Центробежный насос

 

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус, рабочее колесо, нагнетательный 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) 0 4) 4 (51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i аг,,, (21) 3681291/25-06 (22) 29.12.83 (46) 23.07.85. Бюл. У 27 (72) С.В.Белов, В.А.Девисилов, Н.А.Пронин, А.К.Петренчук, А.С.Беляев и Е.А.Симуков (53) 621.671(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 857566, кл. F 04 3 29/66, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 234868, кл. 04 2 9/06, 1967 (54)(57) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус, рабочее колесо, нагнетательный 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 нагнетательным патрубком и кольцевой щелью, о т л и ч а ю— щ и -й с я тем, что, с целью повыше, ния КБД и антикавитационных качеств путем увеличения объемной прочности среды, насос снабжен емкостью с раствором высокомолекулярного вещества, эжектором с выходным каналом, активным и пассивным соплами и эапорно- регулирующим органом, при этом емкость сообщена с пассивным соплом эжектора, активное сопло при помощи занорно-регулирующего органа — с нагнетательным натрубком, а выходной канал эжектора — с коллектором.

1168749

Изобретение относится к насосостроению, касается конструкции центробежного насоса и направлено на повышение его антикавитационных качеств. 5

Известен центробежный насос, содержащий корпус с установленным в нем рабочим колесом и всасывающим и нагнетательным патрубками, и эжектор с активным соплом, сообщенным магис- !О тралью с нагнетательным патрубком, пассивным соплом и выходным каналом, сообщенным со всасывающим патрубком (!) .

Недостатком конструкции этого на- 15 сося является его низкий КПД, связанньп» с тем, что весь расход рабочей среды проходит через эжектор, включенный последовательно с основным насосом. КПД эжектора очень низкий 20 (0,2 — 0,5).Б результате эта приводит к резкому снижени|о суммарыого КГЩ насоса.

Наиболее близким тех|»ическк» решением является центробежный насос, содержащий корпус, рабочее ко- 25 песо, нагнетательный и всасывающий патрубки, в последнем из которых вь»полнена копьцевая коническая щель, ориентированная в направлении рабоче| о колеса, со средством регупиров- 3п ки ее проходного сечения и коллектор, сообщенный с нагнетательным патруб|. ком и кольцевой шепью

Недостатками известного насоса являются низкие КПД и антикавитаци35 онные качества.

Цель изобретения — повышение КПД и антикавитационных качеств путем увеличения объемной прочности перекачиваемои среды.

Указанная цель достигается тем, что центробежный насос, содержащий корпус, рабочее колесо, нагнетательный и всасыва|ощий патрубки, в последнем из которьгх выполнена коль- 45 цевая коническая »|»ель, ориентированная в направлении рабочего колеса, со средством регулировки ее проходного сечения и коллектор, сообщенный с нагнетательным патрубком и копь- 50 ценой щелью, снабжен емкостью с раствором высокомолекулярного вещества, эжектором с выходным каналом, активным и пассивным соплами и запорно-регулирующим органом, при этом емкость сообщена с пассивным соплом эжектора, активное сопло при помощи запорно-регулирующего органа — с нагнетательным патрубком, а выходной канал эжектора — с коллек-. тором.

На чертеже изображен центробежный насос, продольный разрез.

Центробежный насос содержит корпус 1, рабочее колесо 2, нагнетательный 3 и всасывающий 4 патрубки, в последнем из которых выполнена кольцевая коническая щель 5, ориентированная в направлении рабочего колеса

2, со средством регулировки ее про-. ходного сечения и коллектор 6, сообщенный с нагнетатепьным патрубком 3 ,и кольцевой щелью 5. Насос снабжен ,емкостью 7 с раствором высокомолекулярного вещества, эжектором с выход ным каналом 8, активным 9 и пассивным 10 соплами и запорно-регулиру|ощпм органом 11, при этом емкость 7 сооб|цена с пассивным соплом 10, активное сопло 9 посредством запорно— регулиру|ощего органа !1 — с »»агнетатепьным патрубком 3, а выходной ка— нап 8 эжектора — с коллектором 6.

