Направляющий аппарат центробежного насоса

Авторы патента:

Полезная модель относится к насосостроению, а именно к конструкциям направляющих аппаратов центробежных насосов, преимущественно направляющего аппарата крупных центробежных насосов с двухсторонним входом, в частности, нефтяных магистральных насосов. Направляющий аппарат содержит кольцо 1 с внутренней цилиндрической поверхностью и равномерно расположенными расширяющимися каналами 2 прямоугольного сечения, образованными расположенными перпендикулярно плоскости кольца 1 равнотолщинными тонкостенными лопатками 4, центры дуг которых расположены в одной точке. При работе расположенного за рабочим колесом направляющего аппарата часть кинетической энергии потока нефти преобразуется в потенциальную энергию давления. Выполнение направляющего аппарата в виде кольца 1 с тонкостенными лопатками 4 снижает гидравлическое сопротивление расширяющихся каналов 2. Использование полезной модели обеспечивает снижение гидравлического сопротивления направляющего аппарата центробежного насоса. 1 П.Ф-ЛЫ, 1 ИЛ.

Известен направляющий аппарат центробежного насоса, содержащий верхний и нижний диски со сквозным осевым отверстием в каждом, ребра, формирующие направляющие каналы, кольцевой корпусный элемент и торцевой вкладыш, при этом нижний диск с ребрами, кольцевой корпусный элемент с верхним диском и торцевой вкладыш выполнены в виде трех отдельных деталей, причем торцевой вкладыш прилегает к нижней поверхности верхнего диска, каждое ребро выполнено непрерывно переходящим с верхней на боковую и далее - на нижнюю части нижнего диска, а направляющие каналы формируют параболические линии тока жидкости [свидетельство на полезную модель РФ 35392, заявка: 2003126685/20 от 15.09.2003, МПК F04D 29/44].

Недостатком известного направляющего аппарата является сложность конструкции и трудоемкость изготовления.

Известен также направляющий аппарат центробежного насоса, содержащий чередующиеся длинные и короткие лопатки, образующие межлопаточные каналы переменного сечения, в котором входные кромки коротких лопаток размещены в выходной части межлопаточных каналов, образованных длинными лопатками, при этом площади наименьших сечений межлопаточных каналов между профильными кромками короткой лопатки и профильными кромками длинных лопаток определены отношением к площади наименьшего проходного сечения входного канала в направляющий аппарат в пределах 1,0-1,5 [свидетельство на полезную модель РФ 37399, заявка 2003134736/20 от 02.12.2003, МПК F04D 29/44].

Недостатком известного направляющего аппарата является сложность конструкции, трудоемкость изготовления и большое гидравлическое сопротивление, что снижает КПД насоса.

В качестве прототипа выбран направляющий аппарат центробежного насоса, выполненного в виде кольца с внутренней цилиндрической поверхностью и имеющего равномерно расположенные по окружности каналы от внутреннего к внешнему контуру кольца, входная часть которых выполнена цилиндрической, а выходная часть в виде цилиндрической или расширяющейся поверхности, например, конической, при этом выходная часть каналов с внутренней стороны кольца снабжена криволинейным скосом, образованным вращением дуги окружности вокруг оси, расположенной параллельно и эксцентрично оси кольца,, а не менее трех точек (в начале, конце и середине скоса в сечении симметрии кольца) лежат на логарифмической спирали, центр которой находится на оси кольца, [патент на изобретение РФ 2103560, заявка 95121609/06 от 20.12.1995, МПК F04D 29/44].

Недостатком известного направляющего аппарата является значительное гидравлическое сопротивление вследствие большой толщины. лопаток.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение гидравлического сопротивления направляющего аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в направляющем аппарате центробежного насоса, выполненном в виде кольца с внутренней цилиндрической поверхностью и равномерно расположенными по окружности расширяющимися от внутреннего к внешнему контуру каналами, согласно полезной модели, расширяющиеся каналы имеют прямоугольное сечение и образованы расположенными перпендикулярно плоскости кольца равнотолщинными тонкостенными лопатками, каждая из которых образована двумя дугами, центры которых расположены в одной точке.

Полезная модель иллюстрирована чертежом, на котором показан общий вид направляющего аппарата центробежного нефтяного магистрального насоса в поперечном разрезе.

Перечень позиций и обозначений на чертеже.

1 - кольцо;

2 - расширяющийся канал;

3 - входное сечение расширяющегося канала;

4 - лопатка.

N_{лопаток} - число лопаток;

R_{наруж. лопатки} - радиус внешней описывающей профиль лопатки дуги;

R_{вн. лопатки} - радиус внутренней описывающей профиль лопатки дуги;

R_{центр окр. лопаток} - радиус окружности, на которой располагаются центры описывающих профиль лопаток дуг;

- угол шага смещения центров описывающих профиль лопаток дуг;

A₁, A₂A_N - центры дуг, описывающих профиль 1-й, 2-й N-й лопатки;

R_{ц. дуг} - радиус окружности, на которой расположены центры дуг, описывающих профиль лопаток.

Направляющий аппарат центробежного нефтяного магистрального насоса содержит кольцо 1 с внутренней цилиндрической поверхностью и имеющим равномерно расположенные по окружности расширяющиеся каналы 2 от внутреннего к внешнему контуру кольца. Входные сечения 3 и расширяющиеся каналы 2 имеют прямоугольное сечение и образованы расположенными перпендикулярно плоскости кольца 1 равнотолщинными тонкостенными лопатками 4 количеством N_{лопаток}, каждая из которых образована двумя дугами окружностей R_{наруж. лопатки} и R_{вн. лопатки} .

При этом центры дуг каждой лопатки 4 расположены в одной точке A₁, A₂A_N на окружности R_{ц. дуг} с угловым шагом , где

A₁, A₂A_N - центры дуг, описывающих профиль 1-й, 2-й N-й лопатки;

R_{ц. дуг} - радиус окружности, на которой расположены центры дуг, описывающих профиль лопаток;

N - число лопаток;

- угол шага смещения центров описывающих профиль лопаток дуг.

Направляющий аппарат работает известным образом. Нефть во входном патрубке центробежного насоса попадает в рабочее колесо (не показ.). Расположенный за рабочим колесом направляющий аппарат преобразует часть кинетической энергии потока нефти в потенциальную энергию давления. В комбинации «рабочее колесо -направляющий аппарат» достигается наибольшая экономичности насоса для заданных параметров расхода. Кроме указанной функции направляющий аппарат позволяет уменьшить результирующую силу воздействия перекачиваемой нефти на рабочее колесо и, следовательно, вал и подшипники.

Выполнение направляющего аппарата в виде кольца 1 с тонкостенными лопатками 4 снижает гидравлическое сопротивление расширяющихся каналов 2.

Использование полезной модели обеспечивает снижение гидравлического сопротивления направляющего аппарата центробежного насоса.

Направляющий аппарат центробежного насоса, выполненный в виде кольца с внутренней цилиндрической поверхностью и равномерно расположенными по окружности расширяющимися от внутреннего к внешнему контуру каналами, отличающийся тем, что расширяющиеся каналы имеют прямоугольное сечение и образованы расположенными перпендикулярно плоскости кольца равнотолщинными тонкостенными лопатками, каждая из которых образована двумя дугами, центры которых расположены в одной точке.