Центробежный насос Советский патент 1986 года по МПК F04D7/04 

Изобретение относится к насосостроению, касается конструкции центробежного насоса и может быть использовано в насосах, перекачивающих среды с абразивными включениями.

Цель изобретения - повышение ресурса при перекачивании сред с абразивными включениями путем снижения абразивного износа.

На фиг. 1 изображен центробежный насос, продольный разрез; на фиг. 2 - сече- ние А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Центробежный насос содержит корпус 1, установленное в нем .рабочее колесо с лопатками 2, закрепленными между ведущим диском и ведомым диском 3, последним из которых и корпусом 1 образовано щелевое уплотнение 4, и радиальный лопаточный направляющий аппарат с направляющим диском 5 и лопатками, выполненными из неподвижных 6 входных и поворотных 7 выходных частей, и соединенных с направляющим диском 5 и корпусом 1 соответственно жестко и посредством валов 8. Ведущий диск выполнен из центральной 9 и периферийной 10 частей, соединенных друг с другом с образованием уступа, в котором с радиальным кольцевым зазором 11 установлен направляющий диск 5, при этом центральная часть 9 выполнена с каналами 12. Ведущий диск и корпус 1 со стороны последнего снабжены кольцевыми выступами 13, 14 и 15, образующими торцовую 16 и осевые 17 и 18 внутреннюю и внещние щели.

В корпусе 1 выполнено отверстие 19 для сообщения с источником промывочной жидкости (не показан). По периферии центральной части 9 ведущего диска напротив внещ- ней осевой щели 18 выполнены щелевые отверстия 20, при этом площадь проходного сечения щелевых отверстий 20 превышает площадь проходного сечения кольцевого зазора 11, а площадь последнего превыщает площади проходных сечений щелевого уплотнения 4, торцовой 16 и осевых 17 и 18 щелей.

С целью обеспечения возможности перекачивания жидкостей с крупными абразивными включениями минимальное расстояние между входными кромками лопаток 2 рабочего колеса и выходными кромками поворотных частей 7 лопаток направляющего аппарата выбирается равным расстоянию между входными кромками неподвижных частей 6 лопаток направляющего аппарата, что исключает заклинивание включений между лопатками 2 и поворотными частями 7 лопаток направляющего аппарата.

Корпус 1 снабжен всасывающим 21 и напорным 22 патрубками. Ведущий диск об- разует с корпусом 1 задисковую полость.

Насос работает следующим образом.

Жидкость с абразивными включениями из всасывающего патрубка 21 через лопатки

5

5

0

0

5

0

5

5

0

направляющего аппарата, расположенные в радиальной зоне корпуса 1 насоса, подводится к лопаткам 2 рабочего колеса и перекачивается ими в напорный патрубок 22.

На неподвижных частях 6 лопаток направляющего аппарата поток меняет направление движения с осевого на радиальное без изменения скоростей его движения, поступает далее на поворотные части 7 лопаток направляющего аппарата. Выполнение частей 7 лопаток поворотными обеспечивает оптимальные условия взаимодействия выходных кромок лопаток направляющего аппарата с потоком во всем диапазоне изменения режимов работы насоса.

В экстремальной зоне насоса, где происходит поворот потока с осевого на радиальное Направление с интенсификацией по этой причине неравномерности распределения поля абразивных включений, поток контактирует не с рабочим колесом, а с установленными в этом месте неподвижными частями 6 лопаток направляющего аппарата и неподвижным направляющим диском 5. По причине отсутствия в этой зоне вращающихся деталей скорости взаимодействия потока с конструктивными элементами будут на порядок меньшими. Этим на два порядка снижается интенсивность износа деталей насоса в этой экстремальной зоне. При этом, поскольку рабочее колесо удалено на большое расстояние от зоны поворота потока, а также благодаря наличию в этой зоне направляющего аппарата, обеспечивающего создание оптимальных режимов подвода потока к рабочему колесу, резко улучшается гидравлика рабочего колеса, что позволяет снизить его износ и повысить КПД, в том числе и за счет увеличения числа лопаток 2 по причине увеличения входного диаметра. В соответствии с уравнением Эйлера, несмотря на уменьшение длины лопаток в предлагаемом насосе, его напор при соответствующих режимах подвода потока на входные кромки лопастей рабочего колеса (UiCix xcosai 0, где Ui - окружная скорость потока на входных кромках лопаток рабочего колеса; Ci - абсолютная скорость потока на входных кромках лопаток рабочего колеса; ai - угол между Ui и Ci) сохранится без потерь. Этот прием позволяет без потерь напора уменьщить металлоемкость той части рабочего колеса, которая контактирует с абразивной средой и за счет этого еще в большей степени уменьшить потерю металла на износ. Уменьшение длины лопаток 2 эффективно и для увеличения ресурса рабочих поверхностей лопаток 2 вблизи их выходных кромок - по причине снижения концентрации абразивных частиц в этой зоне из-за меньшей продолжительности взаимодействия лопаток 2 с ними. С увеличением числа лопаток 2 резко снижается объем вихревой зоны и зоны отрывных течений в межлопаточном пространстве рабочего колеса, что позволяет не только повысить КПД, но и увеличить угол наклона выходных кромок лопаток 2 рабочего колеса, а следовательно, и напорность рабочего колеса.

С целью снижения расхода промывочной жидкости и уменьшения объемных потерь площади проходных сечений уплотнения 4 и щелей 16, 17 и 18 выполнены минимальными.

Площадь кольцевого зазора 11 выполняется несколько большей, чем площади уплотнения 4 и щелей 16, 17 и 18 с целью

240955

4

предотвращения повышения давления в за- дисковой полости в зоне отверстия 19 и проникновения в полость абразивных включений. Для обеспечения свободного перетока про- J фильтровавшейся через щель 18 перекачиваемой среды с включениями транзитом через зазор 11 на вход рабочего колеса площадь проходного сечения щелевых отверстий 20 выполнена больщей каждой из указанных выше площадей проходных сечений 10 уплотнения 4, щелей 16, 17, 18 и зазора 11.

Фие.З

и