ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С РАБОЧИМ КОЛЕСОМ ЗАКРЫТОГО ТИПА Российский патент 2000 года по МПК F04D7/04 

Изобретение относится к области перемешивания материалов и их измельчения и одновременного перекачивания жидких сред.

Известен центробежный насос с рабочим колесом закрытого типа, в котором помимо корпуса, ротора установлен статор, выполненный в виде двух колец с расположенными между ними лопатками, жестко соединенными с кольцами, и образующие единую конструкцию. Назначение статора - увеличить КПД насоса и снизить шумы путем направления потока рабочей среды не только в радиальном, но и в осевом направлении. При этом не нарушается непрерывность потока (рабочей среды). Назначение рабочего насоса - перекачивание различных жидкостей.

Недостатком данного технического решения является невозможность применения его при измельчении твердых включений, находящихся в твердой среде, и интенсивного их смешения.

Техническая задача, решаемая изобретением, - измельчение крупных частиц за счет механического разрушения, гидравлического удара и кавитации, с одновременной интенсификацией перемешивания различных суспензий и перекачиванием жидких сред.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известный центробежный насос с рабочим колесом закрытого типа, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, рабочее колесо закрытого типа, выполненное в виде двух дисков, отстоящих на определенном расстоянии друг от друга с расположенными между ними лопатками, имеющими плавно-изогнутую форму, и образующие единую конструкцию рабочего колеса, служащего ротором, и статор в виде двух колец с расположенными между ними лопатками, жестко соединяющими кольца между собой с образованием единой конструкции статора, согласно изобретению, лопатки статора выполнены в виде прямой призмы, в основании которой лежит криволинейный четырехугольник, образованный тремя прямыми линиями и дугой окружности, вогнутой внутрь четырехугольника, а лопатки ротора выполнены в виде прямой призмы, в основании которой лежит криволинейный треугольник, образованный тремя дугами, одна из которых вогнута внутрь треугольника, при этом межлопаточные расстояния у ротора на выходе и у статора на входе равны, а ширина дуги лопатки ротора, прилегающей к статору, составляет не менее трехкратной величины межлопаточного расстояния статора на входе в него.

Введение в известную конструкцию центробежного насоса статора предложенной конструкции позволяет создать гидравлический удар и получать механические разрушения, для этого межлопаточные расстояния у статора и ротора в местах соприкосновения должны быть равны.

Для усиления явления кавитации и понижения давления в момент перекрытия канала статора ширина дуги лопатки ротора, прилегающей к статору, должна быть равна 3-кратной величине межлопаточного расстояния статора на входе в него, т.е. количество лопаток статора должно превышать количество лопаток ротора не менее чем вдвое.

В зависимости от назначения насоса (измельчение твердых материалов, смешение жидкостей) назначается скорость вращения ротора, расчетное количество лопаток в роторе и статоре, при этом наблюдается зависимость с увеличением числа оборотов и количества лопаток в роторе и особенно в статоре, повышается степень измельчения исходного продукта.

Данное техническое решение можно использовать на базе серийно выпускаемых центробежных насосов с рабочим колесом закрытого типа путем установки ротора и статора предложенной конструкции.

На фиг. 1 схематически показан разрез центробежного насоса; на фиг. 2 изображен фрагмент разреза ротора, где 1 - лопатки ротора, 2 - диски ротора, 3 - круговые кольца статора, 4 - лопатки статора, 5 - рабочая полость, 6 - корпус насоса.

Центробежный насос с рабочим колесом закрытого типа работает следующим образом.

Обрабатываемая среда (суспензия) захватывается лопатками 1 вращающегося рабочего колеса (ротора) 2 и отбрасывается к неподвижному кольцу (статору) 3 с закрепленными внутри него лопатками 4. При повороте рабочего колеса (ротора) 2 на величину межлопаточного расстояния статора поток обрабатываемой среды на своем пути встречает преграду в виде боковой стенки лопатки 4, установленной на неподвижном кольце статора. В результате образуется гидравлический удар, который частично разрушает слабые частицы, находящиеся в обрабатываемой среде. При дальнейшем повороте рабочего колеса (ротора) 2 на величину межлопаточного расстояния обрабатываемая жидкость за счет центробежной силы выбрасывается в полость статора, где уже создалось разрежение за счет того, что лопатка ротора, ширина которой равна 3-кратному размеру межлопаточного расстояния, перекрыла соседнюю полость статора, откуда обрабатываемая среда успела уже попасть в рабочую полость насоса 5. В щели статора за счет прерывания потока возникает сильная кавитация, в результате чего происходит интенсивное перемешивание и частичное разрушение частиц, находящихся в обрабатываемой среде. Лопатки ротора 1, выполненные из высокопрочной стали, проносясь с огромной скоростью мимо острых кромок лопаток статора 4, выполненных из того же материала, производят механическое разрушение как крупных, так и мелких частиц.

Использование данного насоса в области измельчения и перемешивания материалов позволит:
- ускорить в десятки раз технологический процесс при производстве известковых вяжущих и силикатных материалов;
- ускорить технологический процесс (роспуск) при производстве строительных материалов на основе глин (керамзит, кирпич);
- производить мокрый помол зерновых с введением различных компонентов для получения готовых кормосмесей.

Использование: в перемешивании материалов, их измельчении и одновременном перекачивании жидких сред. Сущность изобретения: центробежный насос содержит корпус, входной и выходной патрубки, статор и рабочее колесо закрытого типа, представляющее собой два диска, отстоящих на определенном расстоянии друг от друга с расположенными между ними лопатками, которые для создания статического напора выполнены в виде прямой призмы, в основании которой лежит криволинейный треугольник, образованный тремя дугами, одна из которых вогнута внутрь треугольника. Лопатки и диски составляют единую конструкцию рабочего колеса, служащего ротором. Насос снабжен статором, представляющим собой два круговых кольца с расположенными внутри лопатками, выполненными в виде прямой призмы, в основании которой лежит криволинейный четырехугольник, образованный тремя прямыми линиями и дугой окружности, вогнутой внутрь четырехугольника, составляющих единую конструкцию статора, при этом межлопаточное расстояние a ротора, прилегающего к статору, равно межлопаточному расстоянию b статора. Такое выполнение насоса ускоряет процесс измельчения твердых включений и интенсифицирует перемещение различных суспензий. 2 ил.

Центробежный насос с рабочим колесом закрытого типа, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, рабочее колесо закрытого типа, выполненное в виде двух дисков, отстоящих на определенном расстоянии друг от друга с расположенными между ними лопатками, имеющими плавно изогнутую форму, и образующие единую конструкцию рабочего колеса, служащего ротором, и статор в виде двух колец с расположенными между ними лопатками, жестко соединяющими кольца между собой с образованием единой конструкции статора, отличающийся тем, что лопатки статора выполнены в виде прямой призмы, в основании которой лежит криволинейный четырехугольник, образованный тремя прямыми линиями и дугой окружности, вогнутой внутрь четырехугольника, а лопатки ротора выполнены в виде прямой призмы, в основании которой лежит криволинейный треугольник, образованный тремя дугами, одна из которых вогнута внутрь треугольника, при этом межлопаточные расстояния у ротора на выходе и у статора на входе равны, а ширина дуги лопатки ротора, прилегающей к статору, составляет не менее трехкратной величины межлопаточного расстояния статора на входе в него.