Рабочее колесо центробежного насоса



Рабочее колесо центробежного насоса
Рабочее колесо центробежного насоса
Рабочее колесо центробежного насоса
Рабочее колесо центробежного насоса

 


Владельцы патента RU 2611122:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения. Насос содержит гетерогенную лопастную систему, лопасти (1-6) которой образуют между собой каналы (7). По меньшей мере две лопасти (1-3) имеют неодинаковые скелеты профилей. Все лопасти (1-6) имеют клинообразную форму. Внешние обводы каналов (7), одновременно очерчивающие и профили лопастей, образованы кривыми (8, 9), касательными к окружностям с диаметрами, концентричным окружностям с диаметрами Di, вписанным между скелетами (10) на различных радиусах колеса. При этом диаметры на любом радиусе рабочего колеса находятся по определенной формуле и зависят от значений диаметра окружности (11) в горле канала (7), толщины входной кромки профиля лопасти (1-6) и константы, имеющей значение более 1/4 и менее 1. Изобретение направлено на повышение КПД и расширение эффективной рабочей зоны центробежного насоса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при проектировании и производстве центробежных насосов.

Известны рабочие колеса центробежных насосов, лопастная система которых содержит равномерно распределенные по окружности колеса лопасти с одинаковыми скелетами профилей, образующие между собой каналы с горлом, причем лопасти имеют преимущественно максимально тонкий аэродинамический профиль или минимально возможную постоянную толщину (см., например, Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. - М.: "Машиностроение", 1977). Профиль лопастей строится на скелете - кривой, совпадающей с расчетной линией тока жидкости относительно колеса, при этом профиль лопасти идентифицируется, в первую очередь, углами входа и выхода и углом охвата.

Недостатками данных рабочих колес, лопастная система которых, по сути, гомогенная, являются минимизация гидравлических потерь и обеспечение высокого значения КПД исключительно в одном оптимальном режиме, за пределами которого КПД резко снижается.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является рабочее колесо центробежного насоса, содержащее гетерогенную лопастную систему, в которой по меньшей мере две лопасти имеют различный угол входа (см. патент на изобретение RU №2452875, МПК F04D 29/22, опубл. 10.06.2012). Различие лопастей, по меньшей мере, по углу входа предполагает, что они рассчитаны и спрофилированы для различных подач насоса. Преимуществами такого рабочего колеса являются: повышение КПД насоса в области значений подачи насоса, отличающихся от расчетного (оптимального) значения подачи насоса, и повышение средневзвешенного по времени КПД насоса.

Недостатком такого устройства является снижение максимально достижимого уровня КПД насоса.

Технической задачей изобретения является повышение КПД насоса, расширение эффективной рабочей зоны центробежного насоса, то есть повышение его КПД, как в области оптимальных подач, так и в области подач, отличающихся от оптимальной (расчетной).

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение эффективной рабочей зоны центробежного насоса и увеличение его КПД вблизи оптимальных подач.

Это достигается тем, что у известного рабочего колеса центробежного насоса, содержащего гетерогенную лопастную систему, лопасти которой образуют между собой каналы, причем по меньшей мере две из них имеют неодинаковые скелеты профилей, все лопасти имеют клинообразную форму, а внешние обводы каналов образованы кривыми, касательными к окружностям с диаметрами di, концентричным окружностям с диаметрами Di, вписанным между скелетами соседних профилей лопастей на различных радиусах колеса, причем диаметры di на любом i-м радиусе рабочего колеса определяются зависимостью di=(D1-s)⋅k+(Di-s)⋅(1-k), где D1 есть диаметр Di в горле канала, s есть толщина входных кромок профилей, константа k имеет значение более 1/4 и менее 1.

Дополнительно гетерогенная лопастная система рабочего колеса центробежного насоса может содержать по меньшей мере две соседние лопасти, которые составляют группу, повторяющуюся в лопастной системе по меньшей мере два раза, при этом повторяющиеся группы распределены по окружности колеса равномерно.

Кроме того, лопасти могут быть выполнены по меньшей мере с одной внутренней замкнутой полостью.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлены характерные параметры скелета профиля лопасти (скелетной линии, как ожидаемой линии тока): угол входа β, угол выхода β и угол охвата Θ, на фиг. 2 представлен план лопастной системы рабочего колеса центробежного насоса, имеющий, как частный случай, 6 лопастей, на фиг. 3 представлены зависимости КПД η центробежных насосов от относительной объемной подачи рабочей среды полученные методом 3D моделирования в среде ANSYS Fluent для известных решений а и b и изобретения с.

Рабочее колесо центробежного насоса содержит лопастную систему с шестью лопастями 1…6, три из которых - 1…3 - имеют неодинаковые скелеты профилей с различными, по меньшей мере, углами входа β1Л1≠β1Л2≠β1Л3 и, как частный случай, составляют повторяющуюся группу, то есть группа лопастей 4…6 идентична группе лопастей 1…3, что облегчает балансировку ротора насоса и способствует снижению радиальной нагрузки его опор. Скелет профиля каждой из лопастей 1…3 рассчитан как ожидаемая линия тока рабочей жидкости по известным методикам (см., например, Машин А.Н. Профилирование проточной части рабочих колес центробежных насосов. - М.: Московский Ордена Ленина Энергетический Институт, 1976) для своей индивидуальной подачи. Так, например, лопасть 1 рассчитана на подачу относительно расчетной подачи насоса, лопасть 2, например, - на подачу относительно расчетной подачи насоса, лопасть 3, например, - на подачу относительно расчетной подачи насоса. В частом случае, выходные углы скелетов профилей одинаковы, а входные углы и углы охвата различные. В свою очередь внешние обводы каналов 7, одновременно очерчивающие и профили лопастей, образованы кривыми 8 и 9, касательными к окружностям с диаметрами di (i=1…n), концентричным окружностям с диаметрами Di, вписанным между скелетами 10 на различных радиусах колеса. При этом диаметры di на любом i-м радиусе рабочего колеса определяются зависимостью di=(D1-s)⋅k+(Di-s)⋅(1-k), где D1 - диаметр Di окружности 11 в горле канала, когда i=1; s - толщина входной кромки профиля лопасти, а константа k может иметь значения более 1/4 и менее 1. В общем случае значения константы k для неидентичных каналов колеса неодинаковые. Лопасти могут иметь по меньшей мере одну замкнутую полость 12, что обеспечивает уменьшение инерционных сил.

Сформированная подобным образом гетерогенная лопастная система рабочего колеса с клиновидной формой лопастей обеспечивает центробежному насосу эффективную работу на подачах, отличных от расчетной, а также приводит к значительному уменьшению гидравлических потерь в колесе и столь же значительному приросту КПД насоса в области расчетной подачи за счет снижения интенсивности относительного осевого вихря в каналах.

Таким образом, использование изобретения значительно расширяет эффективную рабочую зону центробежного насоса и повышает КПД насоса вблизи оптимальных подач, позволяя эффективно использовать его в широком диапазоне подач.

1. Рабочее колесо центробежного насоса, содержащее гетерогенную лопастную систему, лопасти которой образуют между собой каналы, причем по меньшей мере две лопасти имеют неодинаковые скелеты профилей, отличающееся тем, что все лопасти имеют клинообразную форму, а внешние обводы каналов образованы кривыми, касательными к окружностям с диаметрами di, концентричным окружностям с диаметрами Di, вписанным между скелетами соседних профилей лопастей на различных радиусах колеса, причем диаметры di на любом i-м радиусе рабочего колеса определяются зависимостью di=(D1-s)·k+(Di-s)·(1-k), где D1 есть диаметр Di в горле канала, s есть толщина входных кромок профилей, константа k имеет значение более 1/4 и менее 1.

2. Рабочее колесо центробежного насоса по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере две соседние лопасти составляют группу, повторяющуюся в лопастной системе по меньшей мере два раза, при этом повторяющиеся группы распределены по окружности колеса равномерно.

3. Рабочее колесо центробежного насоса по п. 1 или 2, отличающееся тем, что лопасти выполнены по меньшей мере с одной внутренней замкнутой полостью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при конструировании погружных центробежных насосов для добычи жидкостей с механическими примесями из скважин.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при конструировании погружных насосов для добычи жидкостей с механическими примесями из скважин.

