Насос

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к насосам. Преобразование энергии в насосе происходит при взаимодействии жидкости и лопастей рабочего колеса в форме закрытого изогнутого канала. Рабочее колесо выполнено в виде диска, который установлен в корпусе насоса с разделением последнего на подвод и отвод. С диском жестко связаны лопасти, входные и выходные отверстия которых выполнены размещенными по периферии диска по разные его стороны и обращенными, соответственно, в направлении вращения рабочего колеса и против. При движении входных отверстий лопастей навстречу жидкости создается скоростной напор, под действием которого в проточной части насоса возникает поток жидкости. Изобретение направлено на упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления лопастей рабочего колеса, использование расчетной характеристики на практике при определении эксплуатационных свойств проектируемого насоса и обеспечение непрерывной подачи жидкости. 10 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к энергетическим машинам для преобразования механической энергии, получаемой от двигателя, в механическую энергию потока жидкости.

Из научно-технической литературы [Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. / Под редакцией Башты Т.М., Москва: "Машиностроение", 1970, 504 с., стр. 172…254] известны устройства для преобразования механической энергии, получаемой от двигателя, в механическую энергию потока жидкости, например лопастные насосы (далее по тексту - ЛН), проточная часть которых состоит из трех основных элементов: подвода, рабочего колеса (далее по тексту - Клн) и отвода. Клн выполнено в виде ротора. С ротором жестко связаны лопасти в форме крыловидного профиля, образующие междулопастные, например, изогнутые каналы, входные отверстия которых выполнены размещенными со стороны оси вращения Клн, а выходные - по периферии ротора.

Недостатками ЛН являются:

- сложность конструкции и трудоемкость изготовления лопастей Клн;

- степень расхождения расчетной и опытной характеристик, которая не позволяет использовать расчетную характеристику на практике при определении эксплуатационных свойств проектируемого ЛН, что следует из графиков характеристик, например расчетной Н=fлн(Q), см. фиг. 1, и опытной Н=fлно(Q), см. фиг. 2. График Н=fлн(Q) построен по точкам, которые определены с подстановкой фактических величин параметров электронасоса ГНОМ 16-16 (далее по тексту - БН): b2=10 мм, R2=61 мм, σ2=4 мм, z=7 шт., S2=3 мм, n=2850 об/мин (наименование и обозначение параметров соответствует принятым [Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. / Под редакцией Башты Т.М., Москва: "Машиностроение", 1970, 504 с., стр. 184…190]) в уравнениях, приведенных [Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. / Под редакцией Башты Т.М., Москва: "Машиностроение", 1970, 504 с., стр. 184, (2.21), (2.22), стр. 185, (2.24), стр. 190, (2.36)]). График Н=fлно(Q) БН соответствует приведенному [Руководство по эксплуатации 28ТНП.00.000 РЭ, рисунок 2].

Известна конструкция [Сборник задач по машиностроительной гидравлике. Бутаев Д-Г.А., Калмыкова З.А., Подвидз Л.Г., Попов К.Н., Рождественский С.Н., Яншин Б.И. / Под ред. Куколевского И.И. и Подвидз Л.Г., Москва: "Машиностроение", 1972, 472 с., задача V11-21, стр. 166], совпадающая с изобретением по назначению и принципу работы - устройство для заполнения водой паровозного тендера, содержащее устроенный между рельсами лоток с водой, в который опускается труба приемного устройства так, что входное отверстие трубы располагается навстречу потоку.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности: подача жидкости осуществляется прерывисто, что обусловлено поступательным движением приемного устройства - паровоза и реальной длиной лотка с водой.

Насос (далее по тексту - ТН), являющийся вариантом применения конструкции [US 2005/0019153 А1, 27.01.2005, фиг. 5-7, абзацы [0025], [0038], всего 13 с.], выбран в качестве прототипа. ТН содержит корпус с проточной частью из подвода, отвода и связанного с двигателем рабочего колеса (далее по тексту - Ктн) с лопастями в форме закрытого изогнутого канала, входное и выходное отверстия которого выполнены размещенными по окружности Ктн. Лопасти имеют сложную конфигурацию: площадь поперечного сечения канала уменьшается от входного отверстия к выходному, которые выполнены размещенными по разные стороны оси вращения Ктн, и входное отверстие более удалено от оси вращения Ктн, чем выходное.

Недостатками ТН являются:

- сложность конструкции и трудоемкость изготовления лопастей Ктн;

- отсутствие выражения взаимосвязи между параметрами ТН и параметрами потока рабочей жидкости для определения расчетной характеристики.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются:

- упростить конструкцию и снизить трудоемкость изготовления лопастей рабочего колеса;

- снизить расхождение расчетной и опытной характеристик до степени, которая позволяет использовать расчетную характеристику на практике при определении эксплуатационных свойств проектируемого насоса;

- расширить функциональные возможности: обеспечить непрерывную подачу жидкости.

Сущность изобретения: преобразование энергии в насосе (далее по тексту - РН) происходит при взаимодействии жидкости и лопастей рабочего колеса (далее по тексту - КРН) аналогично приведенному [Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. / Под редакцией Башты Т.М., Москва: "Машиностроение", 1970, 504 с, §1.18. "Примеры использования уравнения Бернулли в технике", пример 4. Трубка полного напора (или трубка Пито), стр. 61]. КРН выполнено в виде диска, который установлен в корпусе РН с разделением последнего на подвод и отвод. С диском жестко связаны лопасти в форме закрытого изогнутого канала. Входные и выходные отверстия каналов выполнены размещенными по периферии диска по разные его стороны и обращенными, соответственно, в направлении вращения КРН и против. При движении входных отверстий лопастей навстречу жидкости создается скоростной напор, под действием которого в проточной части РН возникает поток жидкости.

Техническим результатом, который может быть получен при реализации и использовании РН в качестве товарного продукта, является:

- упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления лопастей рабочего колеса;

- снижение расхождения расчетной и опытной характеристик до степени, которая позволяет использовать расчетную характеристику на практике при определении эксплуатационных свойств проектируемого насоса;

- расширение функциональные возможностей: обеспечение непрерывной подачи жидкости.

Технический результат достигается тем, что насос, содержащий корпус с проточной частью из подвода, отвода и связанного с двигателем рабочего колеса с лопастями в форме закрытого изогнутого канала, входное и выходное отверстия которого расположены по окружности рабочего колеса, отличается тем, что Крн выполнено в виде диска, установленного в корпусе с разделением последнего на подвод и отвод, а входные и выходные отверстия каналов выполнены размещенными по периферии диска по разные его стороны и обращенными, соответственно, в направлении вращения Крн и против.

Общие сведения

Существенное различие в характеристиках, соответственно, и эксплуатационных свойствах ЛН и РН определяется принципиальным различием в особенностях рабочих процессов, происходящих в ЛН и РН.

В ЛН энергию передает Клн, при вращении которого жидкость перетекает из подвода в отвод непрерывным потоком по каналам между радиально расположенными лопастями Клн, имеющими крыловидный профиль, под действием подъемной силы, которая возникает при движении лопасти в жидкости [Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. / Под редакцией Башты Т.М., Москва: "Машиностроение", 1970, 504 с., стр. 174].

В РН энергию передает Крн, при вращении которого жидкость перетекает из подвода в отвод непрерывным потоком по лопастям Крн, имеющим форму закрытого изогнутого канала, под действием скоростного напора, возникающего при движении входных отверстий лопастей навстречу жидкости.

Описание устройства и работы

На фиг. 3 изображена конструктивная схема насосного агрегата, состоящего из двигателя 1 (например, электродвигателя) и РН, корпус 2 которого разделен на подвод и отвод диском 5 Крн. С диском 5 жестко соединены лопасти 6 в форме закрытого изогнутого канала, имеющего, например, круглое поперечное сечение. Входные и выходные отверстия каналов выполнены размещенными по периферии диска 5 по разные его стороны и обращенными, соответственно, в направлении вращения Крн и против. Диск 5 жестко соединен с валом двигателя 1.

РН работает следующим образом.

После пуска двигателя входные отверстия лопастей 6 Крн, приводимого во вращение моментом двигателя Мд с числом оборотов nд, движутся навстречу жидкости и возникает скоростной напор Н. Под действием Н поток жидкости с расходом Q проходит из подвода 3 по каналам лопастей 6, разделяясь на потоки с расходом Q, в отвод 4. При этом:

z - количество лопастей.

При установившемся режиме работы РН на жидкость, текущую по лопасти в форме закрытого изогнутого канала, действуют сила тяжести, центробежная сила и сила динамического взаимодействия с внутренними стенками лопастей, существование которой научно доказано [Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. / Под редакцией Башты Т.М., Москва: "Машиностроение", 1970, 504 с., §1.47. "Силы действия потока на стенки канала", стр. 167, пример 15, стр. 168]. Учитывая практическое nд Крн, силой тяжести можно пренебречь по сравнению с центробежной силой и силой динамического взаимодействия.

При конструкции лопасти, например, в форме сдвоенного отвода, т.е. два отвода каждый с углом поворота 90° последовательно жестко соединены так, что общий угол поворота равен нулю, силы центробежная и динамического взаимодействия уравновешиваются вследствие симметричности конструкции. Мощность двигателя 1 расходуется на создание Н и теряется на гидравлические потери при течении жидкости по лопастям Крн.

С учетом изложенного и уравнения Бернулли применительно к относительному движению жидкости по лопасти [Сборник задач по машиностроительной гидравлике. Бутаев Д-Г.А., Калмыкова З.А., Подвидз Л.Г., Попов К.Н., Рождественский С.Н., Яншин Б.И. / Под ред. Куколевского И.И. и Подвидз Л.Г., Москва: "Машиностроение", 1972, 472 с., задача V11-21, стр. 166] имеем:

V - средняя линейная скорость движения входного отверстия навстречу жидкости по сечению канала:

R - расстояние от центра окружности входного отверстия канала до оси вращения Крн;

g - ускорение свободного падения;

ξ - суммарный коэффициент потерь при движении жидкости в канале;

w - средняя скорость движения жидкости по сечению канала:

F - площадь сечения канала.

Характерные особенности параметров и характеристик

Характерные особенности параметров и характеристик РН определяет их взаимосвязь. Связь между параметрами РН осуществляется через параметры потока рабочей жидкости.

При определении взаимосвязи приняты допущения:

- движение жидкости в проточной части РН имеет турбулентный режим;

- механические, объемные потери и дисковое трение пренебрежимо малы;

- гидравлические потери в каналах Крн не зависят от скорости вращения Крн.

Из (2) определяем Н:

Подставим в (5) выражения (3), (4), (1) и, опуская промежуточные преобразования, получаем расчетную характеристику Н=fрн(Q):

Возможность достижения заявленного технического результата

Для проверки возможности достижения заявленного технического результата изготовлен и испытан РН (см. фиг. 4). РН изготовлен (см. фиг. 5) на основе БН [Руководство по эксплуатации 28ТНП.00.000 РЭ, рис. 1 и рис. 3] с использованием корпуса БН (см. фиг. 5 - поз. 8) без изменений, в котором диафрагма (см. фиг. 5 - поз. 3) и рабочее колесо (см. фиг. 5 - поз. 6) заменены на Крн. Примеры: конструкции Крн, см. фиг. 6, и изготовления Крн, см. фиг. 7.

Применение изобретения обеспечивает достижение заявленного технического результата:

- упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления лопастей рабочего колеса наглядно представлены на фиг. 8 (слева - диафрагма и рабочее колесо БН, справа - Крн);

- расхождение расчетной и опытной характеристик снижено до степени, которая позволяет использовать Н=fрн(Q) на практике при определении эксплуатационных свойств проектируемого РН, что следует из графиков характеристик, например: Н=fрн(Q), см. фиг. 9, и опытной Н=fрно(Q), см. фиг. 10. График Н=fрн(Q) построен по (6) с подстановкой фактических величин параметров РН: nд=2850 об/мин, R=49,5 мм, F=240 мм2, z=4 шт. и принятом ξ=2. График Н=fрно(Q) построен по точкам, которые определены с использованием известного метода: заполнение мерной емкости рабочей жидкостью (водой) посредством РН с контролем времени наполнения при различных Н;

- расширение функциональных возможностей: обеспечение непрерывной подачи жидкости следует из вышеприведенного описания устройства и работы РН.

Насос, содержащий корпус с проточной частью из подвода, отвода и связанного с двигателем рабочего колеса с лопастями в форме закрытого изогнутого канала, входное и выходное отверстия которого расположены по окружности рабочего колеса, отличающийся тем, что рабочее колесо выполнено в виде диска, установленного в корпусе с разделением последнего на подвод и отвод, а входные и выходные отверстия каналов выполнены размещенными по периферии диска по разные его стороны и обращенными, соответственно, в направлении вращения колеса и против.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям винтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных жидкостей. Винтовой насос состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям винтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных жидкостей. Винтовой насос состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой.

Изобретение относится к дисковым насосам трения для перекачки жидкостей, в частности в кардиохирургии для создания вспомогательного насоса поддержки кровообращения для лечения терминальной сердечной недостаточности.

Изобретение относится к конструктивным узлам лопастных насосов и может быть преимущественно использовано на атомных электростанциях в главных циркуляционных насосных агрегатах контура теплоносителя ядерной энергетической установки, проходящего через активную зону ядерного реактора.

Группа изобретений относится к области энергетики, а именно к устройствам и способам для нагнетания давления текучих сред, и может быть использовано для перекачки жидкостей, а также в конструкциях движителей в судостроении.

Изобретение относится к области насосостроения. Насос содержит входной патрубок, центростремительное рабочее колесо, состоящее из ведущего и покрывного дисков, радиальных лопастей (4), изогнутых по дуге окружности радиусом (rл) с центром изгиба (О2), смещенным относительно центра вращения (О1), и совмещенного с ним начала ортогональной системы координат радиально по оси (Y) на расстояние (Yo) и по оси (X) в направлении вращения от оси (Y) на расстояние (Xо), и конической втулки с уменьшающимся диаметром; подвод, отвод и вал, приводимый от асинхронного электрического двигателя.

Группа изобретений касается винта для гидравлической машины, в частности типа турбины, а также гидравлической машины, снабженной таким винтом, и способа соединения такого винта.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях главных циркуляционных насосных агрегатов для реакторных установок атомных станций.

Группа изобретений относится к турбоустановке и способу для сообщения энергии многофазной текучей среде. Турбоустановка содержит корпус, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, секцию осевой ступени, содержащую по меньшей мере одну осевую ступень, секцию диагональной ступени, содержащую по меньшей мере одну диагональную ступень, проточно соединенную с секцией осевой ступени, и секцию центробежной ступени, содержащую по меньшей мере одну центробежную ступень, проточно соединенную с секцией диагональной ступени.

Изобретение касается способа определения диаметра оснащенного рабочими лопатками ротора лопаточной машины. Способ характеризуется тем, что предлагается приводить ротор, снабженный венцом рабочих лопаток, во вращательное движение и вне области венца рабочих лопаток расположить предусмотренное для него устройство для измерения расстояния, чтобы затем измерять расстояние до рабочих лопаток венца рабочих лопаток, вращающихся мимо устройства для измерения расстояния, откуда при знании расстояния между сенсором и осью ротора может определяться диаметр ротора.

Группа изобретений относится к области энергетики, а именно к устройствам и способам для нагнетания давления текучих сред, и может быть использовано для перекачки жидкостей, а также в конструкциях движителей в судостроении.

Изобретение относится к гидравлической технике, в частности к роторным насосам, в которых вытеснение жидкости производится из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного движения рабочих органов - вытеснителей и которые могут быть использованы для смазки подшипниковых узлов.

Изобретение относится к области насосостроения и может найти применение во всех областях промышленности и сельского хозяйства, где требуется перекачивание как однородных, так и неоднородных жидкостей.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для перекачивания жидкости различной вязкости, преимущественно для перекачивания жидкости, где температурные или технологические условия требуют перекачивания структурированных высоковязких жидкостей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в компрессорах, пневматических и паровых двигателях, в комбинированных газопаровых двигателях, центробежных насосах.

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к насосам. Преобразование энергии в насосе происходит при взаимодействии жидкости и лопастей рабочего колеса в форме закрытого изогнутого канала. Рабочее колесо выполнено в виде диска, который установлен в корпусе насоса с разделением последнего на подвод и отвод. С диском жестко связаны лопасти, входные и выходные отверстия которых выполнены размещенными по периферии диска по разные его стороны и обращенными, соответственно, в направлении вращения рабочего колеса и против. При движении входных отверстий лопастей навстречу жидкости создается скоростной напор, под действием которого в проточной части насоса возникает поток жидкости. Изобретение направлено на упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления лопастей рабочего колеса, использование расчетной характеристики на практике при определении эксплуатационных свойств проектируемого насоса и обеспечение непрерывной подачи жидкости. 10 ил.

Наверх