стенками корпуса, в последней из которых выполнено углубление с размещенным в нем рабочим колесом, а передняя стенка установлена с возможностью осевого перемещения (2). В конструкции насоса предусмотрено регулирование подачи за счет изменения ширины вихревой камеры.

Однако отклонение ширины вихревой камеры от оптимальной приводит к снижению КПД насоса, так как уменьшается его эффективность на нерасчетных режимах, связанная изменением объема перекачиваемой жидкости, подвергаемой закрутке.

Изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности насоса при регулировании подачи за счет использования регулируемого радиального входного канала всасывающего устройства.

Технический результат достигается за счет того, что профилированный насадок выполнен в виде тела вращения с непроницаемой поверхностью, центральная часть которого размещена внутри корпуса, а периферийная установлена с осевым зазором относительно наружной поверхности корпуса с образованием регулируемого радиального входного канала всасывающего устройства. Возможность осевого перемещения насадка способствует образованию регулируемого радиального канала всасывающего устройства. Конструкция насоса предусматривает частичное расположение насадка в ступице рабочего колеса. Такие конструктивные особенности расширяют функциональные возможности свободно-вихревого насоса и повышают его эффективность на нерасчетных режимах, так как вихревая камера в этом случае остается неизменной, а перекачиваемая среда по радиальному каналу всасывающего устройства непосредственно попадает в активную зону камеры. Такая организация подвода жидкой среды способствует лучшему энергообмену и стабилизации закрученного потока в вихревой камере.

Рабочий поток жидкости, проходя через радиальный входной канал всасывающего устройства, уже перед вихревой камерой обладает определенным запасом кинетической энергии, и благодаря профилированной поверхности насадка, попадает в вихревую камеру с подкруткой. Использование вихревой камеры с тороидальной поверхностью постоянного сечения по окружности, в которой расположены лопатки рабочего колеса, создается условие, когда перекачиваемая среда претерпевает наименьшие деформации. Механическая энергия вращения рабочего колеса преобразуется в кинематическую энергию вращения перекачиваемой жидкости только в периферийной области вихревой камеры, и закрутке таким образом подвергается меньший объем жидкости, так как применение насадка предотвращает распространение вихревого шнура как в центральную часть вихревой камеры, так и в полость входного патрубка. Осевое перемещение профилированного насадка относительно наружной поверхности корпуса способствует изменению площади проходного сечения радиального канала, представляющего входное устройство, и регулированию расхода перекачиваемой жидкой среды, которая затем подвергается интенсивной закрутке в вихревой камере. Для предотвращения образования осевого зазора между ступицей рабочего колеса и профилированным насадком при перемещении последнего насадок частично расположен в ступице рабочего колеса, центральная часть которой снабжена цилиндрической полостью. Такое конструктивное решение позволяет предотвратить возникновение осевого зазора между насадком и ступицей рабочего колеса и ликвидировать образование паразитного объема вихревой камеры в центральной ее части. При этом профилированный насадок выполнен в виде тела вращения с непроницаемой поверхностью, что способствует более плавному регулированию подачи насоса.

На чертеже представлен схематично продольный разрез свободно-вихревого насоса с радиальным всасывающим устройством.

Свободно-вихревой насос содержит корпус 1 с радиальным входным устройством 2 и вихревой камерой 3 и установленное в корпусе 1 рабочее колесо 4 с лопатками 5, ступица 6 которого закреплена на валу 7. Насос снабжен полым профилированным насадком 8, установленным в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и контроля ее положения с образованием входного радиального канала 9 посредством втулок 10 и болтов 11. Насос снабжен нагнетательным устройством в виде патрубка 12.

Свободно-вихревой насос работает следующим образом.

В результате разрежения, создаваемого развитым полем центробежных сил, обусловленных интенсивной закруткой лопатками 5 рабочего колеса 4 перекачиваемой жидкой среды в вихревой камере 3, поток жидкости проходит через всасывающее устройство 2 и радиальный канал 9. Увлекаемый вихревым течением в камеру 3 поток жидкой среды после интенсивной закрутки отбрасывается в выходной патрубок 12.

Изменение положения и фиксация подвижного профилированного насадка 8 при помощи втулок 10 и болтов 11 приводит к изменению ширины осевого зазора между наружной поверхностью корпуса 1 и внутренней поверхностью профилированного насадка 8, что обуславливает изменение площади входного радиального канала 9 и изменение подачи насоса.

Регулирование ширины осевого зазора и площади проходного сечения радиального канала 9 при помощи набора съемных втулок 10 различной длины позволяет производить контроль промежуточных установок профилированного насадка 8 и обеспечивать требуемый расход перекачиваемой жидкой среды в соответствии с параметрами внешней сети. При этом внутренняя поверхность насадка образована радиусом, идентичным радиусу образования полости вихревой камеры и лопаточных каналов рабочего колеса.

Использование: в насосостроении для регулирования подачи свободно-вихревого насоса за счет использования радиального всасывающего устройства с регулируемой площадью проходного сечения. Сущность изобретения: профилированный насадок 8 всасывающего устройства 2 свободно-вихревого насоса выполнен в виде тела вращения с непроницаемой поверхностью. Центральная часть насадка 8 размещена в корпусе 1, а периферийная - снаружи корпуса 1. Перемещение насадка 8 в осевом направлении относительно корпуса 1 насоса способствует образованию регулируемого радиального канала 9 всасывающего устройства 2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Свободновихревой насос, содержащий корпус со всасывающим и нагнетательным устройствами, подключенными к вихревой камере, ограниченной передней и задней стенками корпуса, в последней из которых выполнено углубление с размещенным в нем рабочим колесом со ступицей, при этом входной канал всасывающего устройства образован посредством полого профилированного насадка, установленного с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, отличающийся тем, что насадок выполнен в виде тела вращения с непроницаемой поверхностью, центральная часть которого размещена внутри корпуса, а периферийная установлена с осевым зазором относительно наружной поверхности корпуса с образованием регулируемого радиального входного канала всасывающего устройства. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что в центральной части ступицы колеса выполнена цилиндрическая полость и центральная часть насадка частично расположена в ступице рабочего колеса.