SU1071807A1 - Disc pump - Google Patents

Abstract

ДИСКОВЫЙ НАСОС, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и размещенное в корпусе рабочее колесо, выполненное в виде кольцевых дисков, установленных относительно друг друга с зазорами, и размещенных в них дистанционных проставок с отверсти ми дл  крепежных элементов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  износостойкости , оси отверстий расположены на концентричной оси колеса окружности с диаметром , составл ющим 0,9-0,95 наружного диаметра дисков, а кажда  проставка имеет профиль, очерченный дугами четырех окружностей, две из которых ориентированы вдоль ветвей спирали Архимеда с центром на оси колеса и имеют радиусы, составл ющие 0,9-0,95 и 0,8-0,9 величины шага спирали, а две другие - 0,28-0,35 и 0,17-0,25 внутреннего диаметра дисков.A DISK PUMP, comprising a housing with suction and discharge nozzles and an impeller housed in the housing, made in the form of annular discs mounted relative to each other with gaps, and spacers mounted therein with openings for fasteners, characterized in that increase wear resistance, the axis of the holes are located on the concentric axis of the wheel of a circle with a diameter of 0.9-0.95 outer diameter of the discs, and each spacer has a profile defined by arcs of four surrounding the spikes, two of which are oriented along the branches of the Archimedes helix with the center on the wheel axis and have radii of 0.9-0.95 and 0.8-0.9 of the pitch of the helix, and the other two are 0.28-0, 35 and 0.17-0.25 internal diameter of the disks.

