EA007556B1

EA007556B1 - Центробежный насос

Info

Publication number: EA007556B1
Application number: EA200600806A
Authority: EA
Inventors: Мартин Линдског
Original assignee: Ай Ти Ти Мэньюфэкчуринг Энтерпрайзиз Инк.
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2006-10-27
Also published as: PL1692397T3; ATE361429T1; MXPA06003783A; CA2541927A1; CN100564885C; KR20060120665A; NO337153B1; SE0302752D0; ES2286690T3; JP2007509269A; DK1692397T3; ZA200602909B; EA200600806A1; KR101148852B1; CN1871437A; BRPI0415669A; AP2131A; AU2004281359B2; NO20062278L; AU2004281359A1

Abstract

Заявлен центробежный насос для перекачки жидкостей, содержащих загрязнения в основном в виде твердых частиц; при этом насос содержит приводной блок, гидравлический блок; при этом гидравлический блок содержит корпус (20) насоса и рабочее колесо (12) насоса, установленное с возможностью вращения в корпусе; причем рабочее колесо насоса имеет верхний (14) и нижний (16) закрывающие диски и несколько промежуточных лопастей (18). Изобретение отличается тем, что нижняя стенка (22) корпуса насоса, имеющая центральное впускное отверстие (24), выполнена по меньшей мере с одним спиральным воздействующим на обратный поток средством (32, 34) на стороне, обращенной к нижнему закрывающему диску; причем упомянутое воздействующее на обратный поток средство проходит по части впускного отверстия или в виде нескольких полных витков вокруг него.

Description

Область техники

Изобретение относится к насосу центробежного типа, содержащему по меньшей мере одно рабочее колесо, установленное в корпусе насоса и приводимое в движение электродвигателем.

Уровень техники

Насосы упоминаемого выше типа можно подразделить на два основных типа: центробежные насосы и осевые насосы.

Центробежный насос имеет рабочее колесо, состоящее из ступицы и по меньшей мере из одного закрывающего диска с несколькими лопастями, установленными на ступице, - так называемое открытое рабочее колесо. Так называемое закрытое рабочее колесо выполнено с двумя закрывающими дисками с лопастями между ними. Жидкость в обоих случаях всасывается в осевом направлении в центре рабочего колеса и выходит из него на периферии главным образом в тангенциальном направлении.

Осевой насос отличается от упомянутого центробежного насоса тем, что жидкость выходит из насоса в основном в осевом направлении. Это отклонение осуществляется с помощью нескольких направляющих, выполненных в задней части корпуса насоса. Направляющие обычно также служат опорными элементами в конструкции корпуса насоса.

При перекачке таких загрязненных жидкостей, например, сточных вод, воды в шахтах, на строительных площадках и пр. перекачка нередко нарушается загрязнением. Это обстоятельство может вызвать забивание рабочих колес и корпусов насоса и также нередко приводит к значительному износу.

Во время перекачки сточной воды, которая может содержать такие удлиненные объекты, как тряпки, имеется несколько способов решения этой проблемы. В этом случае предпочтительным является насос с открытым рабочим колесом только с одним закрывающим диском, но даже тогда требуются наружные меры. Одна из них может заключаться во вращении рабочего колеса насоса назад через определенные интервалы времени. Еще одна мера заключается в выполнении некоторого режущего средства перед впуском. В И8 5516261 раскрыто открытое рабочее колесо насоса для перекачки сточных вод, где низ корпуса насоса имеет спиральный желоб, который выводит загрязняющие объекты к периферии, где они смогут быть причиной меньшего повреждения.

Во время перекачки, когда требуется большая высота подъема, например, в шахтах, используется насос с закрытыми рабочими колесами, т.е. с двумя закрывающими дисками, верхним и нижним, и также с промежуточными лопастями. Эти рабочие колеса в общем имеют более высокий КПД, чем открытые рабочие колеса, при работе на высоту с высоким давлением. С другой стороны, закрытые рабочие колеса имеют меньший просвет прохода, что означает повышенный риск засорения.

Загрязнение, присутствующее при перекачке в шахтах, часто содержит элементы сильно абразивного материала, и это означает, что материал рабочего колеса насоса и корпус насоса подвергаются значительной нагрузке. Эти трудности отчасти можно решить специальной обработкой поверхности или упрочнением разных компонентов, но, разумеется, необходимо обеспечить выход абразивных частиц из насоса как можно скорее, чтобы исключить нежелательный износ. При этом для уменьшения износа геометрия важных для перекачки компонентов имеет первостепенное значение.

Сущность изобретения

Задача изобретения заключается в обеспечении решения проблемы износа при помощи определенной конструкции низа корпуса насоса.

В соответствии с главным аспектом изобретения, эта задача решается при помощи устройства согласно п.1.

Предпочтительные признаки изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с главным аспектом изобретения, оно характеризуется центробежным насосом для перекачки жидкостей, содержащих загрязняющие агенты по существу в виде твердых частиц; причем насос содержит приводной блок, гидравлический блок; при этом гидравлический блок содержит корпус насоса и рабочее колесо насоса, установленное с возможностью его вращения в корпусе; при этом рабочее колесо имеет верхний и нижний закрывающие диски и несколько промежуточных лопастей; причем нижняя стенка корпуса насоса, имеющая центральное впускное отверстие, выполнена по меньшей мере с одним спиральным воздействующим на обратный поток средством на стороне, обращенной к нижнему закрывающему диску; причем это средство проходит по части впускного отверстия или в виде нескольких полных витков вокруг него.

Воздействующее на обратный поток средство можно выполнить в виде желобов и/или гребней в нижней стенке.

Стеночная часть воздействующего на обратный поток средства, обращенная к впуску, образует угол с плоскостью нижней стенки, предпочтительный диапазон которого составляет 85-95°.

Воздействующее на обратный поток средство согласно изобретению выполнено с возможностью оказания воздействия на обратный поток, содержащий загрязняющие агенты, входящий в пространство между рабочим колесом и нижней стенкой, в результате чего предотвращается попадание в зазор таких загрязняющих агентов, как абразивные частицы, либо их количество значительно уменьшается. Частицы большей частью будут входить в желоба или пространство между гребнями, и за счет спиральной формы частицы будут транспортироваться к периферии нижней пластины и наружу через выпускное отверстие.

- 1 007556

Обнаружено, что расстояние между верхней поверхностью гребней, либо плоская площадка между желобами и нижним закрывающим диском, должно быть в заданном диапазоне. Слишком большое расстояние не даст нужный эффект, а слишком узкий зазор повысит скорость обратного потока, ухудшая нужный эффект.

Также обнаружено, что слишком круто наклоненная задняя поверхность создает усиленный эффект и может создавать повышенное нарушение обратного потока.

Эти и прочие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приводимого ниже подробного описания и прилагаемых чертежей.

Подробное описание чертежей

В приводимом ниже подробном описании изобретения ссылка делается на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - осевое сечение насоса согласно изобретению;

фиг. 2 - фрагмент кольца, показываемого на фиг. 1;

фиг. 3 - модификация фрагмента, показываемого на фиг. 2;

фиг. 4 - вид сверху низа корпуса насоса.

Подробное описание изобретения

Насос согласно фиг. 1 содержит приводной вал 10, связанный с электродвигателем (не показан) для приведения в действие насоса. На нижнем конце вала установлено рабочее колесо 12 насоса, имеющее верхний 14 и нижний 16 закрывающие диски, лопасти 18 и задние лопасти 19. Эти компоненты установлены в корпусе 20 насоса, имеющем нижнюю стенку 22, впуск 24 и выпуск 26. Рабочее колесо 12 насоса установлено в корпусе насоса таким образом, что обеспечены: зазор 28 между периферической поверхностью нижнего закрывающего диска 16 и внутренней боковой стенкой корпуса 20 насоса, пространство 29 между нижним диском и нижней стенкой и также зазор 30 между нижней поверхностью нижнего закрывающего диска 16 и верхней поверхностью нижней стенки 22.

