RU2493439C1 - Centrifugal pump - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: centrifugal pump comprises a body with an inlet nozzle changing into the central part of the body. The central part of the body changes into a discharge nozzle. In the central part of the body there is an impeller of tunnel type. On the front circular disc of the wheel there are circular channels. On the inner wall of the central part of the body upstream the inlet to the discharge nozzle there is a step. On the inner side of the body cover installed at the side of the inlet nozzle there are circular collars.

EFFECT: increased efficiency factor and maximum permissible speed of rotation and reduced head resistance to rotation and noise level.

3 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, в частности к устройствам, предназначенным для подачи жидкости под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса, и может быть использовано для создания насосов центробежного типа с рабочим осерадиальным колесом тоннельного типа с односторонним осевым входом.The invention relates to pump engineering, in particular to devices designed to supply fluid under the action of centrifugal force arising from the rotation of the impeller, and can be used to create centrifugal pumps with a working axial-radial tunnel-type wheel with a one-way axial inlet.

Известен центробежный насос, включающий статорную и роторную части, при этом статорная часть содержит корпус, крышки и входной и выходной патрубки с обратными фланцами, а внутри обратного фланца выходного патрубка расположен обратный клапан, имеющий стакан и крышку с наружным ребром [RU 82795 U1, F04D 29/00, 10.05.2009].A centrifugal pump is known, including the stator and rotor parts, while the stator part contains a housing, covers and inlet and outlet nozzles with back flanges, and a check valve is located inside the inlet flange of the outlet nozzle having a cup and a cover with an outer rib [RU 82795 U1, F04D 29/00, 05/10/2009].

Недостатком насоса является относительно низкий КПД.The disadvantage of the pump is its relatively low efficiency.

Известен также центробежный насос, содержащий входной и выходной штуцеры для подключения к водопроводным магистралям, электропривод, связанный через проставочный элемент с валом качающего узла, состоящим из последовательно расположенных на валу секций, каждая из которых состоит из рабочего колеса с лопатками, направляющего элемента и крышки, жесткий цилиндрический корпус, выполненный в виде стакана, в котором размещены упомянутые секции, при этом секции размещены с образованием между рабочими колесами секций свободного пространства и с зазором между внешней боковой поверхностью секций и внутренней поверхностью жесткого цилиндрического корпуса, а на валу между секциями установлены антифрикционные шайбы [RU 110431 U1, F04D 1/06, 20.11.2011].Also known is a centrifugal pump containing inlet and outlet fittings for connecting to water mains, an electric drive connected through a spacer element to the shaft of the pumping unit, consisting of sections sequentially located on the shaft, each of which consists of an impeller with blades, a guide element and a cover, a rigid cylindrical body made in the form of a glass in which the said sections are placed, the sections being placed with the formation of free space between the impellers with a gap between the outer side surface sections and the inner surface of the cylindrical rigid body, and the shaft mounted between the sections of antifriction washers [RU 110431 U1, F04D 1/06, 20.11.2011].

Недостатком является относительно низкий КПД.The disadvantage is the relatively low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является центробежный насос, содержащий корпус с входным (всасывающим) патрубком и отводом (напорным патрубком) и расположенное в корпусе рабочее колесо, имеющее лопатки, закрепленный на валу ведущий диск и ведомый диск, установленный с возможностью осевого перемещения, при этом корпус насоса снабжен крышкой, установленной с возможностью осевого перемещения и связанной с ведомым диском, лопатки закреплены на ведущем диске, а в ведомом диске выполнены пазы или прорези для расположения лопаток [RU 80519 U1, F04D 15/00, 10.02.2009].The closest in technical essence to the proposed one is a centrifugal pump containing a housing with an inlet (suction) pipe and a branch (pressure pipe) and an impeller located in the housing, having blades, a drive disk and a driven disk mounted on the shaft, mounted with axial movement, while the pump housing is equipped with a cover mounted with the possibility of axial movement and connected with the driven disk, the blades are mounted on the master disk, and grooves or slots are made in the driven disk for positioning Nia blades [RU 80519 U1, F04D 15/00, 10.02.2009].