Description

Изобретение относитс  к насосостроению и касаетс  усовершенствовани  проточной части дискового насоса, так называемого насоса трени . Известен дисковый насос, содержащий корпус, размещенное Е5 нем рабочее колесо, выполненное в виде набора кольцевых дисков ,установленных при номощи дистанционных проставок и винтов между покрывным и несущим дисками 1. Недостатками этого насоса  вл ютс  невысокие надежность и производительность,, низка  износостойкость, особенно при перекачивании неоднородных сред, содержащих абразивные частицы. Наиболее близким но технической сущкости к изобретению  вл етс  дисковый насос , содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным натрубками и размещенное в корпусе рабочее колесо, выполненное в виде кольцевых дисков, установленных относительно друг друга с зазорами, и разметенных в них дистанционных проставок с отверсти ми дл  крепежных элементов 2. Недостатком известного насоса  вл етс  недостаточно -высока  износостойкость при перекачивании неоднородных сред, содержащих абразивные частицы, поскольку, двига сь по криволинейной траектории в междисковых зазорах, абразивные частицы подвер1ают ударному износу цилиндрические дистанционные нроставки, а поверхности дисков подвергаютс  износу трением. Наиболее интенсивным и, следовательно, наиболее опасным  вл етс  износ дистанционных проставок, который и определ ет ресурс насоса при перекачивании гидроабразивных смесей. Кроме того, образование вихревых зон за цилиндрической нроставкой способствует значительному износу самих дисков в зоне креплени  проставок, что также существенно вли ет па долговечность самого насоса. Целью изобретени   вл етс  повыщепие износостойкости. Указанна  цель достигаетс  тем, что в дисковом насосе, содержащем корпус с всасывающим и нагнетательны.м патрубками и размепденное в корпусе рабочее колесо, выполненное в виде кольцевых дисков, установленных относительно друг друга с зазорами , и размещенных в них дистанционных проставок с отверсти ми дл  крепежных элементов, оси отверстий расположены на концентричной оси колеса окружности с диаметром, составл ющим 0,9-0,95 наружного диаметра дисков, а кажда  проставка имеет профиль, очерченный дугами четырех окружностей, две из которых ориентированы вдоль ветвей спирали Архимеда с центром па оси колеса и имеют радиусы, составл ющие 0,9--0,95 и 0,8-О, 9 величины щага спирали, а две другие - 0,28-0,35 и 0,17- 0,25 Ешутреннего диаметра дисков. На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый дисковый насос; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Дисковый насос содержит корпус 1 с всасывающим и нагнетательным патрубками 2 и 3 и размещенное в корпусе 1 рабочее колеео 4, выполненное в виде кольцевых дисков 5, установленных относительно друг друга с зазорами 6, и размещенных в них дистанционных проставок 7 с отверсти .ми дл  крепежных элементов 8. Оси 9 отверстий расположены на концентричной оси колеса 4 окружности с диаметром D, составл ющим 0,9-0,95 наружного диаметра Оцар дисков 5, а кажда  проставка 7 имеет профиль, очерченный дугами четырех окружностей, две из которых ориентированы вдоль ветвей спирали Архимеда с центром на оси колеса и имеет радиусы Rj и R, составл ющие 0,9-0,95 и 0,8-0,9 величины щага t спирали , а две другие и.меют радиусы FJ и г, составл ющие 0,28-0,35 и 0,17-0,25 внутреннего диа.метра DBH дисков 5. Дисковый насос работает следующим образом. Гидроабразивна  смесь (нульпа) но цилиндрическому всасывающе.му патрубку 2 поступает на вход в безлопаточное рабочее колесо 4, представ.ч ющее набор соосно установленных кольпевых дисков 5 с зазорами 6, равными толщине дистанционных проставок 7 криволипейного контура. За счет сил в зкостного трени , возникающих в радиальных каналах между с. перекачиваемой смеси и поверхност ми дисков 5, и центробежных сил смесь отбрасываетс  в нагнетательный патрубок 3. Нри посто нной частоте вращени  колеса 4 расход через зазор 6 остаетс  неизменным и траектори  движени  частичек должна иметь в начале небольпюй пр молинейный участок, совпадающий с радиусом, обуславливаемый проскальзыванием центральных слоев относительно периферийных, увлекаемых вращающи.мис  дисками 5, т. е. радиальна  составл юща  скорости потока значительно превышает окружную составл ющую . Чем дальще находитс  поток смеси от входа, тем сильнее становитс  вли ние окружной составл ющей скорости и тем больще искривл етс  траектори  движени  частиц. Нри небольшом расходе частички увлекаютс  в круговое вращение практически сразу после входа в зазор 6 и могут совершить полный оборот прежде, чем приблиз тс  к периферии диска 5 и будут выброщены под действием центробежнойсилы. Чем больще расход потока через междисковый зазор 6, тем больше спр мл етс  траектори  движепи  частиц и резче переход к криволинейной траектории. Экспериментальна  нроверка и исследовани  по определению траектории взвешенных абразивных частиц в междисковом зазоре 6 рабочего колеса 4, проведенные в услови х Качканарского горнообогатительного комбината, показывают, что дл  безлопаточного рабочего колеса 4 диаметром Dvaf 500 мм при частоте вращени  п 975 об/мин и ширине междискового зазора Ь 4 мм траектори  движени  взвешенных частиц в последнем представл ет собой спираль Архимеда с шагом t, равным половине наружного диаметра Она дисков 5 колеса 4.The invention relates to a pump engineering industry and relates to the improvement of the flow path of a disk pump, a so-called friction pump. A disc pump is known, comprising a housing, an impeller placed on it E5, made in the form of a set of annular discs installed with distance spacers and screws between the cover and carrier discs 1. The disadvantages of this pump are low reliability and productivity, low wear resistance, especially pumping inhomogeneous media containing abrasive particles. The closest to the technical essence of the invention is a disk pump, comprising a housing with suction and injection nozzles and an impeller placed in the housing, made in the form of annular disks mounted relative to each other with gaps, and spaced-apart spacers dispersed in them for mounting elements 2. The disadvantage of the known pump is not enough - high wear resistance when pumping inhomogeneous media containing abrasive particles, since, moving along a curvilinear the trajectories in the interdisk gaps, the abrasive particles expose the cylindrical distance gauge to shock impact, and the surfaces of the disks are subjected to friction wear. The most intense and, therefore, the most dangerous is the wear of remote spacers, which determines the life of the pump when pumping waterjet mixes. In addition, the formation of vortex zones behind the cylindrical arrangement contributes to significant wear of the discs themselves in the area of attachment of the spacers, which also significantly affects the durability of the pump itself. The aim of the invention is to improve wear resistance. This goal is achieved by the fact that in a disk pump comprising a housing with suction and delivery nozzles and an impeller dislocated in the housing, made in the form of annular discs mounted relative to each other with gaps, and spacers installed in them with mounting holes elements, the axes of the holes are located on the concentric axis of the wheel of a circle with a diameter of 0.9-0.95 of the outer diameter of the discs, and each spacer has a profile defined by arcs of four circles, two of which are are oriented along the branches of the Archimedes spiral with the center of the axis of the wheel axis and have radii of 0.9–0.95 and 0.8 – O, 9 sizes of the spiral helix, and the other two - 0.28–0.35 and 0, 17- 0,25 Yard-diameter discs. FIG. 1 schematically shows the proposed disk pump; in fig. 2 shows section A-A in FIG. 1. The disk pump includes a housing 1 with suction and discharge nozzles 2 and 3 and placed in the housing 1, a working gauge 4, made in the form of annular discs 5 mounted relative to each other with gaps 6, and spacers 7 with holes in them for fasteners 8. The axles 9 of the holes are located on the concentric axis of the wheel 4 of a circle with a diameter D of 0.9-0.95 of the outer diameter of the disks 5, and each spacer 7 has a profile defined by arcs of four circles, two of which are oriented around The Archimedes spiral branches are centered on the wheel axis and have radii Rj and R of 0.9-0.95 and 0.8-0.9 times the helix t helix, and the other two are radii FJ and g, 0.28-0.35 and 0.17-0.25 of the internal diameter of a DBH disk 5. The disk pump works as follows. A hydroabrasive mixture (null) but a cylindrical suction nozzle 2 enters the inlet of the bezlopoletochnoe impeller 4, which represents a set of coaxially mounted collet disks 5 with gaps 6 equal to the thickness of the remote spacers 7 of the curvilinear contour. Due to the forces in viscosity friction arising in the radial channels between with. the pumped mixture and the surfaces of the discs 5, and the centrifugal forces, the mixture is thrown into the discharge port 3. At a constant rotational speed of the wheel 4, the flow through the gap 6 remains unchanged and the particle movement path must have a small straight line at the beginning, coinciding with the radius caused by slippage central layers with respect to peripheral ones, which are carried along by rotating disks 5, i.e. the radial component of the flow velocity considerably exceeds the circumferential component. The further the mixture flows from the entrance, the stronger the influence of the circumferential velocity becomes and the more distorted the particle motion path is. At a small consumption, the particles are entrained in a circular rotation almost immediately after entering the gap 6 and can make a full revolution before approaching the periphery of the disk 5 and will be loosened by centrifugal force. The greater the flow rate through the interdisk gap 6, the more the particle trajectory moves and the shorter the transition to a curved path. Experimental verification and research to determine the trajectory of suspended abrasive particles in the interdisk gap 6 of the impeller 4, carried out under the conditions of the Kachkanar ore-dressing plant, show that for a bladeless impeller 4 with a diameter of Dvaf 500 mm at a rotation frequency of n 975 rpm and an interdiscal gap width The 4 mm trajectory of the movement of suspended particles in the latter is an Archimedes spiral with a pitch t equal to half the outer diameter of the disk 5 of the wheel 4.

