Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса



Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса
Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса
Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса
Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса

 


Владельцы патента RU 2543711:

Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОсервис-НЕФТЕГАЗ" (RU)

Изобретение относится к насосостроению. Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса содержит спиральный канал, диффузор и язык. Язык расположен в точке поворота потока из окружного направления в спиральном канале с увеличивающейся площадью текущих расчетных сечений пропорционально углу «охвата», отсчитываемого от сечения, проходящего через язык, в тангенциальное направление, на вход в горло и далее в диффузор и на выход из насоса. На боковой стороне спирального канала, обращенной навстречу осевой составляющей абсолютной скорости потока жидкости, выполнен осесимметричный боковой язык в виде конической поверхности с увеличивающимся в диагональном направлении наружным диаметром, плавно сочлененный в окружном направлении с языком. Противоположная боковая сторона спирального канала также выполнена конической с увеличивающимся в диагональном направлении внутренним диаметром. Обе боковые стороны сопряжены между собой по дуге окружности, так, что в целом образуют текущее расчетное сечение спирального канала. Изобретение направлено на повышение КПД и снижение мощности, потребляемой насосом, путем снижения гидравлических потерь на вихреобразование. 2 ил.

 

Изобретение относится к области насосостроения и касается конструкции спирального отвода оседиагональных шнековых насосов, обладающих одновременно повышенными энергетическими и антикавитационными качествами.

Диагональные насосы в соответствии с классификацией по коэффициенту быстроходности ns (см. А.А. Ломакин. Центробежные и осевые насосы. «Машиностроение». М.-Л., 1966, стр. 25) - [1],

где

n - частота вращения ротора насоса, [об/мин],

Q - объемный расход, [м3/с],

Н - напор, [м];

относятся к категории так называемых высокобыстроходных (диагональных или винтовых) насосов, охватывающих диапазон значений коэффициента быстроходности ns=300-600. Однако оседиагональные шнековые насосы кроме указанного диапазона, благодаря особенностям профилирования и достигнутым более высоким удельным напорным качествам, частично охватили область нормальных и быстроходных центробежных насосов с ns=80-300 при одновременном сохранении высоких антикавитационных качеств, присущих шнековым (с винтовыми лопастями) насосам, работающим на номинальных режимах при пониженных значениях коэффициента расхода (φ1), в диапазоне номинальных значений режимных параметров на входе в шнековое колесо (в области так называемых «малорасходных насосов»):

где: С1 - осевая скорость, [м/с];

U1 - окружная скорость на наружном диаметре, [м/с];

обеспечивающих достижение повышенных критических значений кавитационного коэффициента быстроходности Скр, в пределах:

где

Δhкр - кавитационный запас на входе в насос , [м].

Известна конструкция радиального спирального отвода в центробежных насосах (см. [1], стр. 117), состоящая из спирального канала, диффузора и языка, расположенного в точке поворота потока жидкости из окружного направления в спиральном канале с увеличивающейся площадью текущих расчетных сечений пропорционально углу «охвата», отсчитываемого от сечения, проходящего через язык, в тангенциальное направление на вход в горло и далее в диффузор и на выход из насоса, а также принятая за прототип конструкция радиального спирального отвода диагонального насоса (патент RU №2135835 C1, МПК F04D 3/02, опубл. 27.08.1999).

Недостатками указанных известных конструкций радиальных спиральных отводов является принятое при их профилировании исходное условие по структуре потока жидкости, выходящего из рабочего колеса на вход в спиральный канал, - равенство нулю осевой составляющей абсолютной скорости на боковых сторонах спирального канала Vx=0, а в оседиагональных шнековых насосах структура потока жидкости, выходящего из шнекового колеса, имеет существенно пространственный характер, т.е. имеет соизмеримые по величине, составляющие абсолютной скорости V: осевую Vх, радиальную Vr и окружную Vu и, следовательно, имеет диагональное направление. Неучет этих особенностей при профилировании спирального отвода оседиагонального шнекового насоса приводит к возникновению дополнительных гидравлических потерь на вихреобразование при натекании потока жидкости на боковые стороны спирального канала (на «удар» на боковой стороне спирального канала, обращенной навстречу осевой составляющей абсолютной скорости Vx и на «отрыв» потока - на противоположной стороне спирального канала), приводящее к снижению гидравлического КПД оседиагонального шнекового насоса.

