FI67435C - Excenterpump - Google Patents

Description

p ,-fL-TI fftl KU ULUTUSJULICAISU CHA-ZC.

j&ST* ™ ^ UTLÄGGNINGSSKIIIFT 674 3 5 • C (45) r.'.to:·: Uy ’ .1. u3 15 :.5 ^(51) Kv.Nu /IntCL3 F Ok D 3/00 SUOMI —FINLAND (21) Pu«tttlh*k*mu* —PitentMeknIfl* 800848 (22) H»k*mhp*lYt —Amekniof*d»x 1 9.03.80 (23) Alkuptlva—GlMghetadat 19.03.80 (41) TuNuc Julkhetal — Whrit off«mN| 20.09.80

Patentti- ja rekisterihallitus /44) NihtMk-p*™ μ kuuLMlobun p*n._ ,. , ,

Patent- och reglstersty releen ' 7 AmMum uthgd od* utUkrtfun pubUcaraf 3U.ll.oH

(32)(33)^1) lyydev atuoikeu*—Baglrd prtorttet 1 9 · 03 · 79 USSR(SU) 2739411 (71)(72) Anatoly Semenovich Shapiro, Raketny bulvar, 12, kv. 7, Moskva,

Leonid Fedorovich Kalashnikov, Ulitsa 50 let VLKSM, 2, kv. 165, Kaliningrad Moskovskoi oblasti, Nikolai Ivanovich Leontiev,

Ulitsa Tereshkovoi, 6, kv. 27, Kaliningrad Moskovskoi oblasti,

Vladimir Ivanovich Polyakov, Ulitsa Ostrovskogo, 5, kv. 8,

Kaliningrad Moskovskoi oblasti, Anatoly Afanasievich Steblevsky,

Ulitsa Pionerskaya, 13, kv. 11, Schelkovo, Moskovskoi oblasti, USSR(SU) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Siipi pumppu - Excenterpump

Keksintö liittyy purapputekniikaan ja erityisesti siipipump- puihin.

Keksintöä voidaan käyttää kemiallisessa ja öljynjalostusteollisuudessa , sekä muissa sovellutuksissa.

Keksinnöstä on erityistä etua voimalaitoksille, laivanrakennukselle ja ilmailutekniikassa, tarkemmin sanottuna suuriteho-pumpuissa, joissa imukorkeus on alhainen tai nopeakäyntisissä pumpuissa.

Eräs pumppujen tärkeimmistä ominaisuuksista on imukyky esitettynä kriittisenä tyhjiönopeuskertoimena:

Ck = 5,62 ^ n Q ^ Δη3/4 missä n = vetoakselin pyörimisnopeus kierroksina minuutissa.

2 67435 Q = pumpattavan liuoksen volumetrinen virtausmäärä, toisin sanoen pumpun teho kuutiometreissä sekuntia kohti, A h = positiivinen nostokorkeus metreissä.

Mitä suurempi kerroin on, sitä suurempi on pumpun imu- kyky.

Pumpun käyttöakselin pyörimisnopeus määrittelee pumpun koon ja painon, kun sitävastoin pumpun nostokyky ja imukyky määräävät vastaavasti tiettyyn tehtävään tarvittavien pumppujen lukumäärän, sekä tarvittavat hankintakustannukset.

Esimerkiksi pumpun imukyvyn kaksinkertaistaminen muuttamatta imukorkeutta, mahdollistaa pumpun käyttöakselin pyörimisnopeuden kaksinkertaistamisen, jolloin koko ja paino voidaan pienentää puoleen tai kolmannekseen, mikä merkitsee olennaisesti alhaisempia pumpun valmistuskustannuksia. Nykyinen suuntaus lisätä yksittäisten tehoyksiköiden kapasiteettia edellyttää pumpun nosto-kyvyn ja vastaavasti imukorkeuden nostamista. Suurtehopumpuissa rajoittavat imukorkeuden nostamista kustannustekijät. Toisaalta tekee pumpun imukyvyn kasvattaminen, esimerkiksi kaksinkertaiseksi, mahdolliseksi käyttää yhtä suurtehopumppua yhteisteholtaan neljän samanlaisen pumpun sijasta, ja vähentää siten kustannuksia ainakin kolmanneksella.