Согласно принципам центробежного насоса жидкость всасывается в осевом направлении через впуск 24 и выходит из насоса через выпуск 26, как показано стрелками А, В и С. Поскольку давление на выпуске гораздо выше, чем на входе, то определенный поток Ό будет всегда течь обратно через зазор 28 и в пространство 29 между нижним закрывающим диском 16 и низом 22 корпуса насоса. Часть Е этого потока проходит через зазор 30 обратно во впуск, а часть Р потока снова идет наружу на нижней стороне закрывающего диска 16 - так называемое течение в пограничном слое. Течение в пограничном слое также присутствует вдоль нижней стенки, но направлен внутрь.

Обратный поток Ό создает потери и также приводит к тому, что загрязнение, абразивные части и т.п. скапливаются под закрывающим диском, поскольку частицы определенного размера не могут пройти через зазор 30. Эти скопившиеся частицы затем будут изнашивать рабочее колесо насоса и низ корпуса насоса во время работы насоса. Частицы, входящие в зазор 30, будут оказывать истирающее действие и сильно изнашивать поверхности зазора. За короткое время это может привести к снижению производительности насоса из-за того, что зазор расширится по причине износа.

Для обеспечения подачи абразивных частиц, поступивших в пространство 29 между нижним закрывающим диском и нижней стенкой, наружу к периферии для последующего транспортирования к выпуску из насоса нижняя стенка корпуса насоса, обращенная к нижней поверхности нижнего закрывающего диска рабочего колеса, имеет одно или несколько изогнутых (разворачивающихся) воздействующих на поток средств, которые в поясняемом варианте осуществления являются спиральными желобами 32, разделенными гребнями. В поясняемом варианте осуществления желоба расположены спирально вокруг впускного отверстия 24 в виде несколько витков. Воздействующие на поток средства изогнуты таким образом, что радиальное расстояние г от центра увеличивается в направлении Ρ_ά вращения рабочего колеса (фиг. 4).

Желоба воздействуют на основной поток Ό и содержащиеся в нем частицы таким образом, что объем воды, входящий в это пространство, перемещается в тангенциальном направлении по причине вращения рабочего колеса, и при этом объем воды двигается вдоль изогнутого воздействующего на поток средства. В результате этого содержащиеся в воде частицы двигаются в желобах между гребнями в направлении вращения, и по причине изогнутой и преимущественно спиральной формы желобов загрязнение будет поступать вдоль желобов и наружу из выпускного отверстия, либо, по меньшей мере, возможность скапливания загрязнений в зазоре будет предотвращена. Согласно настоящему изобретению на радиальную составляющую течения в пограничном слое вдоль нижней стенки оказывается такое воздействие, в результате которого оно в большей мере направляется в тангенциальном направлении; при этом также воздействие оказывается на часть объема воды у дна желобов, которая движется в направлении изогнутого воздействующего на обратное течение средства.

Испытания показали возникновение некоторых факторов, которые, по-видимому, влияют на процесс в зазоре, и продемонстрировали, в какой степени оказывается воздействие на объем воды в желобах. Например, воздействие оказывает расстояние ά (фиг. 2) между нижней поверхностью нижнего закрывающего диска и верхними поверхностями гребней между желобами. Испытания показали хороший результат процесса при расстоянии ά, равном от 1/3 до 2/3 расстояния между дном желобов и нижней по

- 2 007556 верхностью нижнего закрывающего диска, но эти значения не следует считать ограничивающими данное изобретение. Например, это расстояние может быть меньшим, если зазоры между рабочим колесом и нижней стенкой должны быть более узкими, или если нижняя стенка, или по меньшей мере гребни, выполнены из упругого материала, например, резины, для обеспечения некоторого контакта между компонентами во время работы. Глубина желобов и расстояние между гребнями в радиальном направлении, т.е. объем в желобах, должны учитываться, чтобы воздействие предпочтительно оказывалось на весь объем воды.

