Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса Российский патент 2018 года по МПК F04D29/44 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям направляющих аппаратов центробежных насосов.

Известен направляющий аппарат центробежного скважинного многоступенчатого насоса, содержащий верхний и нижний диски со сквозным осевым отверстием в каждом, ребра, формирующие направляющие каналы, кольцевой корпусный элемент и торцевой вкладыш, нижний диск с ребрами, кольцевой корпусный элемент с верхним диском и торцевой вкладыш выполнены в виде трех отдельных деталей, причем торцевой вкладыш прилегает к нижней поверхности верхнего диска, каждое ребро выполнено непрерывно переходящим с верхней на боковую и далее - на нижнюю части нижнего диска, а направляющие каналы формируют параболические линии тока жидкости (см. свидетельство на полезную модель RU №35392, кл. F04D 29/44, опубл. 10.01.2004).

Однако данный направляющий аппарат имеет сравнительно сложную конструкцию, что сужает область его использования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса, содержащий диск с выполненными с одной стороны диска направляющими лопатками и выполненными с другой стороны диска обратными лопатками, причем каждая направляющая лопатка сопряжена по торцу диска с соответствующей ей направляющей лопаткой с образованием на одной стороне диска направляющих каналов и обратных каналов с другой стороны диска, сообщенных между собой(см. патент на изобретение RU №2220330, кл. F04D 29/44, опубл. 27.12.2003).

Данная конструкция направляющего аппарата позволяет снизить вибрацию, уменьшить габариты и упростить изготовление направляющего аппарата. Однако данная конструкция не позволяет снизить гидравлическое сопротивления проточной части до требуемой величины.

Технической проблемой, решаемой в данном изобретении, является устранение или снижение выявленных выше недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность снизить гидравлическое сопротивление в проточной части направляющего аппарата.

Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса содержит диск с выполненными с одной стороны диска направляющими лопатками и выполненными с другой стороны диска обратными лопатками, причем каждая направляющая лопатка сопряжена по внешнему диаметру диска с соответствующей ей обратной лопаткой с образованием на одной стороне диска направляющих каналов и обратных каналов с другой стороны диска, сообщенных между собой, входные кромки направляющих лопаток расположены вдоль окружности с образованием входных сечений направляющих каналов, охватывающих с зазором выходные сечения каналов, образованных лопатками рабочего колеса центробежного насоса, причем в поперечном сечении профиль направляющих лопаток выполнен с входным, средним и выходным участками, входной участок направляющих лопаток выполнен под острым углом к касательной окружности, вдоль которой расположены входные кромки направляющих лопаток, в поперечном сечении входная кромка каждой направляющей лопатки образована дугой окружности, сопряженной с прямыми линиями, образующими входной участок вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток и выполнены под углом друг к другу с образованием увеличивающегося по толщине от входной кромки входного участка направляющих лопаток, причем прямая линия, образующая выпуклую сторону направляющих лопаток составляет с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки направляющих лопаток, угол α, составляющий от 97° до 98°, средний участок вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток образован дугами окружности, причем радиус дуги окружности, образующей средний участок выпуклой стороны направляющих лопаток, в 1,7-1,8 раза меньше радиуса дуги окружности, образующей средний участок вогнутой стороны направляющих лопаток, а выходной участок вогнутой стороны направляющих лопаток образован прямой линией, образующей с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки направляющих лопаток, угол β, составляющий от 58° до 59°, прямая линия входного участка выпуклой стороны направляющей лопатки составляет с прямой линией выходного участка вогнутой стороны соседней направляющей лопатки угол γ, составляющий от 6° до 7°, с образованием расширяющегося по ходу потока рабочей среды участка направляющего канала, выходные кромки обратных лопаток расположены вдоль окружности с образованием выходных сечений обратных каналов, причем в поперечном сечении выходная кромка каждой обратной лопатки образована дугой окружности, сопряженной с дугами окружности, образующими выходные и входные участки вогнутой и выпуклой сторон обратных лопаток, радиус дуги окружности, образующей выходной участок выпуклой стороны обратных лопаток, в 2,6-2,7 раза больше радиуса дуги окружности, образующей входной участок выпуклой стороны обратных лопаток, направляющий аппарат выполнен в виде единой детали с шестью равномерно расположенными по окружности направляющими и обратными лопатками, а радиусы, проходящие через входную и выходную кромки каждой обратной лопатки, образуют угол λ, составляющий от 110° до 112°.

В ходе проведенного исследования было выявлено, что представляется возможным оптимизировать проточную часть направляющего аппарата путем обеспечения более плавного преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления, что достигается формированием проточной части с меньшими местными гидравлическими потерями, что позволяет при формировании проточной части описанным выше образом направлять поток перекачиваемой рабочей среды с требуемыми скоростью и давлением.

На фиг. 1 представлен вид на направляющий аппарат со стороны направляющих лопаток.

На фиг. 2 представлен разрез А-А по фиг. 1

На фиг. 3 представлен вид на направляющий аппарат со стороны обратных лопаток.

Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса содержит диск 1 с выполненными с одной стороны диска 1 направляющими лопатками 2 и выполненными с другой стороны диска 1 обратными лопатками 3.

Каждая направляющая лопатка 2 сопряжена по внешнему диаметру диска 1 с соответствующей ей обратной лопаткой 3 с образованием на одной стороне диска 1 направляющих каналов 4 и обратных каналов 5 с другой стороны диска 1, сообщенных между собой.

Входные кромки 6 направляющих лопаток 2 расположены вдоль окружности с образованием входных сечений направляющих каналов 4, охватывающих с зазором выходные сечения каналов, образованных лопатками рабочего колеса (не показаны на чертеже) центробежного насоса.

В поперечном сечении профиль направляющих лопаток 2 выполнен с входным, средним и выходным участками.

Входной участок направляющих лопаток 2 выполнен под острым углом к касательной окружности, вдоль которой расположены входные кромки 6 направляющих лопаток 2.

В поперечном сечении входная кромка 6 каждой направляющей лопатки 2 образована дугой окружности, сопряженной с прямыми линиями 7 и 8, образующими входной участок выпуклой и вогнутой сторон направляющих лопаток 2 и выполнены под углом друг к другу с образованием увеличивающегося по толщине от входной кромки 6 входного участка направляющих лопаток 2. Прямая линия 7, образующая выпуклую стороны направляющих лопаток 2, составляет с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки 6 направляющих лопаток 2, угол α, составляющий от 97° до 98°,

Средний участок вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток 2 образован дугами окружности, причем радиус R1 дуги окружности, образующей средний участок выпуклой стороны направляющих лопаток 2, в 1,7-1,8 раза меньше радиуса R2 дуги окружности, образующей средний участок вогнутой стороны направляющих лопаток 2.

Выходной участок вогнутой стороны направляющих лопаток 2 образован прямой линией 9, образующей с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки 6 направляющих лопаток 2, угол β, составляющий от 58° до 59°, а прямая линия 7 входного участка выпуклой стороны направляющей лопатки 2 составляет с прямой линией 9 выходного участка вогнутой стороны соседней направляющей лопатки 2 угол γ, составляющий от 6° до 7°, с образованием расширяющегося по ходу потока рабочей среды участка направляющего канала 4.

Выходные кромки 10 обратных лопаток 3 расположены вдоль окружности с образованием выходных сечений обратных каналов 5. В поперечном сечении выходная кромка 10 каждой обратной лопатки 3 образована дугой окружности, сопряженной с дугами окружности, образующими выходные и входные участки вогнутой и выпуклой сторон обратных лопаток 3. Радиус R3 дуги окружности, образующей выходной участок выпуклой стороны обратных лопаток 3, в 2,6-2,7 раза больше радиуса R4 дуги окружности, образующей входной участок выпуклой стороны обратных лопаток 3.

Направляющий аппарат выполнен в виде единой детали с шестью равномерно расположенными по окружности направляющими 2 и обратными 3 лопатками, а радиусы, проходящие через входную и выходную 10 кромки каждой обратной лопатки 3, образуют угол λ, составляющий от 110° до 112°.

Во время работы центробежного насоса перекачиваемая рабочая среда поступает от рабочего колеса в направляюще каналы 4, образованные направляющими лопатками 2, а затем в обратные каналы 5, образованные обратными лопатками 3 направляющего аппарата. В каналах 4 и 5 направляющего аппарата кинетическая энергия жидкости частично преобразуется в потенциальную энергию давления, что позволяет при совместной работе рабочего колеса и направляющего аппарата создать требуемый напор ступени центробежного насоса и формировать на выходе из направляющего аппарата и входе в рабочее колесо следующей ступени поток жидкой среды с требуемыми давлением и скоростью и под оптимальным углом закрутки потока рабочей среды, что в конечном итоге позволяет повысить КПД центробежного насоса.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям направляющих аппаратов (НА) многоступенчатых центробежных насосов. НА содержит диск с выполненными с одной стороны диска направляющими лопатками (НЛ) и выполненными с другой стороны диска обратными лопатками (ОЛ). Каждая НЛ сопряжена по внешнему диаметру диска с соответствующей ей ОЛ с образованием по разные стороны диска направляющих и обратных каналов, сообщенных между собой. Входные кромки НЛ расположены вдоль окружности с образованием входных сечений направляющих каналов, охватывающих с зазором выходные сечения каналов, образованных лопатками рабочего колеса насоса. В поперечном сечении профиль НЛ выполнен с входным, средним и выходным участками. Входной участок НЛ выполнен под острым углом к касательной окружности, вдоль которой расположены входные кромки НЛ. В поперечном сечении входная кромка каждой НЛ образована дугой окружности, сопряженной с прямыми линиями, образующими входной участок вогнутой и выпуклой сторон НЛ и выполнены под углом друг к другу с образованием увеличивающегося по толщине от входной кромки входного участка НЛ. Прямая линия, образующая выпуклую сторону НЛ, составляет с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки НЛ, угол α. Средний участок вогнутой и выпуклой сторон НЛ образован дугами окружности. Радиус дуги окружности, образующей средний участок выпуклой стороны НЛ, меньше радиуса дуги окружности, образующей средний участок вогнутой стороны НЛ. Выходной участок вогнутой стороны НЛ образован прямой линией, образующей с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки НЛ, угол β. Прямая линия входного участка выпуклой стороны НЛ составляет с прямой линией выходного участка вогнутой стороны соседней НЛ угол γ, с образованием расширяющегося по ходу потока рабочей среды участка направляющего канала. Выходные кромки ОЛ расположены вдоль окружности с образованием выходных сечений обратных каналов. В поперечном сечении выходная кромка каждой ОЛ образована дугой окружности, сопряженной с дугами окружности, образующими выходные и входные участки вогнутой и выпуклой сторон ОЛ. Радиус дуги окружности, образующей выходной участок выпуклой стороны ОЛ, больше радиуса дуги окружности, образующей входной участок выпуклой стороны ОЛ. НА выполнен в виде единой детали с шестью равномерно расположенными по окружности НЛ и ОЛ. Радиусы, проходящие через входную и выходную кромки каждой ОЛ, образуют угол λ. Изобретение направлено на снижение гидравлического сопротивления в проточной части НА. 3 ил.

Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса, содержащий диск с выполненными с одной стороны диска направляющими лопатками и выполненными с другой стороны диска обратными лопатками, причем каждая направляющая лопатка сопряжена по внешнему диаметру диска с соответствующей ей обратной лопаткой с образованием на одной стороне диска направляющих каналов и обратных каналов с другой стороны диска, сообщенных между собой, отличающийся тем, что входные кромки направляющих лопаток расположены вдоль окружности с образованием входных сечений направляющих каналов, охватывающих с зазором выходные сечения каналов, образованных лопатками рабочего колеса центробежного насоса, причем в поперечном сечении профиль направляющих лопаток выполнен с входным, средним и выходным участками, входной участок направляющих лопаток выполнен под острым углом к касательной окружности, вдоль которой расположены входные кромки направляющих лопаток, в поперечном сечении входная кромка каждой направляющей лопатки образована дугой окружности, сопряженной с прямыми линиями, образующими входной участок вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток, и выполнены под углом друг к другу с образованием увеличивающегося по толщине от входной кромки входного участка направляющих лопаток, причем прямая линия, образующая выпуклую сторону направляющих лопаток, составляет с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки направляющих лопаток, угол α, составляющий от 97° до 98°, средний участок вогнутой и выпуклой сторон направляющих лопаток образован дугами окружности, причем радиус дуги окружности, образующей средний участок выпуклой стороны направляющих лопаток, в 1,7-1,8 раза меньше радиуса дуги окружности, образующей средний участок вогнутой стороны направляющих лопаток, а выходной участок вогнутой стороны направляющих лопаток образован прямой линией, образующей с радиусом окружности, вдоль которой расположены входные кромки направляющих лопаток, угол β, составляющий от 58° до 59°, прямая линия входного участка выпуклой стороны направляющей лопатки составляет с прямой линией выходного участка вогнутой стороны соседней направляющей лопатки угол γ, составляющий от 6° до 7°, с образованием расширяющегося по ходу потока рабочей среды участка направляющего канала, выходные кромки обратных лопаток расположены вдоль окружности с образованием выходных сечений обратных каналов, причем в поперечном сечении выходная кромка каждой обратной лопатки образована дугой окружности, сопряженной с дугами окружности, образующими выходные и входные участки вогнутой и выпуклой сторон обратных лопаток, радиус дуги окружности, образующей выходной участок выпуклой стороны обратных лопаток, в 2,6-2,7 раза больше радиуса дуги окружности, образующей входной участок выпуклой стороны обратных лопаток, направляющий аппарат выполнен в виде единой детали с шестью равномерно расположенными по окружности направляющими и обратными лопатками, а радиусы, проходящие через входную и выходную кромки каждой обратной лопатки, образуют угол λ, составляющий от 110° до 112°.