Siten on pumpputekniikassa erittäin tärkeätä lisätä pumppujen imukykyä.

Pumpun riittämätön imukyky aiheuttaa kavitaatiota, mikä aiheuttaa korkeuden ja tehon alenemista.

Ongelman tärkein kohta on, että pumpun imukyvyn nousuun liittyy tavallisesti pumppaushyötysuhteen'*! aleneminen, mikä nostaa olennaisesti tehon tarvetta. Sen vuoksi on pumpuissa, joiden imukyky on korkea, alhainen hyötysuhde, kun taas hyötysuhteeltaan hyvien pumppujen imukyky on alhainen.

Tekniikan tasossa tunnetaan pumppuja, joiden imukyky on suuri 4,000).

Sellainen pumppu käsittää aksiaalisen juoksupyörän, joka on asennettu vetoakselille ja johon on kiinnitetty kierukkamaiset siivet. Siivet on profiloitu pitkin pyörän sädettä lausekkeen r.tg/1 = cost, jossa r on aksiaalinen juoksupyörän säde, ja$on siiven asetuskulma pumpun vetoakseliin nähden kohtisuoran tason ja siipiin nähden tangentinsuuntaisen tason välillä.

3 67435 Tämän pumpun imukykyä voidaan lisätä suurentamalla pumpun virtauskanavan poikkipintaa ja pienentämällä siipikulmaa, mikä pienentää pyörän tulonopeussuhdetta Ji° , toisin sanoen nestevirran aksiaalisen nopeuden suhdetta pumpunpyörän ulkokehän kehänopeu-teen . Pumpun virtauskanavan poikkipintaa voidaan suurentaa suurentamalla pumpun pyörän ulkohalkaisijaa ja pienentämällä keskiön halkaisijaa niinpaljon kuin lujuusnäkökohtien kannalta on mahdollista. Tämä ratkaisu pienentää nestevirran aksiaalinopeutta ja alentaa nesteen staattisen paineen vähenemistä, jolloin pumpun imukyky kasvaa.

Tämän pumpun hyötysuhde on kuitenkin alhainen { /% = 0,5), koska nopeussuhde on alhainen ( 0,1), mikä johtuu pumpun vir tauskanavan poikkipinnan suurenemisesta, nestevirran aksiaalisen nopeuden pienenemisestä sekä virtauksen irtoavasta luonteesta pyörän läpi.

Tekniikan tasossa tunnetaan siipupumppuja, joiden hyötysuhde voi olla jopa 0,75 - 0,9.

Tällainen pumppu käsittää pesän, jossa on vetoakselille asennettu juoksupyörä, ja jonka navalle on kiinnitetty siivet. Mainittujen siipien sylinterinmuotoisten osien alueet muodostavat siivistön, joka on asetettu suhteellisen suuriin kulmiin siiven jänteen ja etupinnan väliin, mainittujen kulmien ollen sopivia nopeussuhteen nostamiselle ( y>o,2).

Tämän pumpun imukyky on kuitenkin varsin alhainen (C^ ¢^ 1000), mikä liittyy nestevirran suhteellisen suureen aksiaalinopeuteen C^, mikä johtuu siipipyörän virtauskanavan poikkipinnan pienenemisestä.

Tekniikan tasossa tunnetaan pumppuja, joiden imukyky on suuri (C^ voi olla jopa 4200 - 5200) sekä pumppuja, joiden suhteellinen imunopeus S on 40,000 - 60,000, jolla S = 9,19 C. . Näissä pumpuissa käytetään suuren imukyvyn aikaansaamiseksi aksiaali-virtapyörää, joka on asennettu vetoakselille yhdessä juoksupyörän kanssa. Kavitaatio ei vaikuta aksiaalivirtauspyörään ja sen avulla saadaan imukorkeus, jonka avulla juoksupyörä toimii ilman kavi-taatiota.

