SU1168749A1

SU1168749A1 - Centrifugal pump

Info

Publication number: SU1168749A1
Application number: SU833681291A
Authority: SU
Inventors: Сергей Викторович Белов; Владимир Аркадьевич Девисилов; Николай Алексеевич Пронин; Анатолий Кондратьевич Петренчук; Александр Сергеевич Беляев; Евгений Александрович Симуков
Original assignee: МВТУ им.Н.Э.Баумана; Предприятие П/Я В-8534
Priority date: 1983-12-29
Filing date: 1983-12-29
Publication date: 1985-07-23

Abstract

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС, содержащий корпус, рабочее колесо, на- гнетательный и всасывающий патрубки , в последнем из которых выполнена кольцева коническа щель, ориентированна в направлении рабочего колеса , со средством регулировки ее :проходного сечени и коллектор, сообщенный с нагнетательньм патрубком и кольцевой щелью, отличаю-щ и и с тем, что, с целью повыше , ки КПД и антикавитационных качеств путем увеличени объемной прочности среды, насос снабжен емкостью с раствором высокомолекул рного вещества, эжектором с выходным каналом, активным и п;ассивным соплами и запорнорегулирующим органом, при этом емкость соойцена с пассивным соплом эжектора, активное сопло при помощи запорно-регулир5тощего органа - с нагнетательным паофубком, а выходной . канал эжектора - с коллектором. (ЛA CENTRIFUGAL PUMP, comprising a housing, an impeller, a pressure and suction nozzles, the latter of which is provided with an annular conical slit, oriented in the direction of the impeller, with a means of adjusting it: the flow area and the collector communicated with the discharge nozzle and the annular gap, I distinguish - and with the fact that, for the purpose of higher ki Efficiency and anti-cavitation qualities by increasing the volumetric strength of the medium, the pump is equipped with a tank with a solution of a high molecular weight substance, an ejector with an output channel ohm, active and p; assorted nozzles and a locking body, with the capacitance of the soyocene with the passive nozzle of the ejector, the active nozzle with the help of the locking and regulating body, with the discharge shaft, and the output one. ejector channel - with a collector. (L

Description

а:but:

0000

1one

4. : 1 Изобретение относитс к насосостроению , касаетс конструкции ueHt робежного насоса и направлено на по вышение его антикавитационных качеств . Известен центробежный насос, со держащий корпус с установленным в нем рабочим колесом и всасывающим и нагнетательным патрубками, и эжекто с активным соплом, сообще зным магис тралью с нагнетательным патрубком, пассивным соплом и выходным каналом сообщенным со всасывающим патрубком Недостатком конструкции этого на соса вл етс его низкий КПД, св за ньм с тем, что весь расход рабочей среды проходит через эжектор, включенный последовательно с основным насосом. КПД эжектора очень низкий (0,2-0,5) ,В результате это приводит к резкому снижению суммарного КПД насос Наиболее близким техническим решением вл етс центробежный насос , содержащий корпус, рабочее колесо , нагнетательный и всасыва оищй патрубки, в последнем из которых вы полнена кольцева коническа щель, ориент1 рованна в направлении рабочего колеса, со средством peryjnipoB ки ее проходного сечени и коллекто сообщенный с нагнетательным патрубком и кольцевой щелью L2j . Недостатками известного насоса вл ютс низкие КПД и антикавитационные качества. Цель изобретени - повышение КПД и антикавитационных качеств путем увеличени объемной прочности перекачиваемой среды. Указанна цель достигаетс тем, что центробежн 11й насос, содерлшщий корпус, рабочее колесо, нагнетательный и всасывающий патрубки, в последнем из которых выполнена коль цева коническа щель, ориентирован на в направлении рабочего колеса, со средством регулировки ее проходного сечени и коллектор, сообщенны с нагнетательным патрубком и кольцевой щелью, снабжен емкостью с рас твором высокомолекул рного вещества , эжектором с выходньм каналом, активным и пассивньм соплами и запорно-регулирующим органом, при этом емкость сообщена с пассивным соплом эжектора, активное сопло при помощи запорно-регулирующего орга92 на с нагнетательным патрубком, а выходной канал эжектора - с коллектором . На чертеже изображен центробежный Hacfoc, продольный разрез. Центробежный насос содержит корпус 1, рабочее колесо 2, нагнетательный 3 и всасывающий 4 патрубки, в последнем из которых выполнена кольцевал коническа щель 5, ориентированна в направлении рабочего колеса 2., со средством регулировки ее прог ходного сечени и коллектор 6, соободенный с нагнетательным патрубком 3 . ;и кольцевой щелью 5. Насос снабжен емкостью 7 с раствором высокомолекул рного вещества, эжектором с выходным каналом 8, активным 9 и пассивным 10 соплами и запорно-регулирующим органом 11, при этом емкость 7 сообщена с пассивным соплом 10, активное сопло 9 посредством запорнорегулирующего органа 11 - с нагнетательным патрубком 3, а выходной канал 8 эжектора - с коллектором 6. Активное сопло 9 сообщено с нагнетательньп патрубком 3 с помощью трубопровода 12, на котором и установлен запорно-регулирующий орган 1 1 . Всасывающий патрубок 4 выполнен разъемным, состо щим из двух цилиндров 13 и 14 с коническими поверхност ми 15 и 16,образующими кольцевую щель 5, при этом коллектор 6 образован 17 с отверстием 18, ус .тановленной между цилиндрами 13 и 14, а мелоду втулкой 17 и однйг из цилиндров (13) установлена регулиро-: вочна шайба 19, представл юща со-. бой средство регулировки проходного, сечени щели 5. Емкость снабжена трубопроводами 20 и 21 Дл наддува ее сжатькм газом или дренажа и заправки раствором высокомолекул рного вещества. Втулка уплотнена с помощью резиновых колец 22, Трубопроводы 20 и 21 снабжены вентил ми 23 и 24. Рабочее колесо 2 имеет лопатки 25 с входными кромками 26 и ведомый диск 27. Насос работает след пощим образом. При вращении рабочего колеса 2 жидкость под поБЫшенньп-1 давлением перекачиваетс из всасывающего патрубка 4 в нагнетательный патрубок 3. При открытом запорно-регулировочном органе 11 жидкость по магистрали 12 из нагнетательного патрубка 3 подаетс к активному соплу 9 эжектора. При этом в пассивном сопле 10 эжектора создаетс разрежение. При открытом вентиле 23 и сообщении емкости 7 с помощью трубопровода 20 с атмосферой йод действием возникающего перепада давлени концентрированный раствор высокомолекул рного вещества через пассивное сопло 10 подаетс в выходной канал 8 эжектора.4.: 1 The invention relates to a pump engineering design, concerns the design of the ueHt booster pump, and aims to improve its anti-cavitational qualities. A centrifugal pump is known, containing a housing with an impeller installed in it and suction and discharge nozzles, and an ejector with an active nozzle, communicating with a discharge nozzle, a passive nozzle and an outlet channel communicated with the suction nozzle. The disadvantage of this design is low efficiency, due to the fact that all the flow of the working medium passes through the ejector connected in series with the main pump. The efficiency of the ejector is very low (0.2-0.5). As a result, this leads to a sharp decrease in the total efficiency of the pump. The closest technical solution is a centrifugal pump, comprising a housing, an impeller, a discharge and suction nozzles, in the last of which An annular conic slit is filled, oriented in the direction of the impeller, with peryjnipoB means of its flow section and the collector communicated with the discharge nozzle and the annular slit L2j. The disadvantages of the known pump are low efficiency and anti-cavitational qualities. The purpose of the invention is to increase the efficiency and anti-cavitation qualities by increasing the volumetric strength of the pumped medium. This goal is achieved by the fact that the 11th centrifugal pump, the housing, the impeller, the discharge and suction nozzles, the last of which has a taper gap, is oriented in the direction of the impeller, with the means for adjusting its flow area and the manifold. a pipe and an annular gap, provided with a container with a solution of a high-molecular substance, an ejector with an outlet channel, active and passive nozzles, and a shut-off and regulating body; ivnym ejector nozzle, by means of active nozzle shutoff orga92 to a discharge pipe, and the outlet duct of the ejector - the collector. The drawing shows a centrifugal Hacfoc, a longitudinal section. The centrifugal pump comprises a housing 1, an impeller 2, a discharge 3 and a suction 4 nozzles, in the latter of which a conical slit 5 is ringed, oriented in the direction of the impeller 2., with means for adjusting its flow cross section and a collector 6 fitted with a discharge nozzle 3 ; and an annular gap 5. The pump is equipped with a tank 7 with a solution of a high-molecular substance, an ejector with an output channel 8, an active 9 and a passive 10 nozzles and a valve 11, while the capacity 7 communicates with the passive nozzle 10, the active nozzle 9 by means of Body 11 - with the discharge pipe 3, and the output channel 8 of the ejector - with the collector 6. The active nozzle 9 is in communication with the discharge pipe 3 via a pipe 12, on which the shut-off and regulating body 1 1 is installed. The suction pipe 4 is made detachable, consisting of two cylinders 13 and 14 with conical surfaces 15 and 16, forming an annular gap 5, while the collector 6 is formed 17 with a hole 18, fitted between the cylinders 13 and 14, and the sleeve 17 and one of the cylinders (13) is fitted with an adjusting washer disk 19, representing con. Fight means for adjusting the passageway, the cross-section of the slit 5. The tank is equipped with pipes 20 and 21 To pressurize it, squeeze a gas or drain it and fill it with a solution of a high-molecular-weight substance. The sleeve is sealed using rubber rings 22, Piping 20 and 21 are equipped with valves 23 and 24. The impeller 2 has blades 25 with inlet edges 26 and a driven disk 27. The pump works in a continuous manner. When the impeller 2 rotates, the fluid under pressure is pumped from the suction nozzle 4 to the pressure nozzle 3. With the locking and regulating body 11 open, the fluid is fed through line 12 from the pressure nozzle 3 to the active nozzle 9 of the ejector. In this case, a vacuum is created in the passive nozzle 10 of the ejector. With the valve 23 open and the tank 7 communicating with the help of the pipeline 20 with the atmosphere of iodine, a concentrated solution of high-molecular-weight substance arises through the passive nozzle 10 to the output channel 8 of the ejector.

Если разрежени , создаваемого эжектором, йедостаточно дл подачи необходимого количества раствора высокомолекул рного вещества, может осуществл тьс наддув емкости 7 ежатым газом посредством сообщени емкости 7 трубопроводом 20 с источником сжатого газа.If the dilution created by the ejector is sufficient to supply the required amount of a solution of a high-molecular substance, it can be carried out by supplying the tank 7 with an exhausted gas by communicating the tank 7 with the pipeline 20 with a source of compressed gas.

Из выходного канала 8 эжектора, где происходит перемешивание и разбавление концентрированного раствора высокомолекул рного вещества по током активной жидкости из сопла 9, раствор с уже меньшей концентрацией попадает в коллектор 6, из которого равномерно впрыскиваетс через щель 5 под углом в основной поток жидкости в направлении рабочего колеса 2.From the output channel 8 of the ejector, where mixing and dilution of the concentrated solution of the high-molecular substance by current of the active fluid from the nozzle 9 occurs, the solution with a lower concentration enters the collector 6, from which it is evenly injected through the slot 5 at an angle into the main fluid flow in the direction of the working fluid. wheels 2.

Во всасывающем патрубке 4 вблизи его стенок образуетс кольцева прослойка раствора высокомолекул рного вещества. При движении по патрубку 4 от кольцевой щели 5 до входных кромок 25 лопаток 26 рабочего колеса 2 раствор за счет диффузии и турбулентного перемешивани дополнительно разбавл етс до заданных оптимальных концентраций, при этом увеличиваетс толщина кольцевой области, содержащей добавки высокомолекул рного вещества .In the suction inlet 4, an annular interlayer of the solution of the high molecular weight substance is formed near its walls. When moving along the nozzle 4 from the annular gap 5 to the entrance edges 25 of the blades 26 of the impeller 2, the solution is further diluted to the specified optimal concentrations due to diffusion and turbulent mixing, while increasing the thickness of the annular region containing additives of a high molecular weight substance.

