Рабочее колесо центробежного насоса

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к центробежным насосам одностороннего или двустороннего входа, с коэффициентом быстроходности n_s=40-100 и количеством лопастей рабочего колеса z=5-7, может быть использована при изготовлении рабочих колес, например, для центробежных консольных насосов и позволяет получить оптимальные геометрические и гидродинамические параметры рабочего колеса для достижения необходимой стабильности напорной характеристики в максимально возможном диапазоне угла установки лопасти на выходе из рабочего колеса.

Рабочее колесо центробежного насоса содержит ведущий и покрывной диски с расположенными между ними лопастями, при этом лопасти на входе в рабочее колесо в зоне соединения входной кромки лопастей с покрывным диском выполнены толщиной: , где z - количество лопастей, D_n - диаметр расположения точки соединения входной кромки лопасти с покрывным диском, _1л - угол установки лопастей на входе в рабочее колесо, k₁ - коэффициент стеснения потока, выбранный в пределах диапазона значений: k₁=1,13÷1,37. 3 ил.

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к центробежным насосам одностороннего или двустороннего входа, с коэффициентом быстроходности n_s=40-100 и количеством лопастей рабочего колеса z=5-7 и может быть использована при изготовлении рабочих колес, например, центробежных консольных насосов.

Известно рабочее колесо центробежного насоса, состоящее из ведущего и покрывного дисков с расположенными между ними лопастями, количество которых составляет z=6-7, установленных на выходе из рабочего колеса под углом _2л равным 18÷20°. Толщина лопасти на входе определяется по формуле: , где k₁ - коэффициент стеснения потока; D ₁ - средний диаметр входа на лопасти рабочего колеса; _1л - угол установки лопастей на входе у покрывного диска. (А.К.Михайлов, В.В.Малюшенко, «Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование». М., Машиностроение 1977, стр.27-34, 136-137, 140, рисунок 14).

Недостатком известной конструкции является обеспечение стабильной напорной характеристики только в узком диапазоне значений угла установки лопастей на выходе из рабочего колеса и определение толщины лопасти по средней линии тока без учета возможности возникновения обратных токов на некоторых участках рабочего колеса на режимах работы насоса ниже номинального (при Q=0-0,4Q_ном). Обратные токи, способствующие стабилизации напорной характеристики, возникают на периферии входной горловины и участках лопастей, примыкающих к ней, т.е. непосредственно у покрывного диска. В случае установки лопастей на выходе под углом выше 20°, что в некоторых случаях необходимо для обеспечения повышения напорности рабочего колеса, возможна недостаточная стабильность напорной характеристики на режимах ниже номинального (в первую очередь, это возможно при работе насоса в параллельном режиме, например, при одновременной работе нескольких насосов в одной сети).

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение стабильности напорной характеристики рабочего колеса в более широком диапазоне значений угла установки лопастей на выходе из него за счет оптимизации значений толщины входных кромок лопастей в месте их соединения с покрывным диском.

Технический результат достигается тем, что в рабочем колесе центробежного насоса, состоящем из ведущего и покрывного дисков с расположенными между ними лопастями, согласно полезной модели, лопасти в месте их соединения с покрывным диском выполнены толщиной входных кромок, равной: , где

z - количество лопастей;

D_n - диаметр входа потока в месте соединения лопасти с покрывным диском;

_1л - угол установки лопастей на входе в рабочее колесо;

k₁ - коэффициент стеснения потока, выбранный в пределах диапазона значений: k₁ =1,13÷1,37.

Определение толщины лопасти на входе в рабочее колесо в месте соединения входной кромки лопастей с покрывным диском в зависимости от значения угла _1л установки лопастей на входе в рабочее колесо и диаметра входа потока в месте соединения лопасти с покрывным диском D_n с учетом коэффициента стеснения потока k ₁, взятым в диапазоне k₁=1,13÷1,37, обеспечивает стабильность напорной характеристики в диапазоне значений угла установки лопастей на выходе из рабочего колеса _2л=18°÷27°.

Полезная модель поясняется графически, где:

- на фиг.1 изображен разрез рабочего колеса плоскостью, проходящей через ось его вращения;

- на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;

- на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Рабочее колесо центробежного насоса содержит ведущий диск 1, покрывной диск 2, лопасти 3 с входной кромкой 4 и выходной кромкой 5.

Толщина входных кромок лопастей 3 в месте их соединения с покрывным диском 2 (местом соединения в данном случае считается поверхность сечения лопасти, прилегающая к покрывному диску 2 и соединенная с ним) выполнена в зависимости от значения угла _1л установки лопастей 3 на входе в рабочее колесо и диаметра D_n расположения диаметра входа (точки 6 на фиг.2) в месте соединения лопасти 3 с покрывным диском 2 с учетом коэффициента стеснения потока k₁, взятым в диапазоне k₁=1,13÷1,37, и определяется зависимостью: , где z - количество лопастей. При этом диапазон угла установки лопастей 3 на выходе из рабочего колеса равен _2л=18÷27°.

Данная зависимость определена с помощью методики оптимизации напорной характеристики центробежных насосов с коэффициентом быстроходности n_s =40-120 путем выбора оптимальных геометрических и гидродинамических параметров рабочего колеса в нелинейном многомерном пространстве исследуемых параметров.

По результатам оптимизационного исследования расчетным путем были определены значения _л=f(_1л) и _л=f(k₁) при углах _2л установки лопастей на выходе в переделах 18÷27° с условием обеспечения стабильности напорной характеристики насоса.

Так при минимальных и максимальных значениях рекомендуемых для насосов с коэффициентом быстроходности n_s=40-100 углов установки лопастей в диапазоне _1л=14÷23° и коэффициента стеснения k₁=1,13÷1,37 при значении диаметра входа в месте соединения лопасти с покрывным диском, например 100мм (D _n=100 мм), толщина лопасти _л, соответственно, будет равна 1,5 мм и 3,8 мм. Любое другое промежуточное значение _1л и k₁ дадут для _л значения в диапазоне _л=1,5÷3,8 мм. Изменение параметра D _n в рамках рекомендуемых диапазонов углов установки на входе _1л и коэффициента стеснения k₁ приведет к изменению диапазонов толщин лопастей в месте их соединения с покрывным диском.

Таким образом, полезная модель позволяет получить оптимальные геометрические и гидродинамические параметры рабочего колеса для достижения необходимой стабильности напорной характеристики в максимально возможном диапазоне угла установки лопасти на выходе из рабочего колеса.

Рабочее колесо центробежного насоса, содержащее ведущий и покрывной диски с расположенными между ними лопастями, отличающееся тем, что лопасти в месте их соединения с покрывным диском выполнены толщиной входных кромок, равной: ,

где z - количество лопастей;

D_n - диаметр входа потока в месте соединения лопасти с покрывным диском;

_1л - угол установки лопастей на входе в рабочее колесо;

k₁ - коэффициент стеснения потока, выбранный в пределах диапазона значений: k₁=1,13÷1,37.