Известно также, см. (К. Пфлейдерер. Лопаточные машины для жидкостей и газов. «Гос. науч.-техн. Изд. Машиностроительной литературы». М., 1960, стр. 296) - [2], что применение спирального отвода для диагонального насоса, например с ns =365, нецелесообразно, так как при его профилировании выходное сечение спирального канала из-за малой величины окружной составляющей абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса (Vu<<Vx) получается чрезмерно большим по габаритам, вызывает возрастание гидравлических потерь и рекомендуется в указанных насосах, для достижения высоких значений КПД применять в качестве отвода направляющие аппараты, что существенно усложняет конструкцию диагонального насоса.

Однако такое заключение основано на противоположном по отношению к [1] способе профилирования спирального отвода диагонального насоса, т. е. при Vх>>0, что нехарактерно для оседиагональных шнековых насосов с повышенными удельными напорными качествами, охватывающих область ns=80-500 (по статистике). Реально, как показывают опытные данные, достаточно высокие значения гидравлического КПД в оседиагональных шнековых насосах ηг≈0,75-0,80 достигаются при применении диагональных спиральных отводов, спрофилированных с учетом, соизмеримых по величине: осевой Vх, радиальной Vr и окружной Vu составляющих абсолютной скорости V потока жидкости, выходящего из шнекового колеса и втекающего в спиральный канал отвода оседиагонального шнекового насоса.

Задачей изобретения является повышение КПД и снижение мощности, потребляемой оседиагональным шнековым насосом.

Технический результат при осуществлении заявленного изобретения заключается в устранении дополнительных гидравлических потерь на вихреобразование на боковых сторонах спирального канала (на «удар» - на боковой стороне, обращенной навстречу осевой составляющей абсолютной скорости Vx и на «отрыв» потока - на противоположной боковой стороне) в потоке жидкости, выходящем из шнекового колеса и втекающего в спиральный канал отвода оседиагонального шнекового насоса.

Для достижения технического результата в спиральном отводе оседиагонального шнекового насоса, состоящем из спирального канала, диффузора и языка, расположенного в точке поворота потока жидкости из окружного направления в спиральном канале с увеличивающейся площадью текущих расчетных сечений пропорционально углу «охвата», отсчитываемого от сечения, проходящего через язык, в тангенциальное направление, на вход в горло и далее в диффузор и на выход из насоса, на боковой стороне спирального канала, обращенной навстречу осевой составляющей абсолютной скорости Vx, выполнен осесимметричный боковой язык в виде конической поверхности с увеличивающимся в диагональном направлении наружным диаметром, плавно сочлененный в окружном направлении с языком, а противоположная боковая сторона спирального канала выполнена также конической с увеличивающимся в диагональном направлении внутренним диаметром, при этом обе боковые стороны сопряжены между собой по дуге окружности так, что образуют текущее расчетное сечение спирального канала. Устройство бокового языка и конических поверхностей на боковых сторонах спирального канала, сориентированных по направлению потока, выходящего из шнекового колеса, позволяет снизить гидравлические потери на вихреобразование при втекании потока жидкости из шнекового колеса в спиральный канал отвода и повысить гидравлический КПД оседиагонального шнекового насоса.

Кроме того, по внутренней цилиндрической поверхности бокового языка, обращенной к цилиндрической поверхности втулки, находящейся на выходе шнекового колеса, конструктивно просто расположить щелевое или лабиринтно-щелевое уплотнение, что позволяет сократить габариты оседиагонального шнекового насоса.

На Фиг. 1 изображено текущее расчетное сечение спирального канала 1, включающее в себя боковые стороны 2 и 3 и сопрягающую их по дуге окружности сторону 4, боковой язык 5. Боковая сторона 2 по внутреннему контуру, а боковая сторона 3 и боковой язык 5 по наружному контуру образованы коническими поверхностями с увеличивающимся в диагональном направлении диаметром. По внутренней цилиндрической поверхности бокового языка 5, обращенной к цилиндрической поверхности втулки, находящейся на выходе шнекового колеса, расположено щелевое или лабиринтно-щелевое уплотнение 6.

На Фиг. 2 изображен вид на боковую сторону 3 спирального канала 1 в плане с показом текущих расчетных сечений 7, с увеличивающейся площадью пропорционально углу «охвата» φохв, отсчитываемому от сечения, проходящего через язык 8, горла 9 и диффузора 10.

Таким образом, пространственный поток жидкости, выходящий из шнекового колеса с осевой Vх, радиальной Vr и окружной Vu составляющими абсолютной скорости V в диагональном направлении втекает в спиральный канал 1, в котором на боковой стороне 3, расположенной навстречу осевой составляющей абсолютной скорости Vx, благодаря конической поверхности бокового языка 5 без возникновения гидравлических потерь на «удар» плавно поворачивается в окружное направление с окружной составляющей Vu, а противоположная боковая сторона 2 спирального канала 1 также благодаря конической поверхности обтекается потоком жидкости без возникновения гидравлических потерь на «отрыв» потока по отношению к составляющим Vx и Vr, и обе боковые стороны 2 и 3, сопряженные между собой по дуге окружности стороной 4, обеспечивают течение потока в окружном направлении при расчетном значении абсолютной скорости V для текущих расчетных сечений 7 с увеличивающейся площадью пропорционально углу «охвата» φохв и после прохождения последнего текущего расчетного сечения, поток жидкости языком 8 отводится в тангенциальное направление на вход в горло 9 и далее в диффузор 10 и на выход из насоса.

Возможно совмещение спирального отвода со щелевым или лабиринтно-щелевым уплотнением 6 по внутренней цилиндрической поверхности бокового языка 5, что позволяет сократить габариты спирального отвода оседиагонального шнекового насоса.

Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса, характеризующийся тем, что он состоит из спирального канала, диффузора и языка, расположенного в точке поворота потока жидкости из окружного направления в спиральном канале с увеличивающейся площадью текущих расчетных сечений пропорционально углу «охвата», отсчитываемого от сечения, проходящего через язык, в тангенциальное направление, на вход в горло и далее в диффузор и на выход из насоса, при этом на боковой стороне спирального канала, обращенной навстречу осевой составляющей абсолютной скорости V потока жидкости, выходящего из шнекового колеса, выполнен осесимметричный боковой язык в виде конической поверхности с увеличивающимся в диагональном направлении наружным диаметром, плавно сочлененный в окружном направлении с языком, причем противоположная боковая сторона спирального канала также выполнена конической с увеличивающимся в диагональном направлении внутренним диаметром и обе боковые стороны сопряжены между собой по дуге окружности так, что в целом образуют текущее расчетное сечение спирального канала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосостроению. Горизонтальный одноступенчатый насос включает корпус, двухпоточное рабочее колесо и направляющий аппарат.

Изобретение относится к области вентиляторостроения, а именно к входным устройствам центробежных вентиляторов. Входное устройство центробежного вентилятора представляет собой всасывающий патрубок, образующий с покрывным диском рабочего колеса кольцевой зазор, профиль образующей всасывающего патрубка имеет вогнутую форму, кривизна которой и длина патрубка рассчитываются из условия обеспечения минимума обтекаемой поверхности осесимметричного канала.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным нефтяным магистральным насосам. В процессе оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двустороннего входа задают расчетную подачу подвода, средний момент скорости на входе в рабочее колесо, частоту вращения и радиус колеса, а также закон изменения ширины сечения спиральной части подвода в зависимости от изменения радиуса его сечения.

Изобретение относится к центробежному насосу (1), который может перекачивать жидкость с большими объемными расходами свыше 20 м3/с. Насос содержит рабочее колесо (3), установленное с возможностью вращения вокруг оси и направления жидкости к бетонной спиральной камере (4), расположенной вокруг рабочего колеса (3).

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных многоступенчатых центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Группа изобретений относится к насосостроению, а именно к погружным многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти из скважин. Погружной многоступенчатый модульный насос содержит головку, основание и корпус, в котором установлены ступени.

Узел диффузор-направляющий аппарат, предназначенный для установки на выходе компрессора в турбомашине, содержит направляющий аппарат. Направляющий аппарат включает в себя две, по существу, цилиндрические стенки: радиально внутреннюю и радиально наружную.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Диффузор для диагонального или центробежного компрессора газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, одну лопатку (20), имеющую сторону нагнетания, сторону всасывания и первую боковую поверхность (22).

Изобретение относится к области машиностроения. В процессе проектирования задают технические требования к характеристикам насоса и устанавливают набор параметров, характеризующих геометрию элементов насоса.

