РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА Российский патент 2000 года по МПК F04D29/22 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в конструкциях насосов для перекачки жидкостей.

Известно цельнолитое рабочее колесо центробежного насоса с лопастями, поверхности двоякой кривизны которых обеспечивают снижение гидродинамических потерь (Ломакин А. А.Центробежные и осевые насосы. Москва. Машиностроение, 1966, с. 98-99). Недостатками такого колеса, в особенности в малогабаритных насосах, являются пониженная экономичность вследствие повышенной толщины лопастей и невысокой чистоты поверхностей, обусловленных литейными ограничениями, а также невозможность использования более прочных материалов в местах наибольшего коррозионно-абразивного износа колес - входных и выходных частей лопастей.

Указанного недостатка лишено рабочее колесо центробежного насоса по авторскому свидетельству СССР N 802636, кл. F 04 D 29/22, 07.02.81. Однако и это колесо обладает рядом недостатков. К ним относятся повышенная трудоемкость изготовления из-за дополнительных операций приварки лопастей к кольцам и затрат на изготовление дополнительных деталей-колец, а также из-за необходимости зачистки швов после сварки. Кроме того, вынужденное стеснение потока из-за увеличенной толщины лопастей с отверстиями для соединительных болтов повышает гидродинамические потери.

Известно также рабочее колесо центробежного насоса, содержащее пространственные лопасти и диски, жестко соединенные между собой с помощью хвостовиков лопастей, входящих в тела дисков (заявка ЕПВ N 0715081, кл. F 04 D 29/28, 05.06.96).

Данная конструкция является наиболее близкой к изобретению по решаемой задаче и достигаемому техническому результату. Однако она также имеет ряд несовершенств, а именно: выполнение лопастей цилиндрическими, цилиндрических хвостовиков с У-образными вырезами в торцах для расклепывания, а ведущего диска плоским.

Простая цилиндрическая форма лопастей и хвостовиков, обусловленная технологией изготовления, снижает экономичность центробежной машины из-за повышенных гидродинамических потерь.

Кроме того, технология изготовления склепанного рабочего колеса с цилиндрическими лопастями и хвостовиком непригодна для изготовления рабочих колес с пространственными лопастями. Цилиндрическая форма хвостовиков при появлении зазора между ними и дисками во время эксплуатации вызывает отделение дисков от лопастей, что приводит к снижению надежности конструкции.

Таким образом, указанное несовершенство известной конструкции приводит к снижению надежности и экономичности насоса в целом при повышенных гидродинамических потерях.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности и экономичности насоса в целом при снижении гидродинамических потерь. Этот технический результат достигается тем, что в рабочем колесе центробежного насоса, содержащем пространственные рабочие лопасти и диски, жестко соединенные между собой с помощью хвостовиков лопастей, входящих в тела дисков, хвостовики выполнены в форме ласточника хвоста, а их поверхности - в виде линейчатых поверхностей, образованных скрещивающимися и пересекающимися вне лопастей прямыми.

При этом для сохранения хвостовиков при заливки горячим расплавом пространственные рабочие лопасти с хвостовиками выполнены из материала, имеющего более высокую температуру плавления, чем материал остальных частей рабочего колеса.

Предлагаемое рабочее колесо имеет следующие преимущества:
- большую жесткость и надежность конструкции из-за неразборности соединения лопастей и дисков, даже при частичных повреждениях,
- технологичность и меньшую трудоемкость изготовления вследствие исключения операций подготовки, расклепывания, сварки (в особенности внутри каналов) и зачистки швов,
- малые гидродинамические потери из-за возможности получения высокого класса обтекаемых пространственных поверхностей, отсутствия сварных швов, уступов и зазоров в проточной части колеса.

На чертеже изображено рабочее колесо центробежного насоса, продольный разрез.

Колесо содержит пространственные рабочие лопасти 1 из листового материала с хвостовиками 2 (необтекаемыми частями лопастей, примыкающими к боковым краям) в форме ласточкина хвоста, поверхности которых представляют собой части линейчатых поверхностей, образованных скрещивающимися или пересекающими прямыми. Хвостовики 2 утоплены в тела покрывного и ведущего дисков 3, 4 без зазоров, жестко соединяя лопасти 1 и диски 3, 4 между собой и образуя неразборную конструкцию колеса.

При работе такого рабочего колеса в составе центробежного насоса рабочие лопасти 1 захватывают жидкость и выбрасывают в отвод (на чертеже не показан). Гладкие рабочие поверхности, отсутствие сварных швов и уступов, пространственная форма тонких лопастей 1 обеспечивают малые гидродинамические потери и высокую экономичность насоса. При эксплуатации насоса вследствие наличия в жидкости взвешенных твердых частиц, местной кавитации и химической активности жидкости со временем возникают износ и коррозия обтекаемых поверхностей. Однако пространственная форма поверхностей хвостовиков 2 и их форма в виде ласточкина хвоста препятствуют разъединению лопастей 1 и дисков 3, 4 даже при существенных повреждениях и зазорах. Вместе с тем, общие линейчатые поверхности хвостовиков 2 и лопастей 1 позволяют формирование их на более дешевом гибочном оборудовании по сравнению с оборудованием для штамповки с вытяжкой деталей произвольной формы.

По описанному выше конструктивному решению в традиционном литейном производстве в обычной форме было отлито рабочее колесо. Единый стержень рабочих каналов колеса с выступающими хвостовиками лопастей изготавливался отдельно. Лопасти с хвостовиками вырубались из листа, имеющего более высокую температуру плавления, чем остальные части рабочего колеса, и получали пространственную форму на гибочном оборудовании. Трудоемкость изготовления была близка к трудоемкости цельнолитого колеса и существенно ниже трудоемкости изготовления сварного или склепанного колеса вследствие исключения операций склепывания, подготовки, сварки, зачистки и контроля швов. Изготовленное рабочее колесо прошло промышленные испытания в составе серийного насосного агрегата К80-65-160C в тепловой сети MГП "Мостеплоэнерго". Установка предложенного колеса вместо серийного обеспечила согласно акту испытаний 15-процентную экономию энергии. Учитывая широкую распространенность этого типа насоса в коммунальном хозяйстве, использование такого рабочего колеса в новых насосах и при ремонте старых обеспечивает большое энергосбережение в городских системах жизнеобеспечения.

Изобретение относится к гидромашиностроению. Рабочее колесо центробежного насоса содержит диски и пространственные рабочие лопасти, жестко соединенные между собой с помощью хвостовиков лопастей, входящих в тело дисков. Поверхности пространственных рабочих лопастей и хвостовиков выполнены в виде линейчатых поверхностей, образованных скрещивающимися и пересекающимися вне лопастей прямыми, а хвостовики выполнены в форме ласточкина хвоста. Эти хвостовики заливаются горячим расплавом, образующим диски при отливке рабочих колес, образуя соединение, обеспечивающее неразборность даже при местных повреждениях колеса. Предпочтительно, чтобы температура плавления материала лопастей была выше температуры плавления материала дисков рабочего колеса. Использование изобретения позволяет повысить надежность и экономичность насоса за счет снижения гидродинамических потерь. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Рабочее колесо центробежного насоса, содержащее пространственные лопасти и диски, жестко соединенные между собой с помощью хвостовиков лопастей, входящих в тела дисков, отличающееся тем, что хвостовики выполнены в форме ласточкина хвоста, а их поверхности - в виде линейчатых поверхностей, образованных скрещивающимися и пересекающимися вне лопастей прямыми. 2. Рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что пространственные рабочие лопасти с хвостовиками выполнены из материала, имеющего более высокую температуру плавления, чем материал остальных частей рабочего колеса.