Центробежный насос Советский патент 1985 года по МПК F04D29/66 F04D9/06 

а:

00

1

4. : 1 Изобретение относится к насосостроению, касается конструкции ueHt робежного насоса и направлено на по вышение его антикавитационных качеств. Известен центробежный насос, со держащий корпус с установленным в нем рабочим колесом и всасывающим и нагнетательным патрубками, и эжекто с активным соплом, сообще зным магис тралью с нагнетательным патрубком, пассивным соплом и выходным каналом сообщенным со всасывающим патрубком Недостатком конструкции этого на соса является его низкий КПД, связа ньм с тем, что весь расход рабочей среды проходит через эжектор, включенный последовательно с основным насосом. КПД эжектора очень низкий (0,2-0,5) ,В результате это приводит к резкому снижению суммарного КПД насос Наиболее близким техническим решением является центробежный насос, содержащий корпус, рабочее колесо, нагнетательный и всасыва оищй патрубки, в последнем из которых вы полнена кольцевая коническая щель, ориент1 рованная в направлении рабочего колеса, со средством peryjnipoB ки ее проходного сечения и коллекто сообщенный с нагнетательным патрубком и кольцевой щелью L2j . Недостатками известного насоса являются низкие КПД и антикавитационные качества. Цель изобретения - повышение КПД и антикавитационных качеств путем увеличения объемной прочности перекачиваемой среды. Указанная цель достигается тем, что центробежн 11й насос, содерлшщий корпус, рабочее колесо, нагнетательный и всасывающий патрубки, в последнем из которых выполнена коль цевая коническая щель, ориентирован ная в направлении рабочего колеса, со средством регулировки ее проходного сечения и коллектор, сообщенны с нагнетательным патрубком и кольцевой щелью, снабжен емкостью с рас твором высокомолекулярного вещества, эжектором с выходньм каналом, активным и пассивньм соплами и запорно-регулирующим органом, при этом емкость сообщена с пассивным соплом эжектора, активное сопло при помощи запорно-регулирующего орга92на с нагнетательным патрубком, а выходной канал эжектора - с коллектором. На чертеже изображен центробежный Hacfoc, продольный разрез. Центробежный насос содержит корпус 1, рабочее колесо 2, нагнетательный 3 и всасывающий 4 патрубки, в последнем из которых выполнена кольцевал коническая щель 5, ориентированная в направлении рабочего колеса 2., со средством регулировки ее прог ходного сечения и коллектор 6, соободенный с нагнетательным патрубком 3 . ;и кольцевой щелью 5. Насос снабжен емкостью 7 с раствором высокомолекулярного вещества, эжектором с выходным каналом 8, активным 9 и пассивным 10 соплами и запорно-регулирующим органом 11, при этом емкость 7 сообщена с пассивным соплом 10, активное сопло 9 посредством запорнорегулирующего органа 11 - с нагнетательным патрубком 3, а выходной канал 8 эжектора - с коллектором 6. Активное сопло 9 сообщено с нагнетательньп патрубком 3 с помощью трубопровода 12, на котором и установлен запорно-регулирующий орган 1 1 . Всасывающий патрубок 4 выполнен разъемным, состоящим из двух цилиндров 13 и 14 с коническими поверхностями 15 и 16,образующими кольцевую щель 5, при этом коллектор 6 образован 17 с отверстием 18, ус.тановленной между цилиндрами 13 и 14, а мелоду втулкой 17 и однйг из цилиндров (13) установлена регулиро-: вочная шайба 19, представляющая со-. бой средство регулировки проходного, сечения щели 5. Емкость снабжена трубопроводами 20 и 21 Для наддува ее сжатькм газом или дренажа и заправки раствором высокомолекулярного вещества. Втулка уплотнена с помощью резиновых колец 22, Трубопроводы 20 и 21 снабжены вентилями 23 и 24. Рабочее колесо 2 имеет лопатки 25 с входными кромками 26 и ведомый диск 27. Насос работает след пощим образом. При вращении рабочего колеса 2 жидкость под поБЫшенньп-1 давлением перекачивается из всасывающего патрубка 4 в нагнетательный патрубок 3. При открытом запорно-регулировочном органе 11 жидкость по магистрали 12 из нагнетательного патрубка 3 подается к активному соплу 9 эжектора. При этом в пассивном сопле 10 эжектора создается разрежение. При открытом вентиле 23 и сообщении емкости 7 с помощью трубопровода 20 с атмосферой йод действием возникающего перепада давления концентрированный раствор высокомолекулярного вещества через пассивное сопло 10 подается в выходной канал 8 эжектора.

Если разрежения, создаваемого эжектором, йедостаточно для подачи необходимого количества раствора высокомолекулярного вещества, может осуществляться наддув емкости 7 ежатым газом посредством сообщения емкости 7 трубопроводом 20 с источником сжатого газа.

Из выходного канала 8 эжектора, где происходит перемешивание и разбавление концентрированного раствора высокомолекулярного вещества по током активной жидкости из сопла 9, раствор с уже меньшей концентрацией попадает в коллектор 6, из которого равномерно впрыскивается через щель 5 под углом в основной поток жидкости в направлении рабочего колеса 2.

Во всасывающем патрубке 4 вблизи его стенок образуется кольцевая прослойка раствора высокомолекулярного вещества. При движении по патрубку 4 от кольцевой щели 5 до входных кромок 25 лопаток 26 рабочего колеса 2 раствор за счет диффузии и турбулентного перемешивания дополнительно разбавляется до заданных оптимальных концентраций, при этом увеличивается толщина кольцевой области, содержащей добавки высокомолекулярного вещества.

Жидкость с добавками высокомолекулярного вещества при входе в рабочее колесо 2 попадает в область, наиболее опасную для возникновения кавитации, располагающуюся на входных кромках 26 лопаток 25 у ведомого 27 рабочего колеса 2, где радиус, размещения входных кромок 26, а следовательно, и окруж}. я скорость, максимальны.

Введение незначительных добавок высокомолекулярных веществ, обладающих вязкоупругими свойствами (концентрация перед входом в рабочее колесо 10мас.%), позволяет весьма существенно повысить кавитационный запас (на 25 - 30%). Это связано с тем, что жидкость с мальми добавками растворенных в ней высокомолекулярньсс веществ повьшает объемную прочность жидкости, в результате чего жидкость выдерживает большие (возникающие при разрежении) растягивающие напряжения до разрыва, приводящего к возникновению кавитационных каверн.

В качестве высокомолекулярных веществ можно использовать полиэтиленоксид, полиакриламид, Гуар ГАМ и другие, растворы которых обладают упру гими свойствами.

Так как требуемые добавки указант ных веществ ничтожно малы (10 -10 мас.% от расхода основного потока жидкости), то они практически не загрязняют перекачиваемую среду (плотность и вязкость не изменяются), расход активной жидкости не велик, поэтому перепуск жидкости с нагнетания на всасывание незначителен, что повышает КПД насоса. Требуемый объем емкости 7, содержащий концентрированный раствор высокомолекулярного вещества, также невелик.

Кроме подавления кавитации введение в поток добавок высокомолекулярных веществ приводит к появлению ряда других положительных эффектов. Добавки способствуют ламинаризации потока, т.е. к снижению интенсивности турбулентности в межлопаточных каналах рабочего колеса 2. Это объясняется тем, что длинноцепочные молекулы вязкоупругих полимеров, обладающие повьЕпенными временами релаксации, за счет демпфирования пульсаций в потоке снижают интенсивность генерирования мелкомасштабных турбулентных вихрей, где в основном происходит диссипация энергии потока

Подавление турбулентности (ламинаризация потока) приводит к снижению сопротивления за счет трения и вихреобразования в проточных частях гидромашины, что приводит к повышению КПД насоса.

Кроме того, за.счет подавления кавитации и турбулентности снижается шум и вибрация при работе насоса, которые обычно являются следствием кавитации и вихреобразования, насос работает более мягко, за счет увеличения кавитацйонного запаса повышается всасывающая способность насоса. За счет устранения кавитациояной эрозии и уменьшения вибраций говьппается ресурс работы насоса.

Улзгчшению характеристик насоса способствует также то,что за счет впрыска жидкости, через кольцевую щель 5 в направлении рабочего колеса 2 и снижении трения в пристеночной области за счет введения высокомолекулярных добавок вьфавнивавтся профиль скороёти (становитея более наполнеиньм) перед входом в рабочее колесо 2. Регулировка расхода высокомолекулярного вещества осуществляется посредством изменения расхода активной жидкости в эжекторе с помощью запорно-регулиг ровочного органа 11, вьшолненного, на пример, в виде вентиля-дозатора.

/г«.2Г

Настройка устройства осуществля- ется путем изменения проходного сечения кольцевой щели 5 с помощью под-;

бора толщины регулировочной шайбы . Выполнение всасывающего патрубка 4 разъемным и состоящим из двух цилинров 13 и f4, а коллектор 6с помощью втулки 17 обеспечивает удобство монтажа и демонтажа насоса, настройки эл екторного устройства впрыска и проведения регламентных работ.

Благодаря применению предлагаемого насоса с устройством впрыска вы-

сокомолекулярного вещества повьшается КПД, кавитационный запас и ресурс работы насоса, а также улучшаются его виброакустические характеристики.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус, рабочее колесо, на- гнетательный и всасывающий патрубки, в последнем из которых выполнена кольцевая коническая щель, ориентированная в направлении рабочего колеса, со средством регулировки ее :проходного сечения и коллектор, сообщенный с нагнетательньм патрубком и кольцевой щелью, отличаю-щ и и с я тем, что, с целью повыше, кия КПД и антикавитационных качеств путем увеличения объемной прочности среды, насос снабжен емкостью с раствором высокомолекулярного вещества, эжектором с выходным каналом, активным и п;ассивным соплами и запорнорегулирующим органом, при этом емкость соойцена с пассивным соплом эжектора, активное сопло при помощи запорно-регулир5тощего органа - с нагнетательным паофубком, а выходной . канал эжектора - с коллектором. (Л