Группа изобретений относится к центробежным насосам. Рабочее колесо (2) для центробежного насоса, включающее в себя имеющий лопатки (8) первый закрывающий диск (4) и присоединенный посредством сварки к первому закрывающему диску (4) второй закрывающий диск (6).

Изобретение касается вертикального насоса с двусторонним всасыванием. Насос имеет спускной трубный узел, узел электродвигателя, расположенный на узле подвески и присоединенный к валу (15), спускные отверстия (120, 122), присоединенные к спускному трубному узлу, корпус (12) и колесо (14) с двусторонним всасыванием.

Изобретение относится к насосам необъемного вытеснения, а именно к рабочим колесам центробежных насосов. Рабочее колесо центробежного насоса содержит установленные между ведущим и покрывным дисками основные криволинейные лопатки, образующие межлопаточные каналы, и установленные в последних укороченные дополнительные криволинейные лопатки, причем выходные кромки всех лопаток находятся на наружной окружности рабочего колеса, укороченные дополнительные криволинейные лопатки установлены ближе к основным криволинейным лопаткам в направлении вращения колеса, причем расстояние по наружной окружности рабочего колеса от выходной кромки основной криволинейной лопатки до выходной кромки укороченной дополнительной криволинейной лопатки в направлении вращения рабочего колеса составляет от 1,2 до 1,4 расстояния от выходной кромки укороченной дополнительной криволинейной лопатки до выходной кромки смежной с ней основной криволинейной лопатки в направлении вращения рабочего колеса, а входная кромка укороченной дополнительной криволинейной лопатки расположена от оси рабочего колеса в радиальном направлении на расстоянии, составляющем от 0,25 до 0,42 диаметра наружной окружности рабочего колеса.

Изобретение относится к насосам необъемного вытеснения, а именно к рабочим колесам центробежных насосов. Рабочее колесо промежуточной ступени центробежного насоса содержит ведущий диск, покрывной диск и расположенные между ними лопатки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Способ изготовления рабочего колеса и направляющего аппарата ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса включает ввод алюминия под поверхность расплава при температуре 1410-1480°С.

Изобретение относится к насосной технике, в частности к центробежным насосам. В центробежном насосе, содержащем корпус с патрубками, вал с ротором, имеющий лопатки, согласно изобретению лопатки выполнены в виде двух групп.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в погружных многоступенчатых электроцентробежных насосах для добычи нефти. Насос содержит корпус, вал и ступени, состоящие из рабочего колеса и направляющего аппарата, выполненные литьем из чугуна следующего состава, масс.%: углерода - 3,2-3,9, кремния - 0,2-1,0, марганца - 0,5-0,8, хрома - 0,1-0,5, меди - 0,8-1,5, алюминия - 1,7-4,0, титана - не более 0,3, фосфора - не более 0,2, серы - не более 0,02, железо - остальное.

Изобретение относится к рабочему колесу центробежного насоса, содержащему, по меньшей мере, две лопасти (4) для перекачки сред, содержащих твердые тела. Согласно настоящему изобретению угол (β1) подъема передней кромки лопасти является меньшим чем 0 градусов.

Изобретение относится к области насосостроения. Реактивное рабочее колесо центробежного насоса содержит равномерно распределенных по окружности лопасти (1) с идентичными скелетами (2) профилей. Средние линии (3) межлопастных каналов (4) представляют собой геометрическое место точек - центров окружностей с диаметрами Di (i=1…n), вписанных между скелетами (2) соседних профилей на различных радиусах колеса. Внешние обводы межлопастных каналов (4) образованы кривыми (5) и (6), касательными к окружностям с диаметрами di<Di, концентричным окружностям, вписанным между скелетами (2). Диаметры di на любом i-м радиусе колеса определяются зависимостью di=(D1-s)⋅k+(Di-s)⋅(1-k), где D1 - диаметр Di окружности (7) в горле канала, когда i=1; s - толщина входной кромки профиля лопасти, а константа k идентична для всех каналов колеса и может иметь значения в диапазоне от 0,3 до 0,5. Изобретение направлено на снижение вихревых (диффузорных) потерь в межлопастных каналах рабочего колеса с одновременным увеличением его гидравлического КПД. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх