Лопастной насос

 

Изобретение позволяет повысить всасывающую способность на пониженных расходах путем уменьшения обратных токов на входе в рабочее колесо (РК) 3 лопастного насоса. Участок входного патрубка (ВП) 2 выполнен в виде последовательно расположенных по ходу потока конфузора 6, горла (Г) 7 и диффузора (Д) 8, причем последний имеет угол расширения 6-8°, а отношение площади выходного сечения 9 Д 8 к площади Г 7 равно 2-4. Этим достигается трансформирование профиля скоростей на входе в РК 3 в близкий к параболическому, что приводит к снижению углов атаки и соответственному уменьшению обратных токов. Д 8 может быть выполнен с диаметром выходного сечения 9 меньшим, чем внутренний диаметр ВП 2, причем отношение расстояния от выходного сечения 9 Д до входных кромок лопаток 4 РК 3 к внутреннему диаметру ВП 2 составляет 0,9-2,0. Этим обеспечивается симметричный отрыв потока от стенок ВП 2 за образовавшимся уступом. Экспериментальные исследования доказали возможность повышения критического кавитационного коэффициента быстроходности насоса с ВП 2 описанной профилировки. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 F 04 Р 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4145285/25-29 (22) 11.08.86 (46) 23.05.89. Бюл. № 19 (72) И. В. Шербатенко, В. П. Ханкин и Л. П. Сапрыкина (53) 621.671 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 630451, кл. F 04 D 9/06, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 337562, кл. F 04 D 3/00, 1970. (54) ЛОПАСТНОЙ НАСОС (57) Изобретение позволяет повысить всасывающую способность на пониженных расходах путем уменьшения обратных токов на входе в рабочее колесо (РК) 3 лопастного насоса. Участок входного патрубка (ВП) 2 выполнен в виде последовательно расположенных по ходу потока конфузора 6, горла (Г) 7 и диффузора (Д) 8, причем последний

„„SU„„1481477 А 1

2 имеет угол расширения 6 — 8, а отношение площади выходного сечения 9 Д 8 к площади Г 7 равно 2 — 4. Этим достигается трансформирование профиля скоростей на входе в

РК 3 в близкий к параболическому, что приводится к снижению углов атаки и соответственному уменьшению обратных токов.

Д 8 может быть выполнен с диаметром выходного сечения 9 меньшим, чем внутренний диаметр ВП 2, причем отношение расстояния от выходного сечения 9 Д 8 до входных кромок лопаток 4 РК 3 к внутреннему диаметру ВП 2 составляет 0,9 — 2,0. Этим обеспечивается симметричный отрыв потока от стенок ВП 2 за образовавшимся уступом. Экспериментальные исследования доказали возможность повышения критического кавитационного коэффициента быстроход- с (0 ности насоса с ВП 2 описанной профилировки. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. с

1481477

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при эксплуатации лопастных насосов на пониженных расходах с обратными токами.

Цель изобретения — повышение всасывающей способности на пониженных расходах путем уменьшения обратных токов на входе в рабочее колесо.

На фиг. 1 представлена схема лопастного насоса; на фиг. 2 — входной патрубок насоса, вариант; на фиг. 3 — график зависимости отношения критических кавитационных коэффициентов быстроходности предлагаемого насоса (С„) и известного насоса с входным патрубком постоянного диаметра (С,р., ) от соотношения площадей выходного сечения диффузора и горла; »а фиг. 4 — то же, в зависимости от отношения расстояния между выходным сечением диффузора и входными кромками лопаток к внутреннему диаметру входного патрубка; на фиг. 5 — то же, в зависимости от угла раскрытия диффузора.

Лопастной насос (фиг. 1) содержит корпус 1 с входным патрубком 2 и установленное в корпусе 1 рабочее колесо 3 с лопатками 4, причем входной латрубок 2 содержит участок 5, выполненный в виде конфузора 6, горла 7 диаметром Di и диффузора 8, последовательно расположенных ло ходу потока. Диффузор 8 выполнен с углом у расширения, равным 6 — 8Я, а отношение площади F выходного сечения 9 диффузора 8 к плошади f горла 7 равно 2 — 4.

В насосе (фиг. 2) диффузор 8 может быть выполнен с диаметром D> выходного сечения

9 меньшим, чем внутренний диаметр 02 входного латрубка 2, а отношение. расстояния l от выходного сечения 9 диффузора 8 до входных кромок лопаток 4 рабочего колеса 3 к внутреннему диаметру D2 входного патрубка 2 составляет 0,9 — 2,0. В этом случае переход от диффузора 8 к полному сечению входного патрубка 2 имеет форму уступа 10.

Лопастной насос работает следующим образом.

При работе насоса поток жидкости, поступающий во входной патрубок 2, разгоняется в конфузоре 6, достигая наибольшей скорости в горле 7. В диффузоре 8 происходит трансформирование профиля скоростей в близкий к параболическому, причем разность скоростей в центре (по оси) и на периферии диффузора 8 зависит от угла у расширения диффузора 8. Получение вытянутого профиля скоростей в диффузоре 8 приводит к снижению углов а атаки на входе в корневые сечения лопаток 4 рабочего колеса 3 и, следовательно, к уменьшению или, при определенных условиях, устранению обратных токов на входе, что приводит к повышению всасывающей способности насоса на пониженных расходах.

При выполнении диффузора 8 с диаметром Dq выходного сечения 9 меньшим, чем внутренний диаметр 02 входного патрубка 2, обеспечивается симметричный отрыв потока от стенок за уступом 10. Вследствие этого вытянутый профиль скоростей формируется и сохраняется на определенном расстоянии от уступа 10 по потоку.

Обоснованием конкретных соотношений размеров служат результаты кавитационных испытаний шнекоцентробежного насоса. Испытания проводят при постоянной угловой скорости вращения колеса 3 а=2100 1/с и

15 производительности @=4,03; 6,1 и 8,1 л/с, соответствующих расходному параметру д=

0,2; 0,3 и 0,4 с входным патрубком постоянного проходного сечения (исходный вариант) и предлагаемой конструкции. В последнем случае испытывают серию прямолинейных

20 диффузоров с углом расширения у=8 и отношением площадей n= (D2/Di) =1 — 4,5 и ступенчатый диффузор с у=8 и n=3, уступ 10 которого располагают на расстоянии l=1/D2=0,6 — 2,2 от входных кромок

25 лопаток 4. Испытывают также прямолинейные диффузоры с n=3 и различными углами расширения у=4 — 10 .

Конфузор 6 во всех испытаниях имеет постоянный угол сужения, равный 12 .

Наличие обратных токов на входе фик3Q сируют с помощью дифманометра, подключенного к входному патрубку 2 непосредственно перед рабочим колесом 3 и к всасывающей магистрали в сечении, расположенном выше по потоку, куда обратные токи не распространяются.

Результаты кавитационных испытаний представлены на фиг. 3 — 5, где ло оси ординат отложено отношение критического кавитационного коэффициента быстроходности насоса с входным. патрубком 2, предлагаемой конструкции С„и насоса с цилиндрическим входным патрубком (исходный вариант) (С, )и, а по оси абсцисс — изменяемые геометрические параметры диффузора и, l, у. В качестве критического

45 принимают кавитационный запас, а следовательно, и коэффициент С„р, соответствующий срывной точке (срывному режиму) на частной кавитационной характеристике насоса (так называемый второй критический режим).

50 Повышение С„, по сравнению с исходным вариантом происходит в интервале изменения n=2 — 4, причем наибольшее увеличение всасывающей способности насоса достигается при наименьших значениях q=

0,2 и h=3 С1п /(С„)п-1,28 (фиг. 3). При

55 1(n(2 улучшение всасывающей способности насоса практически не наблюдается, а при n) 4 всасывающая способность понижается на 10 — ЗОЯ.

1481477

В случае ступенчатого диффузора (фиг. 4) рост С.,р при прочих равных условиях происходит в диапазоне L=0,9 — 2, достигая максимального значения C / (С„р )о=1,3 при 1=1,3 — 1,5 и q=0,2. При

1(0,9 и L)2 всасывающая способность насоса независимо от величины q понижается.

Заметное увеличение C (фиг. 3) наблюдается в интервале изменения угла расширения диффузора у=б — 8, причем наибольший положительный эффект достигается при у=8 . При у)8 всасывающая способность насоса резко падает, вероятно, вследствие отрыва потока от стенки диффузора, а при

y(6o всасывающая способность насоса практически не изменяется. Следовательно, повышается всасывающая способность насоса при 7=6 — 8 .

Увеличение С непосредственно связано с исчезновением обратных токов на входе в насос, что также доказывает наличие воздействия предлагаемого устройства на распределение скоростей перед входом в насос. Кроме того, вследствие этого несколько снижается потеря энергии в насосе.

Формула изобретения

1. Лопастной насос, содержащий корпус с входным патрубком и установленное в корпусе рабочее колесо с лопатками, причем входной патрубок содержит участок, выполненный в виде конфузора, горла и диффузора, последовательно расположенных по ходу потока, отличающийся тем, что, с целью повышения всасывающей способности на по1О ниженных расходах путем уменьшения обратных токов на входе в рабочее колесо, диффузор выполнен с углом расширения, равным 6 — 8, а отношение площади выходного сечения диффузора к площади горла

15 равно 2 — 4.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что диффузор выполнен с диаметром выходного сечения меньшим, чем внутренний диаметр входного патрубка, а отношение расстояния

20 от выходного сечения диффузора до входных кромок лопаток рабочего колеса к внутреннему диаметру входного патрубка составляет

0,9 — 2,0.

1481477 кр

CCgP o кр (кр)р

Составитель Г. Богомольный

Редактор И. Дербак Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 2657/35 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101