Свеклонасос

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована в сахарной промышленности для подъема и подачи свеклы в моечное отделение сахарного завода.

Технической задачей является устранение повышения энергозатрат в процессе эксплуатации свеклонасоса за счет автоматизированного контроля давления водяного потока на выходе из нагнетательного патрубка и снабжения вала свеклонасоса приводом с регулятором скорости вращения.

Технический результат по снижению энергозатрат на приводвале в изменяющихся условиях эксплуатации достигается тем, что свеклонасос содержит корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти, при этом па внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки, при этом вал рабочего колеса снабжен приводом с регулятором скорости вращения и регулятором давления с датчиком давления, расположенным на нагнетательном патрубке, кроме того, регулятор давления включает блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители, блок выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована в сахарной промышленности для подъема и подачи свеклы в моечное отделение сахарного завода.

Известен свеклонасос (см. патент РФ 2200878 МПК F04D 7/04, 29/24. Опубл. 20.03.2003), содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, при этом на внутренней поверхности корпуса и поверхности рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти.

Недостатком данной конструкции является повышенные энергозатраты при длительной эксплуатации, обусловленные необходимостью преодоления увеличивающегося гидравлического сопротивления нагнетательного патрубка из-за налипания на его внутренней поверхности загрязнений, сопутствующих подаче свеклы с тяжелыми и легкими примесями.

Известен свеклонасос (см. патент РФ 2416741 МПК F04D 7/04. Опубл. 20.04.2011), содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопает, на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки.

Недостатком является энергозатраты на работу свеклонасоса в количестве, превышающем нормативно необходимые в изменяющихся условиях эксплуатации, когда для транспортирования от всасывающего до нагнетательного патрубка увеличивающейся массы свеклы с тяжелыми и легкими примесями необходимо повышать давление водяного потока. При этом отсутствие автоматизированного контроля изменения давления водяного потока на выходе из нагнетательного патрубка, не позволяет реагировать на временные изменения транспортируемой массы, что приводит к необходимости постоянства работы свеклонасоса в режиме повышенных энергозатрат на привод вала при подаче свеклы с тяжелыми и легкими примесями.

Технической задачей является устранение повышения энергозатрат в процессе эксплуатации свеклонасоса за счет автоматизированного контроля давления водяного потока на выходе из нагнетательного патрубка и снабжения вала свеклонасоса приводом с регулятором скорости вращения.

Технический результат по снижению энергозатрат на приводвале в изменяющихся условиях эксплуатации достигается тем, что свеклонасос содержит корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти, при этом на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки, при этом вал рабочего колеса снабжен приводом с регулятором скорости вращения и регулятором давления с датчиком давления, расположенным на нагнетательном патрубке, кроме того, регулятор давления включает блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители, блок выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

На фиг.1 схематически изображен свеклонасос; на фиг.2 - хвостовик изогнутой лопасти рабочего колеса с криволинейными канавками, касательная которых имеет направление против хода часовой стрелки; на фиг.3 внутренняя поверхность нагнетающего патрубка с криволинейными канавками, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки.

Свеклонасос содержит цилиндрический корпус 1, по горизонтальной оси которого расположен всасывающий патрубок 2, а по касательной к корпусу установлен нагнетающий патрубок 3. Внутри корпуса 1 на валу 4, размещенном в опоре 5, консольно установлено рабочее колесо, состоящее из переднего диска 6, заднего диска 7 и изогнутых лопастей 8. Лопасть 8 выполнена из композиционного материала, который включает резинотканевую оболочку 9 и сборный каркас, содержащий основной участок 10, представляющий жесткую конструкцию, и хвостовик 11, представляющий гибкую конструкцию, при этом на хвостовике 11 по резинотканевой оболочке, покрытой эластичным материалом 12, выполнены криволинейные канавки 13, сходящиеся к выходу изогнутой лопатки 8. Задний диск 7 выполнен в виде конуса, а передний диск 6 - в виде усеченного конуса.

Задний диск 7 вершиной своего корпуса обращен к патрубку 2, а передний диск 6 своим большим основанием обращен к заднему диску 7. Диски 6 и 7 жестко связаны между собой изогнутыми лопастями 8. На внутренней поверхности корпуса 1, поверхности заднего диска 7, переднего диска 6 размещены покрытия 12 из эластичного материала, например, полиэтилена. На внутренней поверхности 14 нагнетательного патрубка 3 выполнены криволинейные канавки 15, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок 13 на хвостовике 11 по поверхности резинотканевой оболочки 9, покрытой материалом 12, имеет направление против хода часовой стрелки.

Вал 4 рабочего колеса снабжен приводом 16 с регулятором скорости вращения 17 выполенным в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а также регулятором давления 18 с датчиком давления 19, расположенным на выходе 20 нагнетательного патрубка 3. Регулятор давления 18 включает блоки сравнения 21 и задания 22, электронный 23 усилитель с блоком нелинейной обратной связи 24, магнитный 25 усилитель.

Свеклонасос работает следующим образом.

Мощность свеклонасоса задается параметрами минимизации энергозатрат на привод 16 вала 4 по усредненному массовому расходу водяного потока, транспортирующего свеклу с тяжелыми и легкими примесями, однако, в изменяющихся условиях эксплуатации наблюдается увеличение как концентрации, так и геометрических параметров тяжелых и легких примесей в том числе и свеклы. Это приводит к необходимости повышения давления водного потока и, соответственно, возрастанию мощности привода 16, т.е. дополнительным энергозатратам на транспортировку свеклы.

Датчик давления 19 фиксирует повышение давления водяного потока на выходе 20 нагнетательного патрубка 3 и сигнал, поступающий в регулятор давления 18 становится меньше, чем сигнал блока задания 22 и на выходе блока сравнения 21 появляется сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 23 одновременно с сигналом блока нелинейной обратной связи 24. Сигнал с выхода электронного усилителя 23 поступает на вход магнитного усилителя, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 17 в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

Положительная полярность сигнала электронного усилителя 23 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 25. В результате увеличивается момент от привода 16 на вал 4 рабочего колеса, тем самым, повышая подачу транспортируемой массы: свекла с тяжелыми и легкими примесями до параметров, необходимых для эффективной эксплуатации свеклонасоса.

Уменьшение транспортируемой массы до усредненного значения приводит к снижению давления водного потока на выходе 20 нагнетательного патрубка 3 и сигнал, поступающий в регулятор давления 18 становится больше, чем сигнал блока задание 22 и на выходе блока сравнения 21 появляется сигнал отрицательной поверхности, который поступает на вход электронного усилителя 23 одновременно с сигналом блока нелинейной обратной связи 24.

Сигнал с выхода электронного усилителя 23 поступает на вход магнитного усилителя, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 17 в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 23 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 25. В результате уменьшается момент от привода 16 на валу 4 рабочего колеса, тем самым снижая подачу водяного потока, т.е. транспортируемую массу до параметров необходимых для эффективной энергосберегающей эксплуатации свеклонасоса.

Водяной поток, транспортирующий свеклу с тяжелыми и легкими примесями при перемещении по криволинейным канавкам 13 хвостовика 11 закручивайся против хода часовой стрелки и отрывается от поверхности резинотканевой оболочки, а при входе в нагнетательный патрубок 3 этот поток начинает перемещаться по криволинейным канавкам 15, расположенным на внутренней поверхности 14 и закручивается по ходу часовой стрелки. При этом в зоне отрыва водяного потока от хвостовика 9 и последующего входа в нагнетательный патрубок 3 образуются микрозавихрения тяжелых и легких примесей с взаимно противоположными направлениями вращения, соприкосновения которых приводит к микровзрывам, препятствующим процессу налипания загрязнений на внутренней поверхности 14 нагнетательного патрубка 3. В результате при эксплуатации свеклонасоса проходное сечение нагнетающего патрубка 3 не уменьшается из-за налипания загрязнений на внутренней поверхности 14, т.е. не увеличивается гидравлическое сопротивление на выходе из нагнетающего патрубка 3 и, соответственно, отсутствует необходимость увеличения мощности привода свеклонасоса в ходе его работы.

Свекловодяная смесь поступает через всасывающий патрубок 2 по оси свеклонасоса в пространство между 7 и передним 6 дисками вращающегося рабочего колеса. Благодаря конической форме заднего и переднего дисков свекловодяная смесь плавно изменяет направления перемещения с осевого на радиальное, захватывается изогнутыми лопастями 8, выполненными из композиционного материала, и поступает по цилиндрической поверхности корпуса 1 к нагнетающему патрубку 3. Находящиеся в свекловодяной смеси тяжелые и легкие примеси соударяются с основным участком 10, имеющим каркас, например, из жесткой металлической конструкции, изогнутых лопастей 8 и под действием центробежных сил перемещаются к периферии рабочего колеса. Энергия соударения передается через полимерное эластичное покрытие резинотканевой оболочке 9 и далее к жесткой конструкции основного участка 10. Выполнение изогнутых лопастей 8 из композиционного материала при ударе как тяжелых, так легких и примесей обеспечивает деформацию сборного каркаса с резинотканевой оболочкой 9, предотвращая интенсивное повреждение свеклы. В результате часть энергии соударения тяжелых и легких примесей свекловодяной смеси поглощается износостойкими элементами изогнутых лопастей 8, а остальная возвращается ударившимися примесями и потоку жидкости, обеспечивая заданный напор свеклонасоса.

Переместивишеся к периферии рабочего колеса тяжелые и легкие примеси воздействуют на хвостовик 11, который имеет гибкую конструкцию каркаса, например, выполненную из металлической сетки, находящуюся в резинотканевой оболочке 9 и покрытую эластичным материалом. В результате наблюдается упругое отклонение хвостовика 11, обеспечиваемое при любом направлении удара тяжелых и легких примесей, что практически устраняет заклинивание гибких лопастей 8.

При случайно-вероятностном характере попадания тяжелых и легких примесей в процессе вращения рабочего колеса между корпусом 1 и хвостовиком 11 последний упруго отклоняется, как бы перекатывается по примеси, и сбрасывает ее в объем свекловодяной смеси, определяемый лопастью 8, следующей по ходу вращения рабочего колеса, дисками 6 и 7, а также корпусом 1. В результате устраняются условия заклинивания свеклонасоса, которые наблюдались при выполнении изогнутых лопастей 8 на сплошной жесткой основе.

Вследствие воздействия на изогнутую лопасть 8 тяжелых и легких примесей, находящихся в свекловодяной смеси, эпюры давлений на рабочей и тыльной сторонах лопасти несколько отличаются друг от друга. Для устранения данного явления на хвостовике 11 по поверхности резинотканевой оболочки 9, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки 13, сходящиеся к выходу изогнутых лопастей 8. В результате из-за разности давлений на рабочей и тыльной поверхностях каждой лопасти 8 свекловодяная смесь по винтообразным продольно расположенным канавкам 13 пересекает от поверхности с большим давлением к поверхности с меньшим давлением. При этом эпюры давлений вдоль лопастей 8 выравниваются между собой, вследствие чего результирующая сила давления, действующая на рабочее колесо, уменьшается, снижая и вибрации колеса. Геометрия кривизны винтообразных канавок 13 подстраивается под кривизну лопасти так, что вместе они образуют непрерывно суживающийся к выходу криволинейный серповидный профиль хвостовика 11. Благодаря этому ликвидируется или существенно снижаются срывные кромочные явления за полостями 8 рабочего колеса с уменьшением не только потерь напора в свеклонасосе, но и пульсаций статического давления при ударном воздействии тяжелых и легких примесей на поверхности лопастей.

Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в том, что автоматизированный контроль и регулирование подачи водяного потока как транспортирующего сегмента свеклы с тяжелыми и легкими примесями при снабжении вала рабочего колеса приводом с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электормагнитных муфт, соединенного с регулятором давления, состоящим из блоков задания и сравнения, электронного и магнитного усилителей, а также блока нелинейной и обратной связи и датчика давления, установленного на выходе нагнетательного патрубка, обеспечивает снижение энергозатрат на работу свеклонасоса в изменяющихся условиях эксплуатации.

Свеклонасос, содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти, на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки, отличающийся тем, что вал рабочего колеса снабжен приводом с регулятором скорости вращения и регулятором давления с датчиком давления, расположенным на нагнетательном патрубке, кроме того, регулятор давления включает блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители, блок выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт.