Насос

 

Использование: в насосах с малыми подачами и высокими напорами. Сущность изобретения: цилиндрический ротор с наружной многозаходной нарезкой установлен с возможностью вращения в статоре с внутренней многозаходной нарезкой противоположного направления. На роторе и статоре выполнены чередующиеся кольцевые выступы и впадины. Выступы ротора и статора размещены соответственно во впадинах статора и ротора с зазорами, отношение их высоты к высоте нарезки как в роторе, так и в статоре больше нуля и меньше или равно единице , 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sx)s F 04 0 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 (T Ю 3 О > (а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880601/29 (22) 21.09.90 (46) 23.09.92. Бюл. N. 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, конструкторский и технологический институт гидромашиностроения (72) А.И. Голубев и Н,В, Дегтерев (56) Авторское свидетельство СССР

N 126748, кл. F 04 D 3/02, 1958. (54) НАСОС (57) Использование: в насосах с малыми подачами и высокими напорами, Сущность

Изобретение относится к насосостроению, в частности к лопастным насосам с малыми подачами и высокими напорами, Из класса низконапорных с большими подачами насосов известны многоступенчатые осевые насосы, состоящие из нескольких рабочих колес, размещенных вдоль оси вала, и расположенных за каждым колесом направляющих аппаратов (а.с, ¹ 1498955, кл. F 04 D 3/00, 13/02, 19/00, 19/02, 25/02, 1989).

Рабочими органами являются лопатки в рабочих колесах и направляющих аппаратах, Принцип действия лопатки основан на ее обтекании потоком жидкости в рабочем колесе и направляющем аппарате и возникновении гидродинамической силы Жуковского. Так как лопатки наклонены по отношению к оси насоса, возникает осевая составляющая гидродинамической силы, перемещающая жидкость. Такие насосы обладают сравнительно высоким коэффициентом полезного действия, „,. Ы„„1763720 А1 изобретения; цилиндрический ротор с наружной многозаходной нарезкой установлен с возможностью вращения в статоре с внутренней многозаходной нарезкой противоположного направления. На роторе и статоре выполнены чередующиеся кольцевые выступы и впадины, Выступы ротора и статора размещены соответственно во впадинах статора и ротора с зазорами, отношение их высоты к высоте нарезки как в роторе, так и в статоре больше нуля и меньше или равно единице, 5 ил.

Известны лабиринтные насосы из класса насосов с малыми подачами и высокими напорами, принцип действия которых основан на интенсивной турбулизации жидкости на поверхностях многозаходной нарезки, выполненной на винте и втулке (а.с. СССР

N 126748, кл, F 04 D, 1958), Недостатком таких насосов является низкий коэффициент полезного действия, не превышающий 50% (см, кн.; Голубев А.И.

Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. — М,; Маши настроение, 1981).

Низкий КПД обусловлен механизмом передачи энергии жидкости — турбулентным трением и гидравлическими потерями в каналах нарезки, так как гидродинамическая сила, перемещающая поток жидкости, возникает только на наружной поверхности нарезок, а в каналах нарезок эта сила отсутствует.

1763720

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия лабиринтного насоса.

Для достижения этой цели цилиндрический ротор насоса с наружной многозаходной нарезкой, установленный с возможностью вращения в статоре с внутренней многозаходной нарезкой противоположного направления, имеет, так же как и статор, чередующиеся кольцевые выступы и впадины, при этом выступы ротора и статора размещены соответственно во впадинах статора и .ротора с зазорами, а отношение их высоты к высоте нарезки как в роторе, так и в статоре больше нуля и меньше или равно единице.

Ступенчатая форма увеличивает периметр и соответственно силу взаимодействия нарезок с протекающей через насос жидкостью или газом. Помимо турбулентного трения по поверхностям нарезки, как в известном лабиринтном насосе, в данном насосе имеется взаимодействие обтекания выступов нарезок ротора и статора. Жидкость захватывается выступами нарезки ротора и вытекает на неподвижные выступы нарезки статора. Так как нарезки на выступах образуютлопатки, имеющие угол наклона к оси, возникает дополнительная гидродинамическая (подъемная) сила, перемещающая поток.

Гидравлические потери, таким образом, снижаются, повышая КПД. При отношении высоты выступов ротора и статора к высоте нарезки, близком к нулю, конструкция насоса приближается к известному лабиринтному насосу, в котором нет взаимодействия нарезок в меридианальном сечении. При отношении, равном единице, высота нарезки во впадинах ротора и статора равна нулю, т.е, в этом случае цилиндрические участки сопрягаемых поверхностей имеют нарезку только на одной из поверхностей, Изменение этого отношения позволяет изменять параметры насоса и подбирать оптимальную геометрию проточной части, что также способствует повышению КПД.

На фиг, 1 показан разрез общего вида проточной части насоса, Ротор 1 и статор 2 имеют нарезки 3 и 4 соответственно, Нарезки ротора имеют выступы 5 и впадины 6, нарезки статора— выступы 7 и впадины 8, Поверхности ротора сопрягаются с поверхностями статора с зазорами д1, 4, дз, д4 (см, фиг. 1). 2 п4

Отношение 0 < — < 1 и 0 < — < 1, hö Лз

55 где h<, пз — высота нарезки в роторе и статоре соответственно;

hz и h4 — высота выступов нарезок в роторе и статоре соответственно.

Направление потока жидкости показано стрелками Б — Б, Вид А (фиг. 2) поясняет расположение нарезок в развернутом виде. Нарезки имеют наклон к оси под углом а и а и толщину профиля m.

Профили выступов и впадин нарезок могут иметь прямоугольную, треугольную, скругленную и другие формы (см. фиг. 1, 3 и

4).

Взаимодействие выступов нарезок ротора и статора показано на фиг. 5, Направление потока жидкости показано стрелками

А — А, Стрелкой Б показано направление вращения ротора. Другими стрелками показаны направление натекания потока и направление формирования вихрей, Конструктивно ротор и статор могут состоять из набора резьбовых втулок.

Насос работает следующим образом, При вращении ротора 1 с решеткой лопаток 3 в направлении стрелки Б (см, фиг, 5) жидкость натекает на лопатки 3 и увлекается ими в направлении стрелки А, При перетекании жидкости с решетки 3 на решетку 4 статора 2 в зазоре между ними возникают вихри и турбулен гное трение благодаря прохождению лопаток 3 с большой скоростью относительно лопаток 4, Силы турбулентного трения дают составляющие в направлении течения жидкости по стрелке А.

При протекании жидкости через неподвижную решетку статора на нее действуют гидродинамические силы от лопаток 4, которые способствуют дальнейшему протеканию жидкости в направлении стрелки А, Формула изобретения

Насос, содержащий цилиндрический ротор с наружной многозаходной нарезкой, установленный с возможностью вращения в статоре с внутренней многозаходной нарезкой противоположного направления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

КПД, на роторе и статоре выполнены чередующиеся кольцевые выступы и впадины, при этом выступы ротора и статора размещены соответственно во впадинах статора и ротора с зазорами, а отношение их высоты к высоте нарезки как в роторе, так и в статоре больше нуля и меньше или равно единице, 1 7б3720

Щ л

Составитель Н, Дегтерев

Редактор О. Стенина Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 3441 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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