Такие признаки наиболее близкого технического решения, как корпус с входным патрубком, переходящим в центральную часть корпуса с установленным в ней рабочим колесом и переходящим в напорный патрубок, совпадают с существенными признаками заявленного изобретения.Such features of the closest technical solution, such as a housing with an inlet pipe passing into the central part of the housing with an impeller installed in it and passing into the discharge pipe, coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкий КПД, относительно большое лобовое сопротивление, относительно малая допустимая скорость вращения и относительно высокий уровень шума.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low efficiency, relatively high drag, relatively low permissible rotation speed and relatively high noise level.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в улучшении технических и экономических характеристик устройства, при котором обеспечивается технический результат, заключающийся в увеличении КПД, уменьшении лобового сопротивления вращению, увеличении максимально допустимой скорости вращения и уменьшении уровня шума.The problem to which the invention is directed, is to improve the technical and economic characteristics of the device, which provides a technical result, which consists in increasing the efficiency, decreasing the drag resistance, increasing the maximum permissible rotation speed and reducing the noise level.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем корпус с входным патрубком, переходящим в центральную часть корпуса с установленным в ней рабочим колесом и переходящей в напорный патрубок, согласно изобретению в центральной части корпуса установлено рабочее колесо тоннельного типа, на переднем кольцеобразном диске которого выполнены кольцевые каналы, на внутренней стенке центральной части корпуса перед входом в напорный патрубок выполнена соответствующая ему ступенька, а на внутренней стороне крышки корпуса, установленной со стороны входного патрубка, выполнены кольцевые буртики.The problem is solved, and the required technical result is achieved in that in a centrifugal pump containing a housing with an inlet pipe passing into the central part of the housing with an impeller installed in it and passing into the discharge pipe, according to the invention, a tunnel type impeller is installed in the central part of the housing , on the front annular disk of which annular channels are made, on the inner wall of the Central part of the housing in front of the entrance to the discharge pipe is made corresponding to it hemp, and on the inner side of the housing cover mounted on the inlet pipe side, annular beads are made.

На фиг.1 представлен общий вид центробежного насоса.Figure 1 presents a General view of a centrifugal pump.

На фиг.2 - разрез центробежного насоса.Figure 2 is a sectional view of a centrifugal pump.

На фиг.3 - узел А на фиг.1.Figure 3 - node a in figure 1.

На чертеже обозначены: вал 1, сальниковое уплотнение 2, шпилька 3, напорный патрубок 4, ступенька 5, рабочее колесо 6 тоннельного типа, передний кольцеобразный диск 7 рабочего колеса, резиновое кольцо 8, крышка 9 корпуса центробежного насоса, входной (всасывающий) патрубок 10, основные каналы 11 (тоннели) рабочего колеса тоннельного тина, шпонка 12, центральная часть 13 корпуса насоса, кольцевой буртик 14, кольцевой канал 15.The drawing shows: shaft 1, stuffing box seal 2, pin 3, discharge pipe 4, step 5, impeller 6 of the tunnel type, front ring-shaped disk 7 of the impeller, rubber ring 8, cover 9 of the centrifugal pump housing, inlet (suction) pipe 10 , the main channels 11 (tunnels) of the impeller of the tunnel mud, key 12, the Central part 13 of the pump housing, the annular flange 14, the annular channel 15.

Центробежный насос содержит корпус с входным (всасывающим) патрубком 10, переходящим в центральную часть 13 корпуса с установленным в ней рабочим колесом 6 тоннельного типа и переходящей в напорный патрубок 4, при этом на переднем кольцеобразном диске рабочего колеса 6 тоннельного типа выполнены кольцевые каналы 15, на внутренней стенке центральной части корпуса перед входом в напорный патрубок выполнена ступенька 5, а на внутренней стороне крышки 9 корпуса, установленной со стороны входного патрубка 10, выполнены кольцевые буртики 14.The centrifugal pump comprises a housing with an inlet (suction) nozzle 10 passing into the central part 13 of the housing with an impeller 6 of the tunnel type installed and passing into the discharge nozzle 4, while ring channels 15 are made on the front annular disk of the impeller 6 of the tunnel type, a step 5 is made on the inner wall of the central part of the housing before entering the discharge pipe, and annular flanges 14 are made on the inner side of the housing cover 9 installed on the side of the inlet pipe 10.

Центральная часть 13 корпуса имеет цилиндрическую форму и выполнена заодно с напорным патрубком 4. Перед входом в каждый напорный патрубок 4 на внутренней поверхности центральной части 13 корпуса по всей его длине выполнена ступенька 5, в центральной части 13 корпуса со стороны входного патрубка 10 выполнен фланец для крепления крышки 9 корпуса, а с противоположной стороны выполнены отверстие для вала 1 рабочего колеса и сальниковое уплотнение 2.The central part 13 of the housing has a cylindrical shape and is integral with the discharge pipe 4. Before entering each pressure pipe 4, a step 5 is made along the entire length of the central part 13 of the housing along the entire length of the central part 13 of the housing from the inlet pipe 10 for fixing the cover 9 of the housing, and on the opposite side made an opening for the shaft 1 of the impeller and the packing 2.

Крышка 9 корпуса выполнена заодно с входным патрубком 10. На крышке 9 корпуса выполнен кольцевой буртик 14 (один и более), а также отверстия для крепления с фланцем центральной части 13 корпуса. Кроме того, на переднем кольцеобразном диске 7 рабочего колеса выполнен кольцевой канал 15.The cover 9 of the housing is made integral with the inlet pipe 10. On the cover 9 of the housing is made an annular flange 14 (one or more), as well as holes for mounting with a flange of the Central part 13 of the housing. In addition, an annular channel 15 is formed on the front annular disk 7 of the impeller.

Работает центробежный насос следующим образом.The centrifugal pump operates as follows.

Предложенный центробежный насос представляет собой насос с осерадиальным рабочим колесом тоннельного типа с односторонним осевым входом.The proposed centrifugal pump is a pump with an axial-radial impeller of a tunnel type with a one-way axial inlet.

Поток жидкости через входной патрубок 10 поступает внутрь центральной части 13 корпуса и далее на вход рабочего колеса 6 тоннельного типа через отверстие в переднем кольцеобразном диске 7 рабочего колеса, а затем в основные каналы 11 (тоннели) рабочего колеса тоннельного типа, которые преимущественно выполнены с увеличивающимися размерам поперечного сечения от их входа к выходу. При вращении рабочего колеса 6 на несущих поверхностях основных каналов 11 (тоннелей) образуется подъемная сила, в результате чего во входном отверстии создаются условия для подсасывания потока. Рабочее колесо 6 при вращении придает жидкости дополнительную (индуктивную) скорость, отбрасывая поток на периферию рабочего колеса 6 и одновременно закручивая поток, который направляется ступенькой 5 в напорный патрубок 4. Образование подъемной силы на несущих поверхностях основных каналов 11 (тоннелей) существенно компенсирует падение давления в рабочем колесе 6.The fluid flow through the inlet pipe 10 enters the Central part 13 of the housing and then to the input of the impeller 6 of the tunnel type through the hole in the front annular disk 7 of the impeller, and then into the main channels 11 (tunnels) of the impeller of the tunnel type, which are mainly made with increasing cross-sectional dimensions from their entrance to the exit. When the impeller 6 rotates, a lifting force is generated on the bearing surfaces of the main channels 11 (tunnels), as a result of which conditions are created in the inlet for the suction of the flow. The impeller 6 during rotation gives the liquid an additional (inductive) speed, discarding the flow to the periphery of the impeller 6 and simultaneously spinning the flow, which is sent by a step 5 to the discharge pipe 4. The formation of the lifting force on the bearing surfaces of the main channels 11 (tunnels) substantially compensates for the pressure drop in the impeller 6.

При выполнении рабочего колеса со связующими тоннелями, например [RU 2010139629, F04D 29/28 28.09.2010], часть потока жидкости проходит через связующие тоннели, значительно уменьшая индуктивное сопротивление, что ведет к повышению КПД рабочего колеса и соответственно насоса.When performing the impeller with connecting tunnels, for example [RU 2010139629, F04D 29/28 09/28/2010], part of the fluid flow passes through the connecting tunnels, significantly reducing inductance, which leads to an increase in the efficiency of the impeller and, accordingly, the pump.

Увеличение давления достигается за счет увеличения оборотов рабочего колеса 6 и длины основных каналов 11 (тоннелей), а увеличение расхода - за счет увеличивающейся высоты основных каналов 11 (тоннелей) от входа к выходу. Создание высокого давления и большого расхода жидкости достигается за счет совместной работы центробежной силы инерции и силы реакции жидкости при создании подъемной силы несущими поверхностями тоннелей, которыми являются боковые стенки тоннелей.The increase in pressure is achieved by increasing the speed of the impeller 6 and the length of the main channels 11 (tunnels), and the increase in flow rate is due to the increasing height of the main channels 11 (tunnels) from entrance to exit. The creation of high pressure and a large flow rate of liquid is achieved due to the joint work of the centrifugal inertia force and the reaction force of the liquid when creating the lifting force of the bearing surfaces of the tunnels, which are the side walls of the tunnels.

Несущая поверхность создает подъемную силу и, одновременно, в противоположном направлении создается сила давления. Для их создания необходимо затратить дополнительную энергию (мощность) на отбрасывание жидкости перпендикулярно касательной к окружности рабочего колеса. При этом молекулам жидкости сообщается индуктивная скорость, которая называется скоростью подсасывания.The bearing surface creates a lifting force and, at the same time, a pressure force is created in the opposite direction. To create them, it is necessary to spend additional energy (power) on dropping the liquid perpendicular to the tangent to the circumference of the impeller. In this case, the inductive velocity, which is called the suction rate, is communicated to the liquid molecules.

При торможении индуктивной скорости на выходе из рабочего колеса увеличивается сила давления.When braking inductive speed at the exit of the impeller, the pressure force increases.

Вращающиеся боковые стенки тоннелей рабочего колеса вследствие вязкости жидкости испытывают силу сопротивления вращению. В эту силу входят все силы сопротивления в зависимости от условий работы рабочего колеса. Они объединены в единое лобовое сопротивление, состоящее из профильного и индуктивного сопротивления.The rotating side walls of the impeller tunnels, due to the viscosity of the fluid, experience resistance to rotation. This force includes all resistance forces, depending on the working conditions of the impeller. They are combined into a single drag, consisting of profile and inductive drag.

Лобовое сопротивление изменяется в очень широком диапазоне в зависимости от окружной скорости, расхода, угла атаки и т.д. и поэтому пренебрегать изменением его величины недопустимо, так как это непосредственно влияет на КПД рабочего колеса.Frontal resistance varies over a very wide range depending on peripheral speed, flow rate, angle of attack, etc. and therefore, it is unacceptable to neglect a change in its value, since this directly affects the efficiency of the impeller.

Индуктивное сопротивление появляется у несущих поверхностей конечного размаха и зависит от подъемной силы, а его величина резко увеличивается по мере роста угла атаки.Inductive resistance appears on bearing surfaces of finite magnitude and depends on the lifting force, and its value increases sharply as the angle of attack increases.

При выполнении рабочего колеса со связующими тоннелями поток жидкости, проходя через связующие тоннели, сдувает пограничный слой на задних скатах выходных участков несущих поверхностей тоннелей, предотвращая срыв потока и, тем самым, увеличивает подъемную силу и одновременно уменьшает индуктивное сопротивление вращению рабочего колеса, что приводит, в том числе, и к существенному уменьшению уровня шума.When performing the impeller with the connecting tunnels, the fluid flow passing through the connecting tunnels blows off the boundary layer on the rear slopes of the exit sections of the bearing surfaces of the tunnels, preventing flow stall and, thereby, increases the lifting force and at the same time reduces the inductive resistance to the rotation of the impeller, which leads to including, and to a significant reduction in noise level.

Для уменьшения потери давления внутри центральной части 13 корпуса насоса на переднем кольцеобразном диске 7 рабочего колеса тоннельного типа выполнены кольцевые каналы 15, а на крышке 9 корпуса выполнены кольцевые буртики 14.To reduce the pressure loss inside the central part 13 of the pump housing, annular channels 15 are made on the front annular disk 7 of the tunnel type impeller, and annular beads 14 are made on the housing cover 9.

Для направления потока жидкости в напорный патрубок 4 перед ним по всей длине центральной части 13 корпуса выполнена ступенька 5.To direct the fluid flow into the pressure pipe 4 in front of it, a step 5 is made along the entire length of the central part 13 of the housing.

Резиновое кольцо 8 предназначено для исключения доступа воздуха из атмосферы внутрь корпуса насоса.The rubber ring 8 is designed to prevent air from entering the atmosphere into the pump housing.

Конструкция центральной части 13 корпуса насоса позволяет устанавливать на нем до четырех напорных патрубков и, соответственно, до четырех ступенек.The design of the Central part 13 of the pump housing allows you to install on it up to four discharge nozzles and, accordingly, up to four steps.

Вместо сальникового уплотнения вала 2 возможно применение различных типов торцевого уплотнения.Instead of the shaft packing 2, various types of mechanical seals are possible.

В сумме, все это ведет к достижению требуемого технического результата, в частности, к уменьшению лобового сопротивления вращению и существенному увеличению КПД центробежного насоса, а также к существенному увеличению максимально допустимой скорости вращения рабочего колеса без потери его прочностных характеристик и к уменьшению уровня шума.In sum, all this leads to the achievement of the required technical result, in particular, to a decrease in the frontal resistance to rotation and a significant increase in the efficiency of the centrifugal pump, as well as to a significant increase in the maximum permissible rotational speed of the impeller without losing its strength characteristics and to reducing the noise level.

Claims (1)

Центробежный насос, содержащий корпус с входным патрубком, переходящим в центральную часть корпуса с установленным в ней рабочим колесом и переходящий в напорный патрубок, отличающийся тем, что в центральной части корпуса установлено рабочее колесо тоннельного типа, на переднем кольцеобразном диске которого выполнены кольцевые каналы, на внутренней стенке центральной части корпуса перед входом в напорный патрубок выполнена соответствующая ему ступенька, а на внутренней стороне крышки корпуса, установленной со стороны входного патрубка, выполнены кольцевые буртики. A centrifugal pump comprising a casing with an inlet nozzle passing into the central part of the casing with an impeller installed in it and turning into a discharge pipe, characterized in that a tunnel-type impeller is installed in the central part of the casing, ring channels are made on its front ring-shaped disk, the corresponding step is made to the inner wall of the central part of the housing before entering the discharge pipe, and on the inner side of the housing cover installed on the inlet pipe side ka, annular beads are made.

Images