Вертикальный шнеково-центробежный насос
Владельцы патента RU 2305208:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к машиностроению. Насос содержит корпус 1 с установленными в нем центробежным рабочим колесом (ЦК) 3 и предвключенным шнеком (ПШ) 4, размещенным внутри нижней части удлиненной трубы (Т) 6. Т 6 консольно закреплена к центральной всасывающей части корпуса 1. ЦК 3 и ПШ 4 соединены между собой удлиненной трансмиссией 7. На всасывающем участке Т 6 выполнен один или более обратных клапанов 10 в виде расположенных выше ПШ 4 окон 8, снабженных нормально закрытыми лепестковыми упругими элементами 9. При вращении ПШ 4 происходит забор жидкой среды в Т 6 через клапан 10 и нагнетание ее по Т 6 к ЦК 3. При этом клапан 10 находится в открытом положении, а упругие элементы 9 закрывают окна 8. После заполнения ЦК 3 перекачиваемой жидкостью насос начинает работать в номинальном режиме. При этом во всасывающем участке Т 6 создается разрежение и происходит отход упругих лепестковых элементов 9 в сторону от окон 8. Жидкость поступает в Т 6 через окна 8 с меньшим гидравлическим сопротивлением. При очередном включении насоса последний сразу переходит в номинальный режим работы благодаря удержанию клапанами 9, 10 жидкости в ЦК 3. Изобретение позволяет создать насос с меньшим энергопотреблением и повышенным ресурсом работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям центробежных насосов, преимущественно вертикальных шнеково-центробежных насосов, и может быть широко использовано в различных отраслях промышленности.
В качестве прототипа выбран вертикальный шнеково-центробежный насос, содержащий корпус с установленными в нем центробежным рабочим колесом и предвключенным шнеком, размещенным внутри нижней части удлиненной трубы, консольно закрепленной к центральной всасывающей части корпуса, причем колесо и шнек соединены между собой удлиненной трансмиссией [заявка на изобретение РФ №2002122004/20(023116) от 12.08.02, кл. F04D 29/04].
Недостатком известного насоса является значительное гидравлическое сопротивление на входе в насос при прохождении перекачиваемой среды через шнек, так как объемная подача центробежного насоса в несколько раз выше подачи предвключенного шнека.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание вертикального шнеково-центробежного насоса с малым гидравлическим сопротивлением на входе за счет обеспечения байпасного прохода перекачиваемой среды к центробежному насосу, минуя шнек, при его работе в номинальном режиме.
Технический результат достигается тем, что в вертикальном шнеково-центробежном насосе, содержащем корпус с установленными в нем центробежным рабочим колесом и предвключенным шнеком, размещенным внутри нижней части удлиненной трубы, консольно закрепленной к центральной всасывающей части корпуса, причем колесо и шнек соединены между собой удлиненной трансмиссией, согласно изобретению на всасывающем участке трубы выполнен один или более обратных клапанов, например в виде расположенных выше предвключенного шнека окон, снабженных нормально закрытыми лепестковыми упругими элементами, выполненными с возможностью открытия за счет давления разрежения перекачиваемой жидкости при ее полном заполнении вращающегося центробежного рабочего колеса.
При этом всасывающий участок трубы может быть дополнительно снабжен обратным клапаном, установленным ниже предвключенного шнека с возможностью удержания столба жидкости внутри удлиненной трубы после отключении насоса.
Изобретение иллюстрирована чертежами, где на Фиг.1 представлен общий вид вертикального шнеково-центробежного насоса, Фиг.2 - фрагмент насоса (центробежное рабочее колесо) с предвключенным шнеком в момент отключения насоса (с закрытыми клапанами)
Перечень обозначений на чертеже.
1 - корпус;
2 - вал центробежного рабочего колеса;
3 - центробежное рабочее колесо;
4 - предвключенный шнек;
5 - вал шнека;
6 - труба;
7 - трансмиссия;
8 - окно трубы 6;
9 - лепестковый упругий элемент;
10 - обратный клапан.