Изобретение относится к насосостроению. Горизонтальный одноступенчатый насос включает корпус, двухпоточное рабочее колесо и направляющий аппарат.

Изобретение относится к центробежным насосам и может быть использовано в тех областях машиностроения, где требуется применение насосов с очень высокими антикавитационными свойствами.

Изобретение относится к областям машиностроения, где требуется применение насосов, перекачивающих криогенные жидкости, например, такие как жидкий водород. В шнекоцентробежном насосе на переднем бурте центробежного колеса последовательно установлены два плавающих кольца 7 и 8 щелевых уплотнений, между плавающими кольцами 7, 8 в корпусе 4 насоса установлена распорная фигурная втулка 9, имеющая внутреннюю и наружную полости 10 и 11, соединенные отверстиями 12.

Группа изобретений относится к насосным установкам для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления. Вал установки установлен в тороидальных роликовых подшипниках, закрепленных в консольных опорах с наружной стороны торцевых крышек.

Изобретение относится к насосостроению. Насос содержит приводной вал, электродвигатель, фланец, корпус из трех частей и крышку в виде заборного патрубка.

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для откачки нефти и других жидкостей из трубопроводов при их ремонте, когда необходимо максимально осушить трубопровод.

Изобретение относится к центробежным многоступенчатым насосам и может быть использовано для подъема из скважин жидкости с высоким содержанием механических примесей.

Изобретение относится к вертикальным центробежным насосам с колесом двустороннего всасывания, размещаемым внутри корпуса реактора. Насос содержит корпус, колесо с верхним и нижним лопаточными венцами, кольцевые направляющий аппарат и отвод с наружной и внутренней обечайками, образующими ниже коллектор с напорным патрубком.

Изобретение относится к области силовых установок летательных аппаратов. Система подачи жидкого кислорода, содержащая агрегат соединенных последовательно гидравлически друг с другом насосов трех каскадов с автономными приводами, бак с кислородом и потребитель кислорода, где вход системы соединен с баком, а выход - с потребителем кислорода, в соответствии с изобретением снабжена источником газа высокого давления с вентилем, смесителем и потребителем газа, где источник газа соединен через вентиль с входом привода насоса третьего каскада, выполненного в виде турбины, выход газа из турбины третьего каскада соединен с потребителем газа и с входами газа приводов насосов первого и второго каскадов, выполненных в виде осевых турбин, расположенных коаксиально соответствующим насосам и скрепленных с ними, выходы газа из турбин первого и второго каскадов соединены через смеситель с выходом жидкого кислорода из насоса первого каскада, причем каналы подачи кислорода в насосах первого и второго каскадов выполнены диагональными с осевыми входами и выходами, а насос третьего каскада выполнен центробежным. Способ подачи жидкого кислорода из бака потребителю, заключающийся в том, что из бака подают кислород в насос первого каскада, из насоса первого каскада подают кислород в насос второго каскада, из насоса второго каскада подают кислород в насос третьего каскада, из насоса третьего каскада подают кислород потребителю, причем в насосе первого каскада давление кислорода повышают с условием обеспечения бескавитационной работы насоса второго каскада, в насосе второго каскада давление жидкого кислорода повышают до сверхкритического уровня, а в насосе третьего каскада устанавливают максимально допустимую частоту вращения, при этом на вход турбины третьего каскада подают из источника газ высокого давления, в турбине третьего каскада энергию газа преобразуют с понижением давления в механическую работу, а на выходе из турбины третьего каскада газ подают потребителю и на вход турбин первого и второго каскадов, в турбинах первого и второго каскадов энергию газа преобразуют с понижением давления в механическую работу и выпускают газ в смеситель, где его смешивают с потоком кислорода, поступающим из насоса первого каскада, при этом величину давления кислорода перед насосом третьего каскада устанавливают выше давления критического состояния кислорода не более чем на 10%, а частоту вращения ротора насоса третьего каскада выбирают на предельном уровне, исходя из условия максимально допустимого значения параметра В напряженности ротора, определяемого соотношением B=Nнn2, где Nн - мощность насоса, n - частота вращения ротора, причем частоту вращения ротора насоса второго каскада устанавливают больше частоты вращения ротора насоса первого каскада. Изобретение обеспечивает повышение КПД и уменьшения массы насосной системы при увеличении надежности ее работы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх