Центробежный грунтовой насос

 

Изобретение позволяет повысить ресурс работы насоса путем снижения интенсивности изнашивания входных кромок рабочих лопаток. Дополнительные лопатки 4 закручивают твердые частицы гидросмеси и уменьшают скорость их соударения при входе на рабочие лопатки 2. Как показывают расчеты, при концентрации гидросмеси 10 - 20%, состоящей на 20 - 40% из частиц крупнее 2<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-3</SP> м, наименьшая интенсивность изнашивания достигается при высоте лопаток 4 H = (0,05 - 0,13)D<SB POS="POST">г</SB> и их количестве Z<SB POS="POST">д.л.</SB> = 0,2 D<SB POS="POST">г</SB>Z/H, где D<SB POS="POST">г</SB> - внутренний диаметр горловины 3

Z - количество рабочих лопаток 2. 2 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Г 04 П 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ- КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ fHHT СССР (21) М521i75/27-.29 (22) 29.06.88 (46) 15.04.90. Бюл. М 14 (713 Горьковский институт инженеров водного транспорта (72) Н.В.Лукин, A.H.Ëâîéíèêoâu В.A.Åðìoëèí (53) 621.67 1 (088.8) (56) Патент Великобритании

)Г 1036407, кл. Г 1 С, опублик. 1966.

„„SU„„ 3 557359, А 1

2 (5ч) ЦЕНТРОБЕННИЙ ГРУНТОВОЙ НАСОС (57) Изобретение позволяет повысить ресурс работы насоса путем снижения интенсивности изнашивания входных кромок рабочих лопаток. Дополнительные лопатки ч закручивают твердые. частицы гидросмеси и уменьшают скорость их соударения при входе на рабочие лопатки 2. Как показывают расчеты, при концентрации гидросмеси

1557359

0,2D Z

Е .л

10-203, состоящей на 20-403 из частиц крупнее 2 10 м, наименьшая интенсивность изнашивания достигается при высоте лопаток 4 h = (0,05-0,13)D„

Изобретение относится к конструк- 10 циям грунтовых насосов и может быть использовано при добыче нерудных строительных материалов.

Цель изобретения — повышение ресурса работы насоса путем уменьшения ин- 5 тенсивности изнашивания входных кромок рабочих лопаток при перекачивании гидросмеси с содержанием твердой Фазы от 10 до 201 и состоящей на 20-40Ф из частиц крупнее 2"10 м, ?О

На фиг. 1 изображен предлагаемый центробежный грунтовой насос, разрез; на Фиг. 2 - расположение крупных твердых частиц внутри входной горловины колеса. 25

Насос содержит рабочее колесо 1 с лопатками 2 и горловиной 3 и дополнительные закручивающие лопатки

4, установленные в горловине 3..дополнительные лопатки 4 имеют высоту 30

h = (0,05-0,13)D „ причем количество дополнительных лопаток 4 равно ближайшему целому числу, определяемому по зависимости где D, — внутренний диаметр горловины 3;

Z — количество рабочих лопаток. 40

Насос работает следующим образом.

Крупные твердые частицы перемещаются в нижней части горловины 3 коле45 са 2. Поэтому они вступают в контакт с дополнительными лопатками 4 и приобретают окружную скорость. Под крупными частицами, перемещающимися в нижней части входной горловины 3, следует понимать частицы крупностью

50 свыше 2 мм, поскольку характерной особенностью движения грунта в горизонтальных трубопроводах является перемещение частиц крупностью менее

0,15-0,20 мм во взвешенном состоянии, 55 частиц до 2-3 мм прерывным взвешиванием по всей толще потока и частиц . (кусков) крупностью более 2-3 мм— и их количестве Z> „= 0,2D„Z/h, где

D-, — внутренний диаметр горловины 3, Z — количество рабочих лопаток 2.

2 ил, в пристеночной области, включая волочение по нижней стенке. Если крупные твердые частицы, входящие в рабочее колесо 1, не имеют окружной скорости, То они движутся в меридианальной плоскости. Не обладая достаточным запасом энергии для движения из зоны низкого давления в зону высокого давления, эти твердые частицы затормаживаются и сталкиваются с входной кромкой лопатки 2, набегающей на твердые иас-. тицы, и затем движутся по поверхности лопатки 2, чем вызывается повышенный износ лопаток 2.

При наличии окружной составляющей скорости многие крупные твердые частицы проходят в межлопастной канал.

Благодаря этому уменьшается число соударений твердых частиц с входными кромками лопаток 2 рабочего колеса

1 и уменьшается изнашивание лопастей.

Таким образом, установка дополнительных лопаток 4 внутри входной горловины 3 повышает ресурс рабочего колеса 1, Передача энергии твердым частицам при контакте с дополнительными лопатками 4f и уменьшение контакта твердых частиц с поверхностью лопаток 2 рабочего колеса 1 повышает КПД насоса.

Дополнительные лопатки 4 увеличивают также энергию потока перекачиваемой среды на входе в рабочее колесо 1, благодаря чему улучшаются кавитационные свойства насоса.

Высота дополнительных лопаток 4 должна быть равна высоте слоя крупных частиц, перемещающихся в нижней части входной горловины. Если высота лопаток

4 будет меньше высоты слоя, то положительный эффект не будет достигнут, так как часть крупных твердых частиц не приобретает окружную скорость. Если высота лопаток 4 будет больше высоты слоя, то положительный эффект существенно уменьшается, так как лопатки 4 будут загромождать проходное сечение, препятствуя движению гидросмеси со взвешенными частицами..5 15573

Высота слоя крупных частиц согласно фиг. 2 определяется по формуле

О, 5D„(1 — cos — 2)

o(где - центральный угол (см. фиг.2), рад.

Угол Ы, можно определить, исходя из площади, занимаемой слоем крупных частиц

10 2 о sin Ы. г ()

4 2и 2и

Площадь поперечного сечения входной 15 горловины: г и Г) г

М,— sinu

Отсюда

2и

Sex

Е „1=2 „Ь, где Z „— число дополнительных лопа"

Отсюда

Формула изобретения

Центробежный грунтовой насос, содержащий рабочее колесо с лопатками и горловиной и дополнительные закручивающие лопатки, установленные в горловине, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения ресурса работы насоса путем уменьшения интенсивности изнашивания входных кромок рабочих лопаток при перекачивании гидросмеси с содержанием твердой фазы от 10 до 201 и состоящей на 20-40 из частиц крупнее 2- 1О м, 55 дополнительные лопатки имеют высоту

h = (0,05-0,13) D„, причем количество дополнительных лопаток равно ближайшему целому числу, определяемому по зависимости

Отношение площадей — — равно доле

Вьх

S крупных частиц в гидросмеси — — = РР ох где P - расчетная концентрация гидросмеси;

Р„ — расчетная доля крупных частиц (размером более 2 мм) в грунте.

Такии образом, угол е (в радианах) может быть определен из уравнения 04 - я1п с = 2 PP „. Концентрация гидросмеси, перекачиваемой земленасосами, находится, как правило, в пределах: P = 0,1-0,2, а содержание крупных частиц в песчано-гравийной смеси: Р„ = 0,2-0,4. При этих значениях центральный угол (в радианах) находится в пределах 0,923 l,500 рад = 52,9 - 8б,О

Этим значениям угла соответствуют значения высоты дополнительных лопаток 4

52,9

h = 0 5D (1 — cos — - — ) = О 0523D мин г

У f j

Вбо ма с 0,50г(1 — сов 2 ) = 0 1340 °

Таким образом, округляя полученные значения, высота дополнительных лопаток должна находиться в пределах

h (О 05 0,13)Пг

Наибольший положительный эффект достигается при таком числе дополнительных лопаток 4, когда интенсив59 ность изнашивания дополнительных лопаток 4 и рабочих лопаток 2 одинако" ва. В этом случае рабочее колесо изнашивается равномерно, что позволяет в наибольшей степени уменьшить интенсивность изнашивания рабочего колеса в целом. Интенсивность изнашивания обратно пропорциональна суммарной длине изнашиваемых кромок.

Такии образом, суммарная длина изнашиваемых кромок рабочих лопаток 2 должна быть равна суммарной длине изнашиваемых кроиок дополнительных jl0 паток 4.

В рабочих колесах грунтовых насосов входная кромка лопасти интенсивно изнашивается на участке, составляющем примерно 503 длины кромки. Длина входной кромки (ширина рабочего колеса) в среднем равна 0,4 диаметра входной горловины колеса. Таким образом, оощая длина изнашиваеиых участков кроиок лопастей равна

L = 0,20г .

Длина изнашиваемой кромки дополнительной лопатки равна высоте этой лопатки 1 = h.

Суммарная длина кроиок дополнительных лопаток равна

Lg 0 2" Вг Z

2 и h °

1557359 где D — внутренний диаметр горловины;

Z — количество рабочих лопаток

Составитель В.Девисилов

Техред M.Äèäûê Корректор Э.Лончакова

Редактор А.Долинич

Заказ 708 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", .г.ужгород, ул. Гагарина,101