Вертикальный шнеково-центробежный насос содержит корпус 1 с установленными в нем на вертикальном валу 2 центробежным рабочим колесом 3 и предвключенным шнеком 4, размещенным на валу 5 внутри секционной трубы 6. Вал 5 шнека 4 соединен с рабочим колесом 3 при помощи удлиненной секционной трансмиссии 7.
На всасывающем участке трубы 6 выше предвключенного шнека 4 выполнены окна 8 с нормально закрытыми лепестковыми упругими элементами 9 с возможностью открытия последних за счет давления разрежения перекачиваемой жидкости при ее полном заполнении вращающегося центробежного рабочего колеса 3.
Ниже предвключенного шнека 4 на всасывающем участке трубы 6 установлен обратный клапан 10, выполненный с возможностью удержания столба жидкости внутри трубы 6 при отключении насоса.
Работа насоса происходит следующим образом.
Перед началом работы набирают из секций трансмиссию 7 и трубу 6 в зависимости от конкретных условий монтажа насоса (высоты расположения центробежного рабочего колеса 3 относительно зеркала перекачиваемой жидкой среды) таким образом, чтобы всасывающий участок трубы 6 с окнами 8 находился в погруженном состоянии.
При включении электродвигателя начинают вращаться валы 2, 5 и трансмиссия 7, вращение от которых передается центробежному рабочему колесу 3 и предвключенному шнеку 4. При вращении шнека 4 происходит забор жидкой среды в трубу 6 через клапан 10 и дальнейшее ее нагнетание по трубе 6 к всасывающей части центробежного рабочего колеса 3. При этом клапан 10 находится в открытом положении, а упругие элементы 9 закрывают окна 8. Далее жидкая среда заполняет центробежное рабочее колесо 3 и под действием центробежных сил подается с заданным напором в сторону потребителя (не показано).
После заполнения рабочего центробежного колеса 3 перекачиваемой жидкостью шнеково-центробежный насос начинает работать в номинальном режиме. При этом во всасывающем участке трубы 6 создается разрежение благодаря тому, что объемная подача центробежного насоса превышает подачу предвключенного шнека 4. Под действием разрежения происходит отход упругих лепестковых элементов 9 в сторону от окон 8 и открытие последних. Перекачиваемая жидкость начинает поступать в трубу 6, минуя предвключенный шнек 4, то есть с меньшим гидравлическим сопротивлением. Благодаря этому снижается нагрузка на электродвигатель насоса, что повышает его ресурс и уменьшает расход электроэнергии.
При отключении шнеково-центробежного насоса гидростатическое давление столба жидкой среды в трубе 6 воздействует на элементы 9 и клапан 10, что приводит к закрытию клапана 10 и перекрытию окон 8 элементами 9. Благодаря этому происходит удержание столба жидкости в трубе 6 до уровня центробежного рабочего колеса 3.
При очередном включении шнеково-центробежного насоса последний сразу переходит в номинальный режим работы благодаря наличию жидкой среды в рабочем колесе 3.
Использование предлагаемого изобретения позволяет создать вертикальный шнеково-центробежный насос с меньшим энергопотреблением и повышенным ресурсом работы.
1. Вертикальный шнеково-центробежный насос, содержащий корпус с установленными в нем центробежным рабочим колесом и предвключенным шнеком, размещенным внутри нижней части удлиненной трубы, консольно закрепленной к центральной всасывающей части корпуса, причем колесо и шнек соединены между собой удлиненной трансмиссией, отличающийся тем, что на всасывающем участке трубы выполнен один или более обратных клапанов, например, в виде расположенных выше предвключенного шнека окон, снабженных нормально закрытыми лепестковыми упругими элементами, выполненных с возможностью открытия за счет давления разрежения перекачиваемой жидкости при ее полном заполнении вращающегося центробежного рабочего колеса.
2. Вертикальный шнеково-центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что всасывающий участок трубы дополнительно снабжен обратным клапаном, установленным ниже предвключенного шнека с возможностью удержания столба жидкости внутри удлиненной трубы при отключении насоса.
