Центробежный насос Советский патент 1988 года по МПК F04D29/04 

СО ел 00 4;;.

Изобретение относится к насосостроению, касается средств разгрузки колеса центробежного насоса от осевых сил и может быть использовано при создании высоконапорных центробежных насосов малой производительности.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности путем устранения возможности возникновения автоколебаний рабочего колеса и снижения внутренних перемычек..

На фиг. 1 изображен центробежный насос, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (с наложенными на него нарезками, выполненными на диске рабочего колеса, изображенными пунктиром).

Центробежный насос содержит корпус 1 и рабочее колесо 2 с ведущим 3 и ведомым 4 дисками, установленными, в корпусе 1 на подшипниках 5 и 6 и образующими с последним задисковые пазухи 7 и 8. В корпусе 1 со стороны пазух 7 и 8 выполнены кольце- вые выступы 9 и 10, а колесо 2 установлено на валу 11 посредством муфты 12, например зубчатой, допускающей осевое перемещение. Кольцевые выступы 9 и 10 расположены на периферии задисковых пазух 7 и 8 и на них выполнены наклонные нарезки 13 и 14, образующие каналы, выход из которых в задисковые пазухи 7 и 8 направлен в сторону направления вращения рабочего колеса 2 (стрелка на фиг. 2). На поверхностях дисков 3 и 4, опнозитных кольцевым выступам 9 и 10 корнуса 1, выполнены нарезки 15 и 16 угол Pg наклона которых совпадает по направлению и превышает по ве- . шчине угол РД. наклона нарезок 13 и 14 вы- ступОв 9 и 10 корпуса 1. Корпус 1 снабжен полостями 17 и 18 всасывания и нагнетания.

Нарезки 13-16 на поверхностях дисков 3 и 4 и на кольцевых выступах 9 и 10 корпуса 1 образуют лабиринтно-вихревую сетку. Эти нарезки 13-16 при вращении рабочего колеса 2 образуют насосный элемент с напором, направленным против протечек жидкости через пазухи 7 и 8, что повышает экономичность, а высокая чувствительность ради- алыю-вихревого насосного элемента к зазору позволяет обеспечить автоматическое уравновешивание действующих на рабочее колесо 2 осевых сил.

Центробежный насос работает следующим образо.м.

При включении привода вал II с по- мощью зубчатой муфты 12 приводит во вращение рабочее колесо 2, которое нагнетает жидкость из полости 17 всасывания в полость 18 нагнетания. При этом ведущий 3 и ведомый 4 диски вращаются в подшипниках 5 и 6, установленных в корпусе 1, а муф- та 12 передает только крутящий момент, что полностью разгружает вал 11 от действующих на рабочее колесо 2 гидравли

5

0

0 5

с

0 5

0

5

0

ческих сил. Под действием созданного рабочим колесом 2 перепада давлений жидкость перетекает из полости 18 нагнетания в полость 17 всасывания через пазухи 7 и 8, образованные корпусом 1 и дисками 3 и 4. Под действием давления жидкости в пазухах 7 и 8 рабочее колесо 2 самоустанавливается в подшипниках 5 и 6. При этом благодаря симметричности гидравлического тракта через пазухи 7 и 8 в случае насоса с горизонтальным валом 11 (фиг. 1) зазоры между кольцевыми выступами 9 и 10 и дисками 3 и 4 устанавливаются примерно одинаковыми, а эпюры давлений в пазухах - практически симметричны.

Величина протечек через пазухи 7 и 8, определяющая внутренние потери в насосе, задается расходом жидкости через зазоры между кольцевыми выступами 9 и 10 корпуса 1 и дисками 3 и 4, а также расходом через каналы, образованные нарезками 3-16. Так как нарезки 13-16 образуют радиально-вихревую сетку при вращении рабочего колеса 2 в сторону, обозначенную стрелкой OJ (фиг. 2), образующиеся на кромках нарезок 13-16 вихри нагнетают жидкость от центра к периферии, т. е. создают напор, противоположный направлению перепада давлений .между полостями 18 и 17 насоса, что снижает протечки и внутренние потери в насосе.

