Рабочее колесо оседиагонального насоса Советский патент 1981 года по МПК F04D3/00 

1

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании насосов с высокими энергетическими и антикавитационными качествами.

Известен двухступеичатый насос, в котором первая ступень выполнена осевой, а вторая - центробежной 1.

Однако течение жидкости в осевой ступени сопровождается образованием развитых отрывных зон на лопатке, что снижает КПД иасоса.

Известно также рабочее колесо оседиагонального насоса, с профилированной втулкой и плавноизогнутыми лопатками, проточная часть которого имеет два плавно переходящих друг в друга осевой и диагоиальиый участка 2.

Однако образование на всасывающей стороне лопатки насоса отрывочных каверн, в следе за которыми образуется зона турбулентного смещения, вызывающая увеличение гидравлических потерь и неравномерность потока в межлопаточных каналах.

Цель изобретения - повыщение антикавитационных и энергетических показателей рабочего колеса оседиагонального насоса.

Указанная цель достигается тем, что проточная часть рабочего колеса снабжена третьим, осевым выходным участком, плавно сопряженным с диагональным, причем

5 угол установки лопаток и диаметр втулки на диагональном и выходном осевом участках выполнены с переменным градиентом изменения по длине колеса, имеющим максимальное значение на диагональном участ.J. ке и минимальное на выходном осевом, при этом углы расщирения диффузорных межлопаточных каналов имеют значения Q JO-до ДJJJJ периферийного сечения, Q 1°-5° для остальиых сечений.

На фиг. 1 показано рабочее колесо осе15 диагонального насоса; на фиг. 2 - сечение на фиг. 1.

Рабочее колесо, имеющее постоянный или переменный наружный диаметр, содержит профилированную втулку 1 и плавноизогнутые лопатки 2. Проточная часть колеса имеет плавно переходящие друг в друга осевой и диагональный участки 3 и 4. В конце диагонального.участка 4 рабочее колесо снабжено третьим осевым выходным

участком 5, плавно сопряженным с диагональным участком 4.

Угол установки лопаток 2 и диаметр втулки 1 на диагональном 4 и выходном осевом 5 участках выполнены с переменным градиентом изменения по длине колеса, имеющим максимальное значение на участке 4 и минимальное - на участке 5.

Углы расширения диффузорных межлопаточных каналов имеют значения Q jo-30 периферийного сечения лопаток, Q 1°-5° для остальных сечений лопаток.

Проточная часть выходного осевого участка 5, вследствие увеличения диаметра втулки 1 и постоянного наружного диаметра этого участка рабочего колеса, является конфузорной.

Работа насоса происходит следук)щим образом.

Поток жидкости с малыми углами атаки в осевом направлении входит в межлопаточные каналы рабочего колеса. При течении в первом осевом участке рабочего колеса на всасывающей стороне лопатки (при малых входных давлениях) возникает отрывная кавитационная каверна, распространяющаяся от входных кромок на длине, соответствующей примерно величине окружного щага лопаток, причем благодаря специально выполненному профилю лопатки граница каверны проходит вблизи всасывающей поверхности, не касаясь ее, что дает возможность обеспечить минимальные гидравлические потери на участке 3 и высокие антикавитационные свойства рабочего колеса. При течении на участке 4 происходит смещение отрывной зоны за каверной с ядром потока, жидкость приобретает расчетную величину, причем благодаря специально выполненному профилированию межлопаточных каналов и втулки 1 обеспечивается безотрывное и бескавитационное обтекание лопаток. На участке 5 поток поворачивается в осевое направление и благодаря выполненной конфузорности меридионального сечения обеспечивается выравнивание поля скоростей на выходе рабочего колеса.

Применение предлагаемой конструкции рабочего колеса оседиагонального насоса позволяет обеспечить:

1) повышение антикавитационных и энергетических показателей насосов (применительно к одноступенчатой конструкции) примерно на 50%;

2)уменьщить вес и габариты насосных установок (по сравнению с существующими

двухступенчатыми конструкциями) примерно в 1,5 раза;

3)уменьшить интенсивность кавитационной эрозии и уровень пульсаций давления в насосах, работающих при малых входных

давлениях.

Формула изобретения

Рабочее колесо оседиагонального насоса с профилированной втулкой и плавноизогнутыми лопатками, проточная часть которого имеет два плавно переходящих друг в друга осевой и диагональный участка, отличающееся тем, что, с целью повышения

антикавитационных и энергетических показателей, проточная часть снабжена третьим, осевым выходным участком, плавно сопряженным с диагональным, причем угол установки лопаток и диаметр втулки на диагональном и выходном осевом участках выполнены с переменным градиентом изменения по длине колеса, имеющим максимальное значение на диагональном участке и минимальное на выходном осевом, при этом углы расщирения диффузорных меж5 лопаточных каналов имеют значение Q 1°-3° для периферийного сечения, Q 1°-5° для остальных сечений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3.824.029, кл. 415-109. О 1974.

2.Патент США № 3.299.821, кл. 416-175, 1967.