RU2405972C1 - Centrifugal pump - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed pump comprises stator part with casing incorporating intake and pressure covers with branch pipes, rotor part and bearing assemblies that couple stator and rotor parts. Rotor part comprises shaft with impeller that has the main and cover disks wherein vanes are fitted. Inner surfaces of the main and cover disks have lengthwise spherical channels with their outlets extending to disk outer circumferences. Channels on the main and covers disks are arranged in pairs. Depth of said channels makes half the disk thickness, channel depth-to-length ratio makes 1:8, while distance between channels makes 1:10.

EFFECT: higher reliability and stability of pump operation.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение - центробежный насос - относится к насосам необъемного вытеснения с вращательным движением рабочих органов и может быть использовано для перекачивания различных жидкостей.The invention - a centrifugal pump - relates to pumps of continuous displacement with the rotational movement of the working bodies and can be used for pumping various liquids.

Известен центробежный насос, содержащий статорную часть, имеющую корпус с входной и напорной крышками, имеющими патрубки, и роторную часть, содержащую вал с рабочим колесом, имеющим основной и покрывной диски, внутри которых закреплены лопатки, и подшипниковые опоры, связывающие статорную и роторную части, при этом на внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы, направленные в сторону наклона лопаток и имеющие выход к наружной окружности дисков (ЕР 0629779 A1 (KLEIN SCHANZLIN &BECKER AG), 21.12.1994, фиг.1, 3, 4. 7, всего 7 с.).A known centrifugal pump containing a stator part having a housing with an inlet and pressure caps having nozzles, and a rotor part containing a shaft with an impeller having a main and cover discs, inside which blades are fixed, and bearing bearings connecting the stator and rotor parts, while on the inner surfaces of the main and casing disks of the impeller there are longitudinal, in cross-section, spherical channels directed towards the tilt of the blades and having access to the outer circumference of the disks (EP 0629779 A1 (KLEIN SCHAN ZLIN & BECKER AG), 12/21/1994, Figs. 1, 3, 4. 7, a total of 7 s.).

Конструкция данного насоса не удовлетворяет промышленным требованиям по эффективной эксплуатации насосов, особенно насосов, работающих с конкретными характеристиками по подаче и напору. Указанный насос не обеспечит работу с максимальными и стабильными параметрами, так как при истечении жидкости из каналов основного диска струя этого канала надавливает на основную струю, истекающую с колеса, и искривляет ее. Струя, вышедшая с канала покрывного диска, надавливает на основную струю в другую сторону. Таким образом, происходит волнообразное искривление основной струи. Кроме того, при неудачном подборе колес на заданные параметры возникает веерный эффект, а значит расслоение потока, что ведет к срыву потока, возникает вибрация и шум. Как следствие, снижается кпд насоса.The design of this pump does not meet the industrial requirements for the efficient operation of pumps, especially pumps operating with specific flow and pressure characteristics. The specified pump does not provide work with maximum and stable parameters, since when the fluid flows from the channels of the main disk, the jet of this channel presses on the main stream flowing from the wheel and bends it. The jet emerging from the channel of the covering disk presses on the main stream in the other direction. Thus, a wave-like curvature of the main stream occurs. In addition, if the wheels are unsuccessfully selected for the given parameters, a fan effect occurs, which means that the flow is stratified, which leads to a stall, vibration and noise occur. As a result, the efficiency of the pump is reduced.

Для устранения указанных недостатков поставлена задача создания центробежного насоса улучшенной конструкции, обеспечивающей стабильность и надежность его работы при максимальных параметрах.To eliminate these shortcomings, the task was set to create a centrifugal pump of an improved design, ensuring stability and reliability of its operation at maximum parameters.

Для решения поставленной задачи в центробежном насосе, содержащем статорную часть, имеющую корпус с входной и напорной крышками, имеющими патрубки, и роторную часть, содержащую вал с рабочим колесом, имеющим основной и покрывной диски, внутри которых закреплены лопатки, и подшипниковые опоры, связывающие статорную и роторную части, при этом на внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы, имеющие выход к наружной окружности дисков, согласно изобретению на основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, глубина каналов меньше половины толщины диска, отношение глубины к длине каналов составляет 1:8, а к расстоянию между каналами как 1:10, при этом каналы направлены в сторону наклона лопаток или перпендикулярно к оси вращения рабочего колеса. Центробежный насос может содержать несколько рабочих колес.To solve the problem in a centrifugal pump containing a stator part having a housing with an inlet and pressure caps having nozzles, and a rotor part containing a shaft with an impeller having a main and cover discs, inside which blades are fixed, and bearing bearings connecting the stator and rotor parts, while on the inner surfaces of the main and casing disks of the impeller are made longitudinal, in cross section, spherical channels having access to the outer circumference of the disks, according to the invention on the basis of the channels and the cover discs are arranged in pairs, the depth of the channels is less than half the thickness of the disk, the ratio of the depth to the length of the channels is 1: 8, and the distance between the channels is 1:10, while the channels are directed towards the tilt of the blades or perpendicular to the axis of rotation of the impeller . A centrifugal pump may contain several impellers.

Отличительные признаки изобретения являются существенными, взаимосвязаны между собой, необходимы и достаточны для достижения технического результата, а именно:Distinctive features of the invention are essential, interconnected, necessary and sufficient to achieve a technical result, namely:

- на основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, один против другого. Такое расположение каналов исключает возникновение волнообразных дополнительных противолежащих потоков и их действие на основной поток;- on the main and cover discs, the channels are arranged in pairs, one against the other. This arrangement of channels eliminates the occurrence of undulating additional opposing streams and their effect on the main stream;

- глубина а каналов меньше половины толщины s диска. Такая глубина не повлияет негативно на прочность колеса при его работе;- the depth a of the channels is less than half the thickness s of the disk. Such a depth will not negatively affect the strength of the wheel during its operation;

- глубина а каналов относится к длине l каналов как 1:8. По данному техническому решению соотношение 1:8 - оптимальное для множества проверенных колес центробежных насосов. Иными словами, глубина канала достаточна для создания дополнительной струи, которая положительно влияет на основной поток, сошедший с колеса. Дополнительная струя становится как бы стенкой жесткости, предохраняющей основной поток от преждевременного расслоения. К тому же, такая длина канала достаточна для формирования дополнительного потока. При уменьшении канала дополнительный поток не успеет сформироваться и, как результат, на выходе из канала получим веерный эффект. Струя рассеется. При увеличенной длине канала уменьшается прочность диска. Кроме того, канал уходит в расширенную часть полости, что негативно влияет на формирование основного потока;- the depth of the channels refers to the length l of the channels as 1: 8. According to this technical solution, a ratio of 1: 8 is optimal for many tested wheels of centrifugal pumps. In other words, the depth of the channel is sufficient to create an additional stream, which positively affects the main stream coming off the wheel. The additional stream becomes, as it were, a stiffness wall that protects the main stream from premature separation. Moreover, such a channel length is sufficient to form an additional stream. When the channel decreases, the additional flow will not have time to form and, as a result, at the exit from the channel we get a fan effect. The jet will dissipate. With increased channel length, the strength of the disk decreases. In addition, the channel goes into the expanded part of the cavity, which negatively affects the formation of the main stream;

- глубина каналов а относится к расстоянию b между каналами как 1:10. Такая зависимость предотвращает наслаивание исходящего дополнительного потока с одного канала на дополнительный поток, исходящий с другого канала. При этом создается стенка общего потока в зоне каналов, состоящая из дополнительных потоков, которая предохраняет от преждевременного расслоения основной поток.- the depth of the channels a refers to the distance b between the channels as 1:10. This relationship prevents layering of the outgoing additional stream from one channel to the additional stream outgoing from another channel. This creates a wall of the general flow in the channel area, consisting of additional flows, which protects the main stream from premature separation.

Все отличительные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи и позволяют выполнить поставленную задачу по созданию улучшенной и более надежной конструкции насоса.All the distinguishing features of the invention are in a causal relationship and allow you to complete the task of creating an improved and more reliable pump design.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 схематически изображен центробежный насос.Figure 1 schematically shows a centrifugal pump.

На фиг.2 изображен вид А.Figure 2 shows a view A.

На фиг.3 изображено сечение по Б-Б.Figure 3 shows a section along BB.

На фиг.4 изображен вид В.Figure 4 shows a view of B.

На фиг.5 изображен график зависимости напора и подачи.Figure 5 shows a graph of pressure and flow.

Центробежный насос включает статорную часть, имеющую цельный или наборной корпус 1 со входной и напорной крышками 2, 3 с патрубками 4, 5, и роторную часть, содержащую вал 6 с рабочим(и) колесом(ами), имеющим(и) основной и покрывной диски 7, 8, внутри которых закреплены лопатки 9. Насос также включает подшипниковые опоры 10, связывающие статорную и роторную части. На внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы и направлены они в сторону наклона лопаток или перпендикулярно к оси вращения рабочего колеса. Каналы имеют выход к наружной окружности дисков, глубина а которых меньше половины толщины s диска, и относится глубина а к длине l каналов как 1:8, а к расстоянию b между каналами, как 1:10. На основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, один против другого.The centrifugal pump includes a stator part having a one-piece or one-piece housing 1 with inlet and pressure caps 2, 3 with nozzles 4, 5, and a rotor part containing a shaft 6 with impeller (s) having (s) a main and a cover discs 7, 8, inside which the blades are fixed 9. The pump also includes bearing bearings 10, connecting the stator and rotor parts. On the inner surfaces of the main and cover disks of the impeller, longitudinal, cross-sectional spherical channels are made and they are directed towards the tilt of the blades or perpendicular to the axis of rotation of the impeller. The channels have access to the outer circumference of the disks, the depth of which is less than half the thickness s of the disk, and the depth a refers to the length l of the channels as 1: 8, and to the distance b between the channels as 1:10. On the main and cover discs, the channels are arranged in pairs, one against the other.

Регулирование работы центробежного насоса проводили следующим образом.The regulation of the centrifugal pump was carried out as follows.

Брали готовые рабочие колеса диаметром 312 мм. На внутренних поверхностях основных и покрывных дисков, между установленными лопатками, делали продольные каналы. Далее рабочие колеса устанавливали на вал. В собранном виде роторную часть размещали в статорной части насоса ЦНС 180-1900. Насос подключали к трубопроводу и испытывали, вращая вал с рабочими колесами. Перекачиваемая жидкость поступала на вход рабочих колес. Подхваченная лопатками колес и под действием центробежной силы жидкость через сужающие полости, между дисками и лопатками, поступала на выход с колес. При этом в сужающейся части полости часть жидкости с обеих сторон уходила и заполняла каналы в дисках. Таким образом, на выходящую жидкость из каналов действовало физическое воздействие, созданное не только лопатками, но и дополнительное, созданное каналами. Обе слагаемые центробежной силы складывались и увеличивали скорость жидкости в каналах. Таким образом, скорость жидкости в каналах больше скорости основного потока жидкости, выходящей с сужающейся части полости колес. Как следствие, получили увеличение напора (не менее 5%) и подачи насоса. Это значит, что рабочая зона насоса с измененными колесами изменилась, а рабочая точка сместилась вверх по диагонали. Данное заключение подтверждается характеристиками насоса, имеющего рабочие колеса с каналами, и насоса с рабочими колесами без каналов (фиг.5).They took ready impellers with a diameter of 312 mm. On the inner surfaces of the main and covering discs, between the installed blades, longitudinal channels were made. Next, the impellers were mounted on the shaft. The assembled rotor part was placed in the stator part of the central nervous system pump 180-1900. The pump was connected to the pipeline and tested by rotating the shaft with impellers. The pumped liquid entered the input of the impellers. Caught by the blades of the wheels and under the action of centrifugal force, the liquid through the narrowing cavities, between the disks and the blades, entered the exit from the wheels. At the same time, in the tapering part of the cavity, part of the liquid on both sides left and filled the channels in the disks. Thus, the physical fluid created not only by the blades, but also the additional created by the channels acted on the outgoing fluid from the channels. Both components of the centrifugal force were added and increased the fluid velocity in the channels. Thus, the fluid velocity in the channels is greater than the velocity of the main fluid flow exiting from the tapering part of the wheel cavity. As a result, received an increase in pressure (at least 5%) and pump flow. This means that the working area of the pump with the changed wheels has changed, and the working point has shifted upward diagonally. This conclusion is confirmed by the characteristics of a pump having impellers with channels, and a pump with impellers without channels (figure 5).

Данное изобретение позволяет регулировать работу центробежного насоса путем использования минимума затрат. Другими словами, имея насос с его технической характеристикой, используя данное решение, получим прирост в напоре и подаче, что очень важно при перекачивании больших объемов жидкости при стабильном технологическом цикле.This invention allows to regulate the operation of a centrifugal pump by using a minimum of costs. In other words, having a pump with its technical characteristics, using this solution, we obtain an increase in pressure and flow, which is very important when pumping large volumes of liquid with a stable technological cycle.

Центробежные насосы с каналами в рабочих колесах как при испытаниях, так и при работе на многих промышленных объектах зарекомендовали себя с положительной стороны. Дополнительных вибраций и шумов не наблюдалось.Centrifugal pumps with channels in the impellers both during testing and when working at many industrial facilities have proven themselves on the positive side. Additional vibrations and noise were not observed.

Данное изобретение решает одну из многочисленных технических задач, актуальных в производстве, и может широко использоваться на объектах при эксплуатации насосов.This invention solves one of the many technical problems that are relevant in production, and can be widely used on sites for the operation of pumps.

Claims (4)

1. Центробежный насос, содержащий статорную часть, имеющую корпус с входной и напорной крышками, имеющими патрубки, и роторную часть, содержащую вал с рабочим колесом, имеющим основной и покрывной диски, внутри которых закреплены лопатки, и подшипниковые опоры, связывающие статорную и роторную части, при этом на внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы, имеющие выход к наружной окружности дисков, отличающийся тем, что на основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, глубина каналов меньше половины толщины диска, отношение глубины к длине каналов составляет 1:8, а к расстоянию между каналами, как 1:10.1. A centrifugal pump containing a stator part having a housing with an inlet and pressure caps having nozzles, and a rotor part containing a shaft with an impeller having a main and cover discs, inside which blades are fixed, and bearing bearings connecting the stator and rotor parts moreover, on the inner surfaces of the main and cover disks of the impeller made longitudinal, in cross section, spherical channels having access to the outer circumference of the disks, characterized in that on the main and cover disks the channels are distributed laid in pairs, the depth of the channels is less than half the thickness of the disk, the ratio of depth to the length of the channels is 1: 8, and to the distance between the channels, as 1:10. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что каналы направлены в сторону наклона лопаток.2. The pump according to claim 1, characterized in that the channels are directed towards the inclination of the blades. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что каналы направлены перпендикулярно к оси вращения рабочего колеса.3. The pump according to claim 1, characterized in that the channels are directed perpendicular to the axis of rotation of the impeller. 4. Насос по пп.1-3, отличающийся тем, что он содержит несколько рабочих колес. 4. The pump according to claims 1 to 3, characterized in that it contains several impellers.

Images