Угол α изгиба спиральных гребней также влияет на воздействие на направление потока и на поступление частиц в желоба. В принципе возможным является выполнение прямых краев воздействующего на поток средства с некоторым углом к радиальному направлению, хотя это выполнение не будет оптимальным для транспортирования частиц к периферии рабочего колеса.

Задние поверхности гребней также воздействуют на процесс, и испытания показали, что угол β между задней поверхностью и плоскостью, параллельной низу корпуса насоса, предпочтительно должен быть равен 85-95° (фиг. 2). Но для некоторых типов рабочих колес, например, для конических рабочих колес и с соответствующей формой нижней стенки согласно фиг. 3 эти значения невозможно обеспечить, по меньшей мере, не с литой металлической нижней стенкой. Но испытания показали удовлетворительный результат с применением конструкции согласно фиг. 3. Если нижняя стенка согласно фиг. 3 или, по меньшей мере, воздействующее на течение средство выполнены из упругого материала, то гребни можно выполнить литьем с углом, соответствующим указанным значениям.

При надлежащей конструкции гребней и желобов обеспечивается разделяющий эффект, уменьшающий количество частиц с уменьшением их размера по сравнению с остальной жидкостью; и в свою очередь означает пониженный износ. Ввиду вышеизложенного, воздействующее на поток средство может быть либо желобами, выполненными станочной обработкой, или литьем на нижней пластине, либо гребнями, прикрепленными к нижней пластине или выполненными на ней литьем. В зависимости от конструкции нижней пластины гребни или желоба могут иметь разную конструкцию. Показываемая на чертежах нижняя пластина выполнена с встроенными воздействующими на обратный поток средствами, но, разумеется, воздействующие на обратный поток средства можно выполнить в виде отдельной детали и прикрепить ее соответствующим образом к нижней стенке. Для улучшения эффекта нижний закрывающий диск можно обеспечить обратными лопастями, повернутыми к нижней стенке, содержащей желоба/гребни. Но присутствие этих обратных лопастей обусловливает некоторую потерю энергии, и поэтому они используются только в особо трудных условиях.

Подразумевается, что описываемый выше и иллюстрируемый на чертежах вариант осуществления является неограничивающим примером изобретения, и его можно разнообразно модифицировать в рамках объема формулы изобретения.

Claims

1. Центробежный насос для перекачки жидкостей, содержащих загрязнения в основном в виде твердых частиц; при этом насос содержит приводной блок, гидравлический блок; при этом гидравлический блок содержит корпус (20) насоса и рабочее колесо (12) насоса, установленное с возможностью вращения в корпусе; причем рабочее колесо насоса имеет верхний (14) и нижний (16) закрывающие диски и несколько промежуточных лопастей (18);

отличающийся тем, что нижняя стенка (22) корпуса насоса, имеющая центральное впускное отверстие (24), выполнена по меньшей мере с одним изогнутым, воздействующим на обратный поток средством (32, 34) на стороне, обращенной к нижнему закрывающему диску; причем упомянутое воздействующее на обратный поток средство проходит по части впускного отверстия или в виде несколько полных витков вокруг него.

2. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что воздействующее на обратный поток средство выполнено в виде желобов (32) в нижней стенке.

3. Центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что воздействующее на обратный поток средство выполнено в виде гребней (34) в нижней стенке.

4. Центробежный насос по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что стеночная часть воздействующего на обратный поток средства, обращенная к впуску, образует угол (α) с плоскостью нижней стенки в диапазоне 85-95°.