RU2627477C1

RU2627477C1 - Centrifugal pump impeller

Info

Publication number: RU2627477C1
Application number: RU2016146622A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Яблочко
Original assignee: Сергей Викторович Яблочко
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-08-08

Abstract

FIELD: engine devices and pumps.

SUBSTANCE: impeller contains a main disk (1) with a hub (2), a cover disc (3) and nonlinear recurved blades (4) between them. In the disk (1), through holes (5) are formed between the inlet portions of the blades (4). The axes of the through holes are parallel to the axis of the impeller. A ring shoulder (6), coaxially surrounding the hub (2), is made on the outer side of the impeller on the disc (1). The outer surface of the disc (1) between the hub (2) and the shoulder (6) is flat, perpendicular to the axis of the impeller and smoothly mated with the inner cylindrical surface of the shoulder (6). The impeller is cast with a deflection in the pitch of the blades (4) in their inlet portion of no more than 2 mm and at the outlet portion - of no more than 3 mm. The internal diameter D1 of the shoulder (6) is from 0.44 to 0.45 of the diameter D2 of the impeller. The holes (5) are located near the concave side of the blade (4) along the circumference with a diameter D3 of 0.32 to 0.34 of D2. The diameter of the holes (5) is from 0.044 to 0.046 of D2. Between the disks (1,3) there are 8 blades (4). The peripheral outer portions of the discs (1,3) are formed by conical surfaces, tapering to the periphery of the impeller and the generators of which are inclined to the impeller axis at an angle of 75°±5°. The diameter of the impeller is from 226.0 mm to 224 mm.

EFFECT: reduction of the axial force effecting the impeller.

2 dwg

Description

Изобретение относится к насосной технике, а именно к рабочим колесам центробежного насоса для перекачки различных жидких сред.The invention relates to pumping technology, namely to the impellers of a centrifugal pump for pumping various liquid media.

Известно рабочее колесо центробежного насоса, содержащее основной диск со ступицей и выполненные на его лицевой поверхности лопасти, выполненные криволинейными загнутыми назад, причем в основном диске в пространстве между входными участками лопастей выполнены сквозные отверстия (см. патент US №5224821, кл. F01D 5/14, опубл. 06.07.1993).A known impeller of a centrifugal pump containing a main disk with a hub and blades made on its front surface made curved backward, and through holes are made in the main disk in the space between the input sections of the blades (see US patent No. 5224821, class F01D 5 / 14, published on July 6, 1993).

Однако выполнение наружней задней поверхности основного диска гладкой не позволяет в полной мере использовать возможность уменьшить осевую силу, возникающую при работе рабочего колеса в составе центробежного насоса.However, the implementation of the outer rear surface of the main disk smooth does not allow to fully use the opportunity to reduce the axial force arising from the operation of the impeller as part of a centrifugal pump.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рабочее колесо центробежного насоса, содержащее основной диск со ступицей, покрывной диск и размещенные между ними лопасти, выполненные криволинейными загнутыми назад, причем в основном диске в пространстве между входными участками лопастей выполнены сквозные отверстия, а с наружной стороны на основном диске выполнен кольцевой коаксиально охватывающий выступающий из основного диска участок ступицы бурт (см. патент US №5628616, кл. F04D 29/22, опубл. 13.05.1997).Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a centrifugal impeller containing a main disk with a hub, a cover disk and blades placed between them, made curved backward, and through holes are made in the main disk in the space between the input sections of the blades, and from the outside on the main disk is made annular coaxially covering the protrusion of the hub portion protruding from the main disk (see US patent No. 5628616, CL F04D 29/22, publ. 13.05.1997 )

Однако выполнение сквозных отверстий, как описано выше, приводит к значительным перетечкам между пространством за рабочим колесом и проточной частью рабочего колеса, что увеличивает гидравлическое сопротивление и, как результат, приводит к снижению величины повышения давления в проточной части рабочего колеса.However, the implementation of through holes, as described above, leads to significant overflows between the space behind the impeller and the flowing part of the impeller, which increases the hydraulic resistance and, as a result, reduces the increase in pressure in the flowing part of the impeller.

Технической проблемой является устранение выявленных в аналогах недостатков.The technical problem is the elimination of deficiencies identified in the analogues.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность уменьшить величину осевой силы на рабочем колесе, возникающей при работе центробежного насоса.The technical result consists in the fact that it is possible to reduce the magnitude of the axial force on the impeller arising from the operation of a centrifugal pump.

Указанный технический результат достигается за счет того, что рабочее колесо центробежного насоса содержит основной диск со ступицей, покрывной диск и размещенные между ними лопасти, выполненные криволинейными загнутыми назад, причем в основном диске в пространстве между входными участками лопастей выполнены сквозные отверстия, оси которых параллельны оси рабочего колеса, а с наружной стороны рабочего колеса на основном диске выполнен кольцевой коаксиально охватывающий выступающий из основного диска участок ступицы бурт, наружная поверхность основного диска, расположенная между выступающим из основного диска участком ступицы и кольцевым буртом, выполнена плоской, перпендикулярной оси рабочего колеса и плавно сопряженной со стороны большего диаметра с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого бурта, рабочее колесо выполнено литым с отклонением по шагу лопастей на их входном участке не более 2 мм и на выходном участке не более 3 мм, внутренний диаметр кольцевого бурта составляет от 0,44 до 0,45 от диаметра рабочего колеса, сквозные отверстия расположены около вогнутой стороны лопасти по окружности, диаметр которой составляет от 0,32 до 0,34 от диаметра рабочего колеса, а диаметр сквозных отверстий составляет от 0,044 до 0,046 от диаметра рабочего колеса, при этом между основным и покрывным дисками расположено 8 лопастей, периферийные наружные участки основного и покрывного дисков образованы коническими, сужающимися к периферии рабочего колеса поверхностями, образующие которых наклонены к оси рабочего колеса под углом 75°±5°, а диаметр рабочего колеса составляет от 226,0 мм до 224 мм.The specified technical result is achieved due to the fact that the impeller of the centrifugal pump contains a main disk with a hub, a cover disk and blades placed between them, made curved backward, and in the main disk in the space between the input sections of the blades there are through holes, the axes of which are parallel to the axis the impeller, and on the outer side of the impeller on the main disk is made annular coaxially covering the portion of the hub shoulder protruding from the main disk, the outer the surface of the main disk, located between the hub portion protruding from the main disk and the annular shoulder, is made flat, perpendicular to the axis of the impeller and smoothly conjugated from the larger diameter side to the inner cylindrical surface of the annular shoulder, the impeller is cast with a pitch deviation of the blades at their input section no more than 2 mm and no more than 3 mm at the outlet, the inner diameter of the annular collar is from 0.44 to 0.45 of the diameter of the impeller, the through holes are located about the bent side of the blade around a circle, the diameter of which is from 0.32 to 0.34 of the diameter of the impeller, and the diameter of the through holes is from 0.044 to 0.046 of the diameter of the impeller, while between the main and cover discs there are 8 blades, peripheral outer sections the main and cover disks are formed by conical surfaces tapering to the periphery of the impeller, the generators of which are inclined to the axis of the impeller at an angle of 75 ° ± 5 °, and the diameter of the impeller is from 226.0 mm to 224 mm.

В ходе проведенного исследования было выявлено, что для снижения возникающей при работе рабочего колеса осевой силы имеет значение, каким образом организовано сообщение входного участка проточной части рабочего колеса с пространством за рабочим колесом с наружной стороны основного диска рабочего колеса. Выполнение рабочего колеса с указанными выше параметрами позволяет снизить гидравлические потери при сообщении указанного выше входного участка проточной части рабочего колеса с пространством за основным диском рабочего колеса и тем самым уменьшить величину осевой силы, которая возникает при работе рабочего колеса в составе центробежного насоса.In the course of the study, it was revealed that in order to reduce the axial force arising during the operation of the impeller, it is important how the input section of the flowing part of the impeller is arranged with the space behind the impeller on the outside of the main impeller disk. The execution of the impeller with the above parameters allows to reduce hydraulic losses when the above input section of the flowing part of the impeller communicates with the space behind the main impeller disk and thereby reduce the amount of axial force that occurs when the impeller operates as part of a centrifugal pump.

На фиг. 1 представлен вид спереди на рабочее колесо центробежного насоса.In FIG. 1 is a front view of the impeller of a centrifugal pump.

На фиг. 2 представлен продольный разрез А-А рабочего колеса центробежного насоса по фиг. 1.In FIG. 2 is a longitudinal section AA of the impeller of the centrifugal pump of FIG. one.

Рабочее колесо центробежного насоса содержит основной диск 1 со ступицей 2, покрывной диск 3 и размещенные между ними лопасти 4, выполненные криволинейными загнутыми назад.The impeller of a centrifugal pump contains a main disk 1 with a hub 2, a cover disk 3 and the blades 4 located between them, made curved backward.

В основном диске 1 в пространстве между входными участками лопастей 4 выполнены сквозные отверстия 5, оси которых параллельны оси рабочего колеса, а с наружной стороны на основном диске 1 выполнен кольцевой коаксиально охватывающий выступающий из основного диска 1 участок ступицы 2 бурт 6.In the main disk 1, through holes 5 are made in the space between the input sections of the blades 4, the axes of which are parallel to the axis of the impeller, and from the outside on the main disk 1 there is an annular section of the hub 2 of the collar 6 protruding from the main disk 1.

Наружная поверхность основного диска 1, расположенная между выступающим из основного диска 1 участком ступицы 2 и кольцевым буртом 6, выполнена плоской, перпендикулярной оси рабочего колеса, плавно сопряженной со стороны большего диаметра с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого бурта 6.The outer surface of the main disk 1, located between the hub portion 2 protruding from the main disk 1 and the annular shoulder 6, is made flat, perpendicular to the axis of the impeller, smoothly conjugated from the larger diameter side with the inner cylindrical surface of the annular shoulder 6.

Рабочее колесо выполнено литым с отклонением по шагу лопастей 4 на их входном участке не более 2 мм и на выходном участке не более 3 мм.The impeller is made cast with a deviation in pitch of the blades 4 at their inlet section not more than 2 mm and at the outlet section not more than 3 mm.

Внутренний диаметр D1 кольцевого бурта 6 составляет от 0,44 до 0,45 от диаметра D2 рабочего колеса. Каждое сквозное отверстие 5 расположены около вогнутой стороны лопасти 4 по окружности, диаметр D3 которой составляет от 0,32 до 0,34 от диаметра D2 рабочего колеса, а диаметр D4 сквозных отверстий 5 составляет от 0,044 до 0,046 от диаметра D1 рабочего колеса, при этом между основным 1 и покрывным 3 дисками расположено восемь лопастей 4, периферийные наружные участки основного 1 и покрывного 3 дисков образованы коническими, сужающимися к периферии рабочего колеса поверхностями, образующие которых наклонены к оси рабочего колеса под углом 75°±5°, а диаметр D2 рабочего колеса составляет от 225,0 мм до 224,71 мм.The inner diameter D1 of the collar 6 is from 0.44 to 0.45 of the diameter D2 of the impeller. Each through hole 5 is located near the concave side of the blade 4 in a circle, the diameter D3 of which is from 0.32 to 0.34 of the diameter D2 of the impeller, and the diameter D4 of the through holes 5 is from 0.044 to 0.046 of the diameter D1 of the impeller, eight blades 4 are located between the main 1 and the cover 3 disks; the peripheral outer sections of the main 1 and the cover 3 disks are formed by conical surfaces tapering to the periphery of the impeller, the generatrices of which are inclined to the axis of the impeller at an angle of 75 ° ± 5 °, and the diameter D2 the impeller is from 225.0 mm to 224.71 mm.

Во время работы центробежного насоса вращающиеся на валу рабочие колеса увеличивают в межлопаточных каналах, образованных основным диском 1, покрывным диском 3 и лопастями 4, скорость перекачиваемой насосом текучей среды. При многоступенчатом выполнении центробежного насоса вытекающая из рабочего колеса текучая среда поступает в направляющий аппарат, где поток текучей среды частично тормозится, а кинетическая энергия потока частично преобразуется в потенциальную энергию давления. Далее из направляющего аппарата поток текучей среды поступает в рабочее колесо следующей, в которой происходит дальнейшее повышение его давления.During operation of the centrifugal pump, the impellers rotating on the shaft increase in the interscapular channels formed by the main disk 1, the cover disk 3 and the blades 4, the speed of the fluid pumped by the pump. In a multi-stage centrifugal pump, the fluid flowing from the impeller enters the guide apparatus, where the fluid flow is partially inhibited, and the kinetic energy of the flow is partially converted to potential pressure energy. Further, from the guide apparatus, the fluid flow enters the impeller of the next, in which there is a further increase in its pressure.

