Способ снижения кавитационного разрушения рабочих органов лопастного насоса Советский патент 1985 года по МПК F04D29/66 

Изобретение относится к гвдрбмашиностро ению и может быть использовано в центробежньи насосах для снижения кавитационного разрушения рабочих органов. Цель изобретения - повышение надежности при работе на недогрузочных режимах. На фиг. 1 изображен центробежный насос с предвключенным шнеком, продольный разрез; на фиг. 2 - графики линейных зависимостей относительной частоты вращения предвключенного осевого колеса п от относительной подачи Q / Qp двухвального шнеко-центробежного насоса при разных значениях углового коэффициента прямых К; на фиг. 3 - соответствующие каждой зависимости кривые изменения относительно виброускорения ы /и)р на проставке предвключенного осевого колеса также в функции от относительной подачи Q/Qp; на фиг. 4 - графики энергетических характеристик насоса. Способ может быть осуществлен в центро бежном насосе с предвклмченным шнеком. Центробежный насос содержит приводной вал 1, жестко закрепленное на приводном валу 1 центробежное колесо 2 и свободно установленный на приводному валу 1 перед центробежный колесом 2 предвключенный шнек 3. Приводом его является гидромуфта переменного заполнения, имеющая насосное колесо 4, жестко закрепленное на приводном валу I, и турбинное колесо 5, как и предвключенньш шнек 3, свободно установленное на вгшу 1. При этом турбинное колесо 5 и предвключеНный шиек 3 жестко соединены , чем обеспечивается передача крутящего моме та с приводного вала I насоса на преДвключ ный шнек 3. Полость 6 гидромуфты, в кото рой циркулирует рабочая жидкость, и полость 7, внутри которой расположена гидромуфта, соещшены соотвётстве1шо впусным 8 и выйускным 9 патрубками с источником заполнения и опорожнения, гидромуфты. Способ осуществляют .следующим образом При работе насоса на номинальном (расче ном) режиме частота вращения п турбинно го колеса 5 гидромуфты и, следовательно, жестко, соединенного с ним предвключенного шпека 3 меньще частоты вращения п насос ного колеса 4 гидромуфты и, следовательно враощюшегося с той же частотой центробежного колеса 2 на величину определяемую условием отсутствия кавитационного разруше Им предвключенного шнека 3. Если подача насоса, например, понижается, нагрузка на ишек 3, а вместе с ним на турбинное коле 5 гидромуфты возрастает, что приводит к 92 увеличению скольжения колеса 5 относительно колеса 4. С помощью патрубком 8 и 9 можно всегда обеспечить такую степень опорожнения полости 6 гидромуфты, при которой величина скольжения изменяется пропорционально изменению величины подачи. Так как щнек 3 жестко соединен с колесом 5, в результате прямопропорциональио изменению подачи Q изменяется частота вращения шнека Пу. Преимущество прямопропорциональной зависимости частоты вращения предвключенного шовека 3 от подачи иллюстрируется графиками (фиг 2-4). На фиг. 2 изображено изменение относительной частоты вращения предвключенного шнека 3 в зависимости от относительной величины пойачи, где частота вращения и подача отнесения к их расчетным (номиналы1ым) режимам, линейные зависимости а, б, в, г,д соответствуют коэффициентам пропорциональности 0; 0,25; 0,6; 0,75 и 1. Графики, изображенные на фиг. 3, иллюстрируют наибольшее снижение уровня вибрации рабочих органов насоса при измеиении частоты вращения пшека прямо пропорционально изменению подачи, так как кривая д соответствует изменению с коэффициентом пропорциональности равным 1. Графики на фиг. 4 иллюстрируют повышение энергетических характеристик на недогрузочных режимах насосов, где сплошная линия обозначает характеристики насоса с неизменной частотой вращения шнека, а пунктирная линияхарактеристики насоса с частотой вращения шнека прямо пропорциональной величине подачи. Улучшение энергетических характеристик объясняется уменьшением потерь в предвклю- ченном колесе благодаря подобному изменению треугольников скоростей на входе, т. е. благодаря расчетным условиям течения в предвключенном колесе при его работе на нерасчетных режимах работы насоса. Такое возможно лишь при прямо пропорциональном законе изменения, поэтому полученный при испытаниях опытного двухвальиого насоса результат - повышение КПД, а также уменьшение величины кавитационного запаса и крутизны напорной характеристики, имеет общий характер независимо от конкретных значений подачи и частоты вращения, а также формы передвключенного колеса. Это подтвердили данные испытаний опытного двухвального насоса с другими передвклн ченными колесами, отличающимися по своим геометрическим характеристикам (тип лопасти, угол установки ее на входе, кривизна средней

линии профиля лопасти, густота решетки и т. д.) от характеристик предвключенного осевого колеса, данные испытаний которого совместно с центробежным колесом (оно неизменно и вращается с постоянной частотой вращения 2930 об/мин) представлены на фиг. 2-4. Для всех предвключенных колес

П572794

(число их модификаций около 10) приv

изменении частоты вращения пропорционально подаче насоса О зарегистрировано существенное сниженме интенсивности кавитационного 5 разрушен11Я пря работе насоса на недогрузовных режимах, уменьщение д h р на этих режимах,. а значит, и улучщение кавитационных качеств. .

СПОСОБ СНИЖЕНИЯ КАВИТАЦИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ РАБОЧИЙ ОРГАНОВ ЛОПАСТНОГО НАСОСА с предаключенньш шнеком путем изменения частоты врашеяня последнего при измененни подачи насоса, о тлнчаюшнйся тем, что, с целью повышения надежности при работе нвсоса на недогрузочных режимах, частоту вратення шнека изменяют прямо пропорционально подаче насоса.

Ю9

50 SO7080SO100

OmMOtumejtAHOJt noffofo ffitf;t,%

Фие2

Sff70 090

Н/Ир Н/Нр

у

WO

no9ava Q/Qp,%