Выбор диаметра Do окружности, на которой расположены оси 9 отверстий междисковых дистанционных цроставок 7 криволинейного контура, производитс  исход  из оптимальных условий как создани  жесткости пакета кольцевых дисков 5, так и снижени  относительной скорости взвешенных абразивных частиц в проточной части междискового зазора 6 рабочего колеса 4. Как показывают промышленные эксперименты, оптимальна  величина диаметра Dg составл ет 0,9-0,95 наружного диаметра Онар. колеса 4. В процессе экспериментов вы влено , что отклонение этой величины в сторону меньше 0,9 влечет за собой ухудшение гидродинамики потока, так как по вл ютс  зоны отрыва внутри зазора 6, резко возрастает относительна  скорость абразивных частиц в проточной части, что отрицательно сказываетс  на износостойкости рабочего колеса 4. При отклонении указанной величины свыше 0,95 происходит заметное нарушение жесткости пакета дисков 5, что влечет за собой резкое снижение надежности и долговечностиработыколеса 4.The choice of the diameter Do of the circle, on which the axes of the 9 holes of the interdisk spacer 7 curvilinear contour are located, is based on the optimal conditions for creating the rigidity of the package of ring disks 5 and reducing the relative velocity of the weighted abrasive particles in the flow part of the interdisk clearance 6 of the impeller 4. How show industry experiments, the optimum diameter Dg is 0.9-0.95 Oarn outer diameter. wheels 4. During the experiments it was revealed that the deviation of this magnitude to the side less than 0.9 entails a deterioration in the hydrodynamics of the flow, as separation zones appear inside the gap 6, the relative speed of abrasive particles in the flow part sharply increases, which negatively affects on the wear resistance of the impeller 4. When the specified value deviates above 0.95, there is a noticeable violation of the rigidity of the disk pack 5, which entails a sharp decrease in the reliability and durability of the wheel 4.

Оптимальна  величина радиусов г i и г 2 составл ет соответственно 0,28-0,35 и 0,170 ,25 внутреннего диаметра D колеса 4. Экспериментами вы влено, что уменьшение величины радиуса г , ниже 0,28, отрицательно вли ет на надежность и долговечность проставки 7 и в то же врем  увеличение свыше 0,35 способствует резкому возрастанию скорости закрутки потока в зоне креплени  проставки 7, что ведет к интенсивному износу ее поверхностей и дисков 5.The optimal radius r i and r 2 is 0.28-0.35 and 0.170, 25, respectively, of the inner diameter D of wheel 4. Experiments have shown that a decrease in the radius r below 0.28 adversely affects reliability and durability. spacers 7 and at the same time an increase in excess of 0.35 contributes to a sharp increase in the rate of swirling flow in the area of attachment of the spacer 7, which leads to intensive wear of its surfaces and disks 5.