Лкт»»вное соппо 9 сообщено с нагнетатепьным патрубком 3 с помошью трубопровода 12, на котором и устаповпен запорно-регулирующий орган 11.

Бсасываюший патрубок 4 выполнен разъемным, состоящим из двух цилиндров 13 и 14 с коническими поверхностями 15 и 16,образую|цими кольпевую щель 5, при этом коллектор 6 образован втулкой 17 с отверстием 18,. ус,тановленной между цилиндрами 13 и 14, а между втулкой 17 и одним из цилиндров (13) установлена регулироьочная шайба 19, представляющая собой средство регулировки проходного. сечения щели 5.

Емкость снабжена трубопроводами

20 и 21 д »я наддува ее сжатым газом ипи дренажа и заправки раствором высокомолекулярного вещества. Бтулка уплотнена с по»»ощыо 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 следующим образом.

При вращении рабочего колеса 2 жидкость под повышенным давлением перекачивается из всасывающего патрубка 4 в нагнетательный патрубок

3. При открытом запорно-регулировочном органе 11 жидкость по магистрали

12 из нагнетательного патрубка 3 поз f 168 дается 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 атмосфе, рой *од 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 сжатым 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 турбулент35 ного перемешивания дополнительно разбавляется до заданных оптимальных концентраций, при этом увеличивается толщина кольцевой области, содержащей добавки высокомолекулярного ве40 щества. в

Жидкость с добавками высокомолекулярного вещества при входе в рабочее колесо 2 попадает в область, наиболее опасную для возникновения кавитации, 45 располагающуюся на входных кромках

26 лопаток 25 у вепомого диска 27 рабочего колеса 2, где радиус. размещения входных кромок 26, а следовательно, и окружк .я скорость, макси- 0 мальны.

Введение незначительных добавок высокомолекулярных веществ, обладающих вязкоупругими свойствами (концентрация перед входом в рабочее колесо 10 — 10 мас.7), позволяет весь- 2 1 ма существенно повысить кавитационный запас (на 25 — ЗОБ). Это свя749 зано с тем, что жидкость с малыми добавками растворенных в ней высокомолекулярных веществ повышает 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 указан-, ных веществ ничтожно малы (10 -10 мас.Ж 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 повьппенными 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 вихгеобразования, насос работает более мягко, за счет увеличения кавитацйонного запаса повышается всасывающая способность насоса. За счет устранения кавитаци11б8749.

Составитель Л.Анисимова

Техред Д.Микеш Корректор О.Тигор

Редактор И.Дербак

Заказ 4бОЗ/ЗЗ Тираж 586

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 онной эрозии и уменьшения вибраций ровьппается ресурс работы насоса.

Улучшениюхарактеристик насоса cnol собствует 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 выравнивается профиль ско- 1О рости (становитея более наполненным) перед входом в рабочее колесо 2. Регулировка расхода высокомолекулярного вещества осуществляется посредством изменения расхода активной жидкости 15 в зжекторе с помощью запорно-регули-. ровочного органа 11, выполненного, например, в виде вентиля-дозатора.

Настройка устройства осуществля- . ется путем изменения проходного сечения кольцевой щели 5 с помощью под-. бора толщины регулировочной шайбы 9.

Выполнение всасывающего патрубка 4 разъемным и состоящим из двух цилиндров 13 и 1 4 а коллектор 6 с помощью втулки 17 обеспечивает удобство монтажа и демонтажа насоса, настройки зжекторного устройства впрыска и проведения регламентных работ.

Благодаря применению предлагаемого насоса с устройством впрыска высокомолекулярного вещества повышается КПД, кавитационный запас и ресурс работы насоса, а также улучшаются его виброакустические характеристики.