Сквозные отверстия 5, соединяющие входной участок проточной части рабочего колеса, расположенный между входными участками лопастей 4, позволяют использовать расположенное за рабочим колесом пространство, образованное кольцевым буртом 6, наружной поверхностью основного диска 1 рабочего колеса, расположенной внутри кольцевого бурта 6, и поверхностью направляющего аппарата (для многоступенчатых центробежных насосов) уравновешивающей камеры, для снижения осевой силы, которая возникает при работе центробежного насоса на рабочем колесе.Through holes 5 connecting the input section of the flowing part of the impeller located between the input sections of the blades 4, allow you to use the space located behind the impeller, formed by an annular collar 6, the outer surface of the main disk 1 of the impeller located inside the annular collar 6, and the surface of the guide vane (for multistage centrifugal pumps) balancing chamber, to reduce the axial force that occurs when the centrifugal pump operates on the impeller.

Рабочее колесо центробежного насоса можно использовать в скважинных насосах, погружных насосах или любых других центробежных насосах.The impeller of a centrifugal pump can be used in borehole pumps, submersible pumps or any other centrifugal pump.

Claims

Рабочее колесо центробежного насоса, содержащее основной диск со ступицей, покрывной диск и размещенные между ними лопасти, выполненные криволинейными загнутыми назад, причем в основном диске в пространстве между входными участками лопастей выполнены сквозные отверстия, оси которых параллельны оси рабочего колеса, а с наружной стороны рабочего колеса на основном диске выполнен кольцевой коаксиально охватывающий выступающий из основного диска участок ступицы бурт, наружная поверхность основного диска, расположенная между выступающим из основного диска участком ступицы и кольцевым буртом, выполнена плоской, перпендикулярной оси рабочего колеса и плавно сопряженной со стороны большего диаметра с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого бурта, отличающееся тем, что рабочее колесо выполнено литым с отклонением по шагу лопастей на их входном участке не более 2 мм и на выходном участке не более 3 мм, внутренний диаметр кольцевого бурта составляет от 0,44 до 0,45 от диаметра рабочего колеса, сквозные отверстия расположены около вогнутой стороны лопасти по окружности, диаметр которой составляет от 0,32 до 0,34 от диаметра рабочего колеса, а диаметр сквозных отверстий составляет от 0,044 до 0,046 от диаметра рабочего колеса, при этом между основным и покрывным дисками расположено 8 лопастей, периферийные наружные участки основного и покрывного дисков образованы коническими, сужающимися к периферии рабочего колеса поверхностями, образующие которых наклонены к оси рабочего колеса под углом 75°±5°, а диаметр рабочего колеса составляет от 226,0 мм до 224 мм.The impeller of a centrifugal pump containing a main disk with a hub, a cover disk and blades placed between them, made curved backward, and in the main disk in the space between the input sections of the blades there are through holes, the axes of which are parallel to the axis of the impeller, and from the outside of the working wheels on the main disk are made annular coaxially covering the portion of the hub shoulder protruding from the main disk, the outer surface of the main disk located between the protruding of the main disk with a hub section and an annular shoulder, made flat, perpendicular to the axis of the impeller and smoothly conjugated from the side of a larger diameter with the inner cylindrical surface of the annular shoulder, characterized in that the impeller is cast with a pitch deviation of the blades at their input section of not more than 2 mm and at the exit section not more than 3 mm, the inner diameter of the annular shoulder is from 0.44 to 0.45 of the diameter of the impeller, the through holes are located around the concave side of the blade around the circumference the diameter of which is from 0.32 to 0.34 of the diameter of the impeller, and the diameter of the through holes is from 0.044 to 0.046 of the diameter of the impeller, while there are 8 blades between the main and cover disks, the peripheral outer sections of the main and cover disks are formed conical, tapering to the periphery of the impeller surfaces, the generators of which are inclined to the axis of the impeller at an angle of 75 ° ± 5 °, and the diameter of the impeller is from 226.0 mm to 224 mm.