Отклонение радиуса rj от оптимальной О величины существенно нарушает гидродинамику потока, так как возникающие зоны отрыва потока на выходе из колеса 4 снижают напорные характеристики самого насоса и способствуют интенсивному изнашиванию периферийных поверхностей дисков.The deviation of the radius rj from the optimal value O significantly violates the flow hydrodynamics, since the emerging zones of flow separation at the exit of the wheel 4 reduce the pressure characteristics of the pump itself and contribute to the intensive wear of the peripheral surfaces of the disks.

Установка в предлагаемой конструкции насоса междисковых дистанционных проставок 7 криволинейного контура, имеющий профиль очерченный дугами окружностей и радиусами Ri и Rj, совпадающими с траектори ми частиц и ориентированными вдоль ветвей спирали Архимеда, улучшает гидродинамику потока абразивной смеси в междисковом зазоре 6, значительно снижает величину окружной составл ющей силы удара частицы о криволинейную поверхность проставки 7 (угол атаки частиц «30, т. е. износ скольжением), что позвол ет существенным образом повысить износостойкость рабочего колеса 4 насоса.The installation in the proposed pump design of interdisk remote spacers 7 of a curvilinear contour, having a profile defined by circular arcs and radii Ri and Rj coinciding with the particle trajectories and oriented along the Archimedes spiral branches, improves the hydrodynamics of the flow of an abrasive mixture in the interdisc gap 6, significantly reduces the circumference composition impact force of the particle on the curved surface of the spacer 7 (the angle of attack of the particles is “30, i.e., slip wear), which significantly increases the wear Pump impeller 4 resistance.

Данные сравнительных испытаний приведены в таблице.Comparative test data are given in the table.

Таким образом, предлагаемые усовершенствовани  существенно повышают износостойкость рабочего колеса дискового насоса .Thus, the proposed improvements significantly increase the wear resistance of the impeller disk pump.

Напор, мHead, m

в начале опытаat the beginning of the experience

в конце опыта Расход, мУчat the end of the experiment

в нача.ле опытаat the beginning of the experience

в конце опыта Вес колеса, кгat the end of the experiment wheel weight, kg

до опытаto experience

после опыта Потери веса, гafter weight loss experience, g

Количество условно прекачиваемой пульпы, The amount of conditionally pumped pulp

Удельный износ, г/тнSpecific wear, g / t

24 2424 24

30 2530 25

365 365

405 365 350405 365 350

93,193.1

99,25 96 ,5499.25 96, 54

92,6392.63

370370

27102710

472 472

538 0,8 5,04 Tpaef mopu Sjeeu/effffbfx vac/77i/i( Фиг. 2538 0.8 5.04 Tpaef mopu Sjeeu / effffbfx vac / 77i / i (Fig. 2

Claims (1)

ДИСКОВЫЙ НАСОС, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и размещенное в корпусе рабочее колесо, выполненное в виде кольцевых дисков, установленных относительно друг друга с зазорами, и размещенных в них дистанционных проставок с отверстиями для крепежных элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости, оси отверстий расположены на концентричной оси колеса окружности с диаметром, составляющим 0,9—0,95 наружного диаметра дисков, а каждая проставка имеет профиль, очерченный дугами четырех окружностей, две из которых ориентированы вдоль ветвей спирали Архимеда с центром на оси колеса и имеют радиусы, составляющие 0,9—0,95 и 0,8—0,9 величины шага спирали, а две другие — 0,28—0,35 и 0,17—0,25 внутреннего диаметра дисков.DISK PUMP, comprising a housing with suction and discharge nozzles and an impeller located in the housing, made in the form of ring disks mounted relative to each other with gaps, and spacers placed therein with holes for fasteners, characterized in that, in order to increase wear resistance, the axis of the holes are located on the concentric axis of the wheel of a circle with a diameter of 0.9-0.95 of the outer diameter of the discs, and each spacer has a profile outlined by arcs of four circles , two of which are oriented along the branches of the Archimedes spiral, centered on the axis of the wheel and have radii of 0.9–0.95 and 0.8–0.9 of the pitch of the spiral, and the other two 0.28–0.35 and 0.17-0.25 of the inner diameter of the discs. Фиг. 7FIG. 7 SU .„.1071807SU. „. 1071807