Центробежный насос Советский патент 1990 года по МПК F04D29/04 

316

Изобретение относится к насосостр ению и предна,знач-ено для осевой разгрузки центробежных рабочих,колес.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения более полной осевой нагрузки колеса.

На чертеже изображена конструкция центробежного насоса.

Центробежный йасос содержит корпус 1 , установленное в нем рабочее колесо 2с образованием передней 3 и задней 4 боковых пазух, со стороны по крайней мере одной из.которых выполнена кольцевая ниша 5 с установленными в ней ребрами 6, Минимальная

ширина (В„(,, Вцз) равна не менее половины от величины максимальной ширины

(Вп.п. зухи,

Вп ) соответствующей боковой папричем последняя величина (В

П.п

В,) составляет 0 005-0,03 наружного диаметра Dg колеса 2, В лопатках колеса 2 могут быть выполнены разгрузочные каналы: наклонные 7 или горизонтальные 8, сообщающие пазухи 3 и 4 между собой. Ниши 5 выполнены с произвольным вдоль радиуса характером распределения ее ширины или с произвольной формой днища.

Насос с одной нишей 5 функционирует следующим образом.

Рабочее колесо 2 приводится во вращение и сообщает энергию потоку. Одновременно в пазухах 3 и 4 возникают параллельные потоки жидкости в сторону переднего уплотнения (из пазухи 3 с ломощью каналов 7 или 8), через которое суммарная утечка истекает на вход колеса. Выполнение кольцевой ниши 5 с произвольной формой днища (или с произвольным характером изменения ее ширины вдоль радиуса), но при га-7 рантированном минимальном значении ее ширины, указанном ранее, приводит к следующему Как показали экспериментальные исследоваьшя (на ступени с быстроходностью ), при указанных ранее соотношениях имеет место распределения давления, близкое к P(R) cost, т,е, начиная с наружного диаметра или d э (см, чертеж) ниши 5, статическое давление практически перестает изменяться или изменяется незначительно, причем этот результат имеет место при любом направлении утечек вдоль пазухи 3 или 4, а также при нулевых утечках. Такое распределение давления обусловлено тем, что наличие ребер 6 приводит к

0

5

0

5

5

торможению потока в окружном направлении, т,е, закрутка последнего приближается к нулю, В результате резко уменьшается сопротивление радиально- сходящемуся потоку вдоль ниши 5, Таким образом, распределение давления и утечек в пазухах 3 и 4 следующее: на малых радиусах задней пазухи 4 давление поддерживается повышенным, доля радиально-сходящихся утечек в ней возрастает по сравнению с расходом их через межступенное уплотнение, повышение давления на малых радиусах в пазухе 4 компенсируется снижением его на больших радиусах, в частности на радиальном участке, превышагацем диаметр (именно вследствие повышения доли радиально-сходящихся утечек). Выполнение ниши 5 с произвольным изменением ее ширины упрощает не только технологию изготовления самой ниши 5, но и -решение вопросов по конструированию пазухи 4 и стенок элементов (колесо 2 и корпуса 1), ее формирующих. Облегчается выбор гидродинамических параметров каналов 7 или 8, который осуществляется только исходя из требуемого перепада давления меж- 0 ДУ пазухами 3 и 4 и гeoмeтpии. (толщины) . лопаток колеса 2, В результате существенно упрощается решение вопросов по конструированию и изготовлению стуцени в целом, что обеспечивает возможность для более эффективного решения вопросов по повышению эффективности и надежности работы насоса.

Для стабилизации осевой силы каналы 8 выполнены горизонтальными, причем выходные отверстия их примыкают как можно ближе к переднему щелевому уплотнению, В этом случае сами каналы 8 никакого перепада давления не создают и осевая сила (по сравнению с традиционным исполнением насосов) уменьшается,всего на 20-30%, Износ переднего уплотнения приводит к наибольшему падению давления именно перед уплотнением, Это автоматически приводит к максимальному изменению перепада давления на каналах 8 с соответствующим увеличением расхода пропускаемой ими жидкости из пазухи 4, что соответственно снижает уровень давления в пазухе 4 и увеличивает его в пазухе 3 с максимально возможным восстановлением пониженного уровня осевой силы. Таким образом, величина осевой силы в большей или меньшей степени

0

0

5

51

стабилизируется с повышением показателей надежности работы узла гидропяты и насоса в целом.

Работа насоса при выполнении ниши 5 со стороны передней пазухи 3 при наличии каналов 7 отличается тем, что распределение Р (R)s;const вдоль ниши 5 будет теперь в пазухе 3, Это при прочих одинаковых условиях обеспечит некоторое дополнительное снижение осевой силы за счет увеличения перепада давления между пазухами 3 и 4. Однако уровень утечек через уплотнение по сравнению с предыдущим случаем несколько возрастает. Применение каналов 8 вместо каналов 7 в совокупности с нишей 5 обеспечивает решение вопросов стабилизации осевой силы.

Использование ниши 5 без каналов 7 или 8 исключает гидравлическую связь пазух 3 и 4 между собой. При этом осевая сила снижается по сравнению с традиционным исполнением насосов на 25-30% и обеспечивает достаточно высокий уровень стабилизации распределения Pp(R) вдоль ниши 5 в пазухе 3. Применение такого варианта выгодно в насосах, где рост уровня давления в задней пазухе 3 в процессе эксплуатации исключается, например в насосах одноступенчатого исполнения.

. Отличие работы насоса при выполнении двух ниш 5 совокупно с каналами 7 обеспечивает близкое между собой вдоль ниш 5 распределение давлегшя в обоих пазухах 3 и 4. Сумма утечек через уплотнение - наиболее высокая, но и уровень стабилизации величины осевой силы в процессе износа уплотнения - предельный. Абсолютное значе0856

ние ее определяется напорностью каналов 7.

Таким образом, все возможные варит анты выполнения центробежного насоса, благодаря возможности использования произвольной формы днища, конструктир- но проще, что обеспечивает возможность более гибкого выбора геометрии самих

0 пауз Зи 4и параметров каналов 7и максимально возможный совокупный эффект по снижению и стабилизации осевой силы, В результате существенно .повышаются показатели надежности и экономич 5 ности и упрощается технология изготовления насоса. Выбор наиболее приемлемого из возможных вариантов решения определяется конкретными задачами проектирования.

Как показали испытания, только при указанном соотношении размеров ниш 5 и пазух 3 и 4 достигается постоянство давления по радиусу пазух и снижение осевой силы.

Формула изобретения

35

Центробежный насос, содержащий 30 корпус, установленное в нем рабочее колесо с образованием передней и задней боковых пазух, со стороньц по крайней мере одной из которых выполнена кольцевая ,нища с установленными в ней ребрами, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности путем обеспечения более полной осевой разгрузки колеса, минимальная ширина ниши равна не менее половины ве- 4Q личины максимальной ширины соответствующей боковой пазухи, причем последняя величина составляет 0,005-0,03 наружного диаметра колеса.

Изобретение предназначено для повышение надежности насоса путем уменьшения осевой силы, действующей на рабочее колесо 2 центробежного насоса. Для этого в корпусе 1 выполнена кольцевая ниша 5 со стороны передней 3 или задней 4 боковой пазухи или две ниши у обеих пазух. Как показали испытания, при минимальной ширине нишы 5, равной не менее половины величины максимальной ширины соответствующей пазухи, и при величине последних, равной 0,005-0,03 наружного диаметра колеса, вдоль пазух обеспечивается постоянство давления и достигается уменьшение осевой силы, действующей на колесо 2. 1 ил.