При воздействии осевой нагрузки, например, при эволюциях транспортного средства, на котором установлен насос, рабочее колесо 2 смендается в подп ипниках 5 и 6, и зазоры между кольцевыми выступами 9 и 10 и дисками 3 и 4 изменяются. С уменьшением зазора напор радиально-лабиринтного насосного элемента увеличивается, что снижает величину протечки через соответствующую пазуху, а- с увеличением зазора соответствующий напор другого элемента уменьшается. При этом кроме уменьшения величины напора снижается (а при достижении определенной величины становится почти горизонтальной) крутизна характеристики ра- диально-лабиритного насоса, что свидетельствует о том, что генерируемые нарезками 15 и 16 дисков 3 и 4 вихри перестают взаимодействовать с нарезками 13 и 14 кольцевых выступов 9 и 10.

Таким образом, при увеличении зазора, например, между кольцевым выступом 9 корпуса 1 и диском 3 каналы, образованные нарезками 13, открываются и перепускают жидкость из полости нагнетания в пазуху 7 рабочего колеса 2. За счет того, что выход из этих направлен в сторону вращения рабочего колеса 2 под углом р,, вытекающие из каналов струйки жидкости дополнительно закручивают поток жидкости в пазухе 7, вращательное движение которому передается силами трения жидкости о

диск 3 колеса 2. Дополнительная закрутка потока способствует понижению осевого усилия со стороны пазухи 7, достигаемому за счет увеличения протечек. Благодаря суммированию эффектов от изменения протечки через пазухи 7 и 8 при осевом сдвиге рабочего колеса 2 и дополнительной закрутке потока в одной из пазух - пазухе 7 (со стороны действия внешней осевой силы) увеличивается разница в изменениях эпюр давлений жидкости в пазухах 7 и 8, которая воспринимает действующую осевую силу. При этом, так как выступы 9 и 10 находятся на периферии пазух 7 и 8, изменение эпюр в пазухах относится к большим поверхностям, и устойчивость в осевом направлении чего колеса насоса повышается.

пяб

Кроме того, предлагаемое решение позволяет использовать для установки дисков 3 и 4 в корпусе 1 подшипники 5 и 6, скольжения или качения, которые не требуют дополнительного отбора жидкости из полости 18 нагнетания, что для малорасходных насосов весьма существенно.

Формула изобретения

Центробежный насос, содержащий корпус и рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, установленными в корпусе на под- 5 щипниках и образующими с последним за- дисковыБ пазухи, при этом в корпусе со стороны пазух выполнены кольцевые выступы, а колесо установлено на валу посредством муфты, допускающей осевое перемещение, 10 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности путем устранения возможности возникновения автоколебаний рабочего колеса и снижения внутренних перетечек, кольцевые выступы располо- жены на периферии задисковых пазух, и на

15 них выполнены наклонные нарезки, образующие каналы, выход из которых в задис- ковые пазухи направлен в сторону направления вращения рабочего колеса, а на поверхностях дисков, оппозитных кольцевым выступам корпуса, выполнены нарезки, угол наклона которых совпадает по направлению и превышает по величине угол наклона нарезок выступов корпуса.

20

Изобретение касается средств разгрузки колеса центробежного насоса от осевых сил и м. б. использовано при создании высоконапорных центробежных насосов малой производительности. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности насоса путем устранения возможности возникновения автоколебаний рабочего колеса (К) и снижения внутренних перетечек. Рабочее К 2 установлено на валу 11 посредством муфты 12, допускающей осевое перемещение. Ведущий 3 и ведомый 4 диски К 2 установлены в корпусе I на подшипниках 5 и 6 и образуют с последним за- дисковые пазухи 7 и 8. В корпусе па периферии пазух 7 и 8 расположены кольпе- вые выступы 9 и 10, на которых выполни- ны наклонные нарезки I3 и 4 образующие каналы. Выход из каналов в пазухи fia- правлен в сторону направления вращения К 2. На поверхностях дисков 3 и 4, оп.тозит- ных выступам 9 и 10, выполнены нарезки 15 и 16, угол наклона которых совпадает по направлению и превыщает по величине угол наклона нарезок 13 и 14. При таком выполнении обеспечивается дополнительная закрутка потока, способствующая понижению осевого усилия со стороны одной из пазух, достигаемому за счет увеличен1 я протечек. Благодаря суммированию эффектов от изменения протечки через пазухи при осевом сдвиге К и дополнительной закрутке потока в одной из.пазух увеличивается разница в изменениях эпюр давлений жидкости в пазухах, которая воспринимает действующую осевую силу. 2 ил. S

фиг. 2