Жидкость с добавками высокомолекул рного вещества при входе в рабочее колесо 2 попадает в область, наиболее опасную дл возникновени кавитации, располагающуюс на входных кромках 26 лопаток 25 у ведомого 27 рабочего колеса 2, где радиус, размещени входных кромок 26, а следовательно , и окруж}. скорость, максимальны .Liquid with additives of high molecular substance at the entrance to the impeller 2 falls into the area most dangerous for cavitation, located on the input edges 26 of the blades 25 of the slave 27 of the impeller 2, where the radius is, placing the input edges 26, and hence the surrounding} . speed, maximum.

Введение незначительных добавок высокомолекул рных веществ, обладающих в зкоупругими свойствами (концентраци перед входом в рабочее колесо 10мас.%), позвол ет весьма существенно повысить кавитационный запас (на 25 - 30%). Это св зано с тем, что жидкость с мальми добавками растворенных в ней высокомолекул рньсс веществ повьшает объемную прочность жидкости, в результате чего жидкость выдерживает большие (возникающие при разрежении) раст гивающие напр жени до разрыва , привод щего к возникновению кавитационных каверн.The introduction of insignificant additions of high-molecular substances with viscoelastic properties (concentration of 10 wt.% Before entering the impeller) makes it possible to significantly increase the cavitation margin (by 25–30%). This is due to the fact that a liquid with Malmie, the addition of high-molecular substances dissolved in it, increases the bulk strength of the liquid, as a result of which the liquid withstands large (resulting from vacuum) tensile stresses to rupture, leading to cavitation cavities.

В качестве высокомолекул рных веществ можно использовать полиэтиленоксид , полиакриламид, Гуар ГАМ и другие , растворы которых обладают упру гими свойствами.Polyethylene oxide, polyacrylamide, Guar GAM and others whose solutions have elastic properties can be used as high molecular substances.

Так как требуемые добавки указант ных веществ ничтожно малы (10 -10 мас.% от расхода основного потока жидкости), то они практически не загр зн ют перекачиваемую среду (плотность и в зкость не измен ютс ), расход активной жидкости не велик, поэтому перепуск жидкости с нагнетани на всасывание незначителен, что повышает КПД насоса. Требуемый объем емкости 7, содержащий концентрированный раствор высокомолекул рного вещества, также невелик.Since the required additions of these substances are negligible (10 -10 wt.% Of the flow rate of the main fluid flow), they practically do not contaminate the pumped medium (density and viscosity do not change), the flow rate of the active fluid is not large, therefore the bypass suction and discharge liquids are negligible, which increases the efficiency of the pump. The required volume of tank 7, containing a concentrated solution of a high-molecular substance, is also small.

Кроме подавлени кавитации введение в поток добавок высокомолекул рных веществ приводит к по влению р да других положительных эффектов. Добавки способствуют ламинаризации потока, т.е. к снижению интенсивности турбулентности в межлопаточных каналах рабочего колеса 2. Это объ сн етс тем, что длинноцепочные молекулы в зкоупругих полимеров, обладающие повьЕпенными временами релаксации , за счет демпфировани пульсаций в потоке снижают интенсивность генерировани мелкомасштабных турбулентных вихрей, где в основном происходит диссипаци энергии потокаIn addition to the suppression of cavitation, the introduction of high-molecular substances into the stream of additives leads to the appearance of a number of other positive effects. Additives contribute to laminarization of the flow, i.e. to reduce the intensity of turbulence in the interscapular channels of the impeller 2. This is due to the fact that long-chain molecules in visco-elastic polymers possess povyshennye relaxation times, due to the damping of pulsations in the flow reduce the intensity of the generation of small-scale turbulent vortices, where there is mainly a dissipation of energy flow

Подавление турбулентности (ламинаризаци потока) приводит к снижению сопротивлени за счет трени и вихреобразовани в проточных част х гидромашины, что приводит к повышению КПД насоса.The suppression of turbulence (laminar flow) leads to a decrease in resistance due to friction and vortex formation in the flow parts of the hydraulic machine, which leads to an increase in pump efficiency.

Кроме того, за.счет подавлени кавитации и турбулентности снижаетс шум и вибраци при работе насоса, которые обычно вл ютс следствием кавитации и вихреобразовани , насос работает более м гко, за счет увеличени кавитацйонного запаса повышаетс всасывающа способность насоса . За счет устранени кавитацио ной эрозии и уменьшени вибраций говьппаетс ресурс работы насоса.In addition, due to the suppression of cavitation and turbulence, noise and vibration during pump operation, which are usually the result of cavitation and vortex formation, are reduced, the pump runs more smoothly, and the suction capacity of the pump is increased by increasing the cavitation reserve. By eliminating cavitation erosion and reducing vibrations, the life of the pump is reduced.

Улзгчшению характеристик насоса способствует также то,что за счет впрыска жидкости, через кольцевую щель 5 в направлении рабочего колеса 2 и снижении трени в пристеночной области за счет введени высокомолекул рных добавок вьфавнивавтс профиль скороёти (становите более наполнеиньм) перед входом в рабочее колесо 2. Регулировка расхода высокомолекул рного вещества осуществл етс посредством изменени расхода активной жидкости в эжекторе с помощью запорно-регулиг ровочного органа 11, вьшолненного, на пример, в виде вентил -дозатора.Also, due to the injection of fluid through the annular gap 5 in the direction of the impeller 2 and the reduction of friction in the near-wall area due to the introduction of high molecular weight additives, the coiling profile (becoming more full) before entering the impeller 2 contributes to the improvement of the pump characteristics. the flow rate of the high molecular substance is carried out by changing the flow rate of the active fluid in the ejector using the valve 11, which is filled, for example, in the form of a gate valve.

/г«.2Г/ gl.2G

Настройка устройства осуществл - етс путем изменени проходного сечени кольцевой щели 5 с помощью под-;The adjustment of the device is carried out by changing the flow area of the annular gap 5 with the help of a sub;

бора толщины регулировочной шайбы . Выполнение всасывающего патрубка 4 разъемным и состо щим из двух цилинров 13 и f4, а коллектор 6с помощью втулки 17 обеспечивает удобство монтажа и демонтажа насоса, настройки эл екторного устройства впрыска и проведени регламентных работ.Boron thickness adjusting washer. The suction nozzle 4 is detachable and consists of two cylinders 13 and f4, and the collector 6 with the aid of the sleeve 17 provides ease of installation and disassembly of the pump, setting up an injector device and carrying out routine maintenance.

Благодар применению предлагаемого насоса с устройством впрыска вы-Thanks to the application of the proposed pump with an injection device

сокомолекул рного вещества повьшаетс КПД, кавитационный запас и ресурс работы насоса, а также улучшаютс его виброакустические характеристики.sokomolecular substance increases efficiency, cavitational reserve and life of the pump, as well as improve its vibro-acoustic characteristics.

Claims

A CENTRIFUGAL PUMP, comprising a housing, an impeller, a discharge and a suction nozzle, the last of which has an annular conical slot oriented in the direction of the impeller, with means for adjusting its passage section and a manifold in communication with the discharge nozzle and an annular slot, characterized in that, with a view to higher. the efficiency and anticavitation qualities by increasing the volumetric strength of the medium, the pump is equipped with a tank with a solution of high molecular weight substance, an ejector with an output channel, active and passive nozzles and a shutoff regulating body, while the tank is communicated with a passive nozzle of the ejector, an active nozzle using a shutoff regulating body - with a discharge pipe, and the ejector outlet channel - with a collector.

o

00 m

C ©

1 168749