Tekniikan tason pumpuissa käytetään imukyvyn lisäämiseen seuraavia keinoja: 67435 - kierukkaa, jonka nousu muuttuu pituussuunnassa; - kartiokierukkaa - kierukkaa, jossa on kartiomainen keskiö, muuttuva halkaisija sekä siipijako ja tulokulma; - ylävirrassa olevaa aksiaalivirtauspyörää, joka suppenee ja jonka kehä on kartionmuotoinen; - kierukkaa, joka aksiaalisesti liikkuvan kierteen muotoinen; - syöttölaite, joka on asennettu ennen keskipakopyörää ja joka käsittää useita siipirivejä, joiden halkaisija asteittain kasvaa; - ylävirrassa olevaa aksiaalivirtauspyörää, jonka läpi kulkeva virtaus on kolme kertaa suurempi kuin virtaus keskipakopyörän läpi; - kartionmuotoinen keskiö, joka muuttuu säteittäisvirtaus-pyöräksi, jossa keskiössä on useita rivejä poikkipinnaltaan pyöreitä tappeja, jotka on asennettu vaihtelevaa kulmaan pyörimisakseliin nähden; - ylävirrassa olevaa yksi- tai monikertaista kierukkaa tai kartiomaista, rivoitettua päätä; - ylävirrassa olevaa kaksivaiheista aksiaalivirtauspyörää, jossa kummankin vaiheen siivillä on eri halkaisija ja nousukulma; - ylävirrassa olevaa aksiaalivirtauspyörää, jossa on ohitus-laite nesteen kierrättämiseksi uudelleen kierukan vyöhykkeeseen.

Yllämainitut pumppurakenteet eivät saa aikaan suurinta mahdollista imukyvyn lisäystä. Lisäksi vaikka niissä jotkut parametrit, kuten esimerkiksi kavitaatio-ominaisuudet paranevat, toiset, kuten esimerkiksi pumpun hyötysuhde ja stabiilisuus, heikke-nevät.

Tekniikan tasossa tunnetaan siipipumppu, joka käsittää pesän ja kaksi aksiaalivirtauspyörää tai imupyörän sekä juoksupyörän, jotka on asennettu yhteiselle vetoakselille ja joilla on säteittäi-nen välys pesään. Imupyörässä on keskiö, johon on kiinnitetty kierukanmuotoiset siivet, joiden nousu kasvaa virtauksen suunnassa.

Imupyörän siipinousu on valittu siten että pumpun imukyky olisi suuri, kun taas juoksupyörän siipinousu on valittu silmälläpitäen tarvittavaa imukorkeutta ja pumpun hyötysuhteen parannusta. Pumppu toimii seuraavasti: 67435

Neste tulee ensin imupyörään, jossa virta on aksiaalinen.

Kun virtaus kulkee siivissä, kehittyy kavitaatiota. Kavitaatio lakkaa imupyörän päässä. Imupyörän jälkeen tulee neste, jonka energia on hiukan lisääntynyt, juoksupyörään, jossa virtaus on aksiaalinen ja joka saa aikaan pääjohdossa tarvittavan nostokor-keuden. Tarkasteltavan pumpun imukyky on suure (C^ = 3 000) ja sen hyötysuhde on korkeampi, mutta nämä parametrit eivät ole maksimissaan, koska pyörien, joissa virtaus on aksiaalinen, välys ja sen suhde pyörän geometriaan eivät ole sopimuksen mukaisia.

Yllä selitetyt teknilliset ratkaisut esittävät pelkästään mille tasolle tekniikan tasossa on päästy yritettäessä saada aikaan pumppu, jonka sekä imukyky että hyötysuhde ovat hyviä, mikä taso ei tietenkään ole paras mahdollinen.

Tämän keksinnön päämääränä on suunnitella pumppu, jossa on erityisellä profiililla varustettu tulokanava, jonka sisähalkaisi-ja muuttuu riippuen käytetyn aksiaalivirtauspyörän geometrisista mitoista, jolloin pumpun imukyky kasvaa ja sen energiaominaisuudet paranevat.

Keksintö tarjoaa siipipumpun, jossa on pesä, jonka sisään on sijoitettu samalle akselille virtauksen suunnassa peräkkäin ak-siaalivirtausimupyörä, jolla on pesän suhteen säteittäinen välys, ja vaihtoehtoisesti joko aksiaalivirtausjuoksupyörä ja radiaali-virtauspyörä tai aksiaalidiagonaalivirtauspyörä, jonka tulo-osa toimii aksiaalivirtausjuoksupyöränä, jolloin pumpun pesän sisähal-kaisija pienenee imupyörän alueella virtauksen suunnassa ja imu-pyörässä on keskiö, johon on kiinnitetty kierukanmuotoisia siipiä. Keksinnön mukaiselle siipipumpulle on ominaista, että imupyörän siipien kärjillä on muuttuva asetuskulma (B ), joka kasvaa virtauksen suunnassa samanaikaisesti kuin pesän sisähalkaisija pienenee pumpun suuren imutehon varmistamiseksi, jolloin pesän sisä-halkaisija (Dq) on imupyörän tulon kohdalla olevalla poikkileikkaus-alueella valitun kaavan mukaisesti: D = D]_ . . 10"4 + 2,1)2 jossa Dq on pumpun pesän sisähalkaisija imupyörän tulon kohdalla, on pumpun pesän sisähalkaisija juoksupyörän tulon kohdalla, k^ on dimensioton kerroin välillä 0,13 - 0,17, on ennalta määrätty kavitaation kriittinen nopeuskerroin välillä 5 000 - 11 000, 67435 ja imupyörän siipien kärjen asetuskulma (β Q) tulon poikkileikkaus-alueella määritellään kaavalla fi = (10...33 Δ /D]_)° - 1,5° jossa β o on imupyörän tulon kohdalla olevan siiven kärjen asetus-kulma , /\on säteittäisvälys imupyörän tulon kohdalla ja on pumpun pesän sisähalkaisija juoksupyörän tulon kohdalla.

Yllä kuvatun rakenteellisen ratkaisun avulla voidaan pumpun imukykyä olennaisesti nostaa. Tämä on seuraus suuremmasta sä-teittäisestä välyksestä imupyörän ulkokehän ja pumpun pesän sisä-kehän välillä, mistä johtuen nestevirta jakaantuu imupyörän tulon kohdalla kahteen osaan, joista toinen kulkee välyksen ja toinen mainitun pyörän kautta.

Viitaten yhtälöön (1) todetaan, että pumpun käyttöakselin tietyllä nopeudella ja tietyllä kavitaation kriittisellä nopeus-kertoimella tarvitaan vähemmän positiivista nettoimukorkeutta kavitaation välttämiseen imupyörässä pienemmällä virtausmäärällä pumpun läpi. Mitä pumppuun kokonaisuudessaan tulee, on tarvittavan nettoimukorkeuden pieneneminen tietyllä virtausmäärällä sekä tietyllä pumpun käyttöakselin nopeudella syynä pumpun imukyvyn olennaiseen kasvuun.

Keksintöä selitetään nyt tarkemmin esimerkin avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 on keksinnön mukaisen aksiaalisäteittäisen siipi-pumpun erään suoritusmuodon pitkittäisleikkaus.

Kuvio 2 on keksinnön mukaisen aksiaalisäteittäisen siipi-pumpun erään suoritusmuodon pitkittäisleikkaus.

Kuvio 3 on keksinnön mukaisen aksiaalisen imupyörän sylinterinmuotoisen osan yksityiskohta.

Kuvio 4 on graafinen kaavio, joka esittää pumpun pesän halkaisijan kerrointa aksiaalisen imupyörän tulon kohdalla verrattuna keksinnön mukaiseen kavitaation kriittiseen nopeusker-toimeen.

Kuvio 5 on graafinen kerroin, joka esittää kavitaation kriittistä nopeuskerrointa verrattuna virtauksen ominaismäärään siipien kahdella asetuskulmalla imupyörässä saatuna kokeiltaessa kuvion 1 suoritusmuotoa.

7 67435

Siipipumppu käsittää pesän 1 (kuvio 1), joka tässä suoritusmuodossa on tehty kahdesta osasta, eli tulosta 2 ja kierukan-muotoisesta poistosta 3. Pesässä 1 on käyttöakseli 4, jolle on asennettu peräkkäin virtaussuunnassa aksiaalinen imupyörä 5, aksiaalinen juoksupyörä 6 sekä säteittäisvirtauspyörä 7. Juoksupyö-rässä 6 on napa 8, johon on kiinnitetty kierukanmuotoisia siipiä 9, jotka muodostavat siipienvälisiä kanavia 1Q nestevirralle. Imupyörä 5 käsittää keskiön 11, johon on kiinnitetty kierukanmuotoisia siipiä 12, jotka muodostavat siipienvälisiä kanavia 13. Imupyörällä 5 olevien siipien 12 nousu muuttuu ja kasvaa virtauksen suunnassa.

Kuvioissa 1 ja 2 käytetyillä merkeillä on seuraava merkitys: S = imupyörän 5 siiven 12 kierukan nousu = pesän 1 sisähalkaisija (tässä tapauksessa tulon 2) juoksupyörän 6 tulon kohdalla

Dq = pesän 1 sisähalkaisija imupyörän 5 tulon kohdalla Δ = säteittäisvälys imupyörän 5 tulon kohdalla.

Pumpun eräässä toisessa suoritusmuodossa käytetään aksiaali-virtausimupyörää 5 aksiaalidiagonaalista virtauspyörän 14 yhteydessä (kuvio 2) ja käyttöakseli 4 on laakeroitu pesään 15 asennettuihin laakereihin. Aksiaalidiagonaalinen virtauspyörä 14 muodostuu kolmesta osasta, eli aksiaalisesta virtausosasta 16, joka muodostaa kavitaatio-osan, diagonaalisesta osasta 17, joka muodostaa syöttöosan sekä aksiaalisesta poistovirtaosasta 18, joka muodostaa oikaisuosan. Aksiaalidiagonaalisen virtauspyörän 14 aksiaalinen tulo-osa 16 suorittaa samat tehtävät kuin aksiaalivirtausjuoksu-pyörä 6 (kuvio 1) ja tuloa pyörään 14 voidaan pitää samana kuin tuloa pyörään 6. Pumpunpesän 1 sisähalkaisija vaihtelee maksimihal-kaisijasta Dq imupyörän 5 tulossa minimihalkaisijaan aksiaali-diagonaalivirtauspyörän 14 tulon kohdalla ja sitten halkaisijaan D2 poiston 3 tulon kohdalla.

Imupyörän 5 siipien 12 (kuvio 1 asetuskulma fb (kuvio 3) muodostuu pyörän 5 pyörimisakseliin nähden kohtisuora tason sekä pyörän 5 siipien 12 nähden tangentiaalisen tason väliin. Nuoli osoittaa virtauksen aksiaalisen nopeuden suuntaa (kuvio 3). Nuoli (kuvio 3) osoittaa pyörän 5 (kuvio 1) kehänopeuden suuntaa.

67435

Kuvion 4 graafinen kaavio esittää purapunpesän halkaisijan kertoimen KD koekäyriä aksiaalivirtausimupyörän 5 (kuvio 1) tulon kohdalla verrattuina neljän pumpun kavitaation kriittiseen nopeus- kertoimeen C, .

k K0o - -?2- , {4)

VT

jossa Dq = pumpunpesän sisähalkaisija imupyörän 5 tulon kohdalla, Q = virtausmäärä pumpun läpi, n = käyttöakselin 4 pyörimisnopeus.

Kuvion 5 graafinen kaavio esittää kavitaation kriittistä nopeuskerrointa verrattuna ominaisvirtausmäärään ^ .

Käyrä 20 saadaan koestamalla kuviossa 1 esitettyä pumpun suoritusmuotoa ja se liittyy siipien 12 (kuvio 1) kulmaan /S (kuvio 3) joka on 5°. Käyrä 21 on kulmaa β varten (kuviossa 3), joka on 10°.

Siipipumppu toimii seuraavasti.

Kun käyttöakseli 4 (kuvio 1) pyörii, kulkee pumpattava neste pumpunpesän 1 tulon 2 kautta pyörivään imupyörään 5. Osa nesteestä kulkee siipienvälisten kanavien 13 kautta, kun taas muu osa tulee pyörivään juoksupyörään 6 pumpunpesän 1 ja pyörän 5 siipien 12 välisen välyksenAkautta.Siipien 12 ja nesteen välinen vuorovaikutus saa aikaan nousun nesteen paineessa. Neste jatkaa matkaansa juoksupyörään 6, missä se kulkee siipienvälisten kanavien 10 läpi. Siipien 9 ja nesteen välinen vuorovaikutus lisää painetta ja sen jälkeen neste tulee säteittäisvirtauspyörään 7, jossa nesteen paine nousee tarvittavaan arvoon. Nesteen paineen jatkuva nousu estää kavitaation syntymisen pumppupyörissä 5, 6 ja 7. Säteittäis-virtauspyörästä 7 jatkaa neste poistoon 3 ja sieltä syöttöjohtoon (ei näkyvissä).

Kuviossa 2 esitetty pumppu toimii olennaisesti samalla tavalla kuin kuviossa 1 esitetty pumppu.

67435

Perustuen kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuotojen mukaisesti tehdyistä pumpuista saatuihin teoreettisiin ja kokeellisiin tietoihin on löydetty pumpunpesän 1 (kuvio 1) halkaisijan kertoimen Κβ (kuvio 4) määrittelevien rakenteellisten osien geometristen mittojen ja kavitaation kriittisen nopeuskertoimen (kuvio 4) välinen suhde, joka määrittelee pumpun tarvittavan imukyvyn.

Pumpuille, joiden imukyky on erittäin suuri, tulisi pesän 1 (kuvio 1) halkaisijan kerroin Κβ valita kuviossa 4 esitettyjen käyrien mukaisesti. Tämä graafinen suhde voidaan likimääräisesti esittää analyyttisessä muodossa: KD = a. (C. . kO"4 + 2,1)2, (5) o k jossa a = 0,85 - 1,15 riippuen kuvion 4 käyrien muutoksesta.

Jos halutaan erittäin suuri imukyky imupyörän 5 (kuvio 1) tuloon tulee pesän 1 halkaisija D tällä kohtaa määrätä kaavasta: o

Dq = a. (Ck . 10"4 + 2,1)2 . , (6) jossa a = 0,85 - 1,15.

On tunnettua, että hyötysuhde pumpuissa, joiden imukyky on suuri, on hyötysuhde suhteellisen alhainen ( = 0,5 - 0,6 5) koska nopeussuhde on pieni ( /< 0 ,1), mikä johtuu virtauskanavan poikkipinnan suurenemisesta, aksiaalisen virtausnopeuden alenemisesta sekä pumppupyörän läpi kulkevan virtauksen irtoamisluonteesta.

Keksinnön mukaisesti tulee suurella imukyvyllä varustetun pumpun hyötysuhdetta parantaa pienentämällä pumpunpesän 1 halkaisijaa virtauksen suunnassa kaavassa (6) lasketusta arvosta arvoon D^, joka saadaan kaavasta °i = kDi vT ’ <7) jossa Kn = 6-7 = pesän halkaisijan kerroin aksiaalisen virtaus-pyörän, joka parantaa hyötysuhdetta, tulossa.

Kaavoissa (6) ja (7) löydämme suhteen pumpunpesän 1 niiden Bisähalkaisijoiden, joiden ansiosta imupyörän 5 imukyky on maksimissa sekä juoksupyörän 6 maksimihyötysuhteen välille: 10 67435

Do -4 2 — = K, te. . 10 ' + 2,1)% (8) E1 jossa K-^ = 0,17 - 0,13.

Tässä tapauksessa johtuu pumpun imukyvyn kasvu lähinnä virtauskanavan poikkipinnan kasvusta ja sen seurauksena nopeus Cf pienenemisestä imupyörän 5 tulossa («/ on aksiaalisen virtausnopeuden suhde pyörän 5 kehänopeuteen U^). Tämä aiheuttaa virtausnopeuden aksiaalisen komponentin pienenemisen sekä virtauksen staattisen paineen mahdollisimman pienen vähenemisen, jolloin pumpun imukyky kasvaa.

Toiseksi johtuu punpun imukyvyn lisääntyminen siitä, että säteittäinen välys Δ aksiaalivirtausimupyörän 5 ulkohalkaisijän ja pesän 1 sisähalkaisijän välillä kasvaa, mistä johtuu, että virtaus imupyörän 5 tulossa jakautuu kahteen osaan, joista toinen kulkee mainitun välyksen Δ läpi ja toinen mainitun pyörän 5 läpi.

Kaavan (1) mukaan on annetulla pumpun käyttöakselin 4 nopeudella ja annetulla kavitaation kriittisellä nopeuskertoimella pienennettävä positiivista nettoimukorkeutta Δ h^, jotta imupyö-rässä 5 ei esiintyisi kavitaatiota virtausmäärän pienetessä. Mitä pumppuun kokonaisuudessaan tulee, aiheuttaa tarvittavan nettoimu-korkeuden pieneneminen annetulla virtausmäärällä ja pumpun annetulla käyttöakselin 4 nopeudella pumpun imukyvyn suurenemisen.

Ihannenestevirtausteorian mukaan on, nesteen virratessa äärettömän ohuen siipisarjan ympäri, imupyörän 5 (kuvio 1) kavitaa-tio-ominaisuudet sitä paremmat, mitä pienempi siiven 12 asetuskulma β (kuvio 3) on.

Ah. =ci ' "i tg/*o k - , (9) 2 jossa C-^ = aksiaalivirtauksen nopeus pyörän tulossa

Ux = pyörän kehänopeus /3 = siiven asetuskulma tulossa Δ hk = positiivinen nettoimukorkeus.

11 67435

Kokemukset tekniikan tasosta ovat osoittaneet, että pumpuissa, joiden kavitaationvastusominaisuudet ovat hyvät ja joissa ylävirran kierukoiden siipien asetuskulmat ovat pienet ei parametrillä β ole käytännöllisesti katsoen mitään vaikutusta pumpun kavitaatio-ominaisuuksiin, jos kierukan ja pesän halkaisijat ovat vakiot (ks. esimerkiksi "Cavitation Characteristics of High speed Worm and Radial Wheel Pumps", jonka ovat kirjoittaneet V. F. Chebotaryof ja V. I. Petrov ja jonka on julkaissut 1973 "Mashinostroyeniye" Publishers Moskovassa, sivuilla 117-118).

Näissä kokeissa oli välyksen Δ (kuvio 1) arvo pieni.

Koska, kuten tämän keksinnön pumpussa, imupyörän 5 halkaisija on vakio, on pesän 1 halkaisijan suurenemisesta seurauksena, että imupyörän 5 ja pesän 1 väliin muodostuu suhteellisen suuri välys Δ . Tässä tapauksessa tekee kuviossa 5 esitettyjen koetulosten mukaan ft pienentäminen mahdolliseksi (kuvio 3) olennaisesti nostaa kavitaation kriittistä nopeuskerrointa C^. Tällä tavoin saatu C, on 8000 verrattuna lähtöarvoihin 4000-5000.

k

Kokeet eri siipikulmilla β (kuvio 3) ja välyksellä Δ (kuvio 1) ovat auttaneet löytämään niiden välisen optimisuhteen, kun pyritään maksimoimaan pumpun imukyky.

ft = (10...33 Δ/D^0 - 1,5, (10) jossa β = siiven asetuskulma imupyörällä 5.

Δ = säteittäinen välys imupyörän 5 ulkohalkaisijän ja pum-punpesän 1 sisähalkaisijän välillä, D-^= pumpunpesän 1 sisähalkaisi ja juoksupyörän 6 tulon kohdalla .

Kuvion 4 kokeellisesti käyrät on saatu pumpuilla, joissa, kaavan 10 mukaisesti välys Δ(kuvio 1) imupyörän 5 kohdalla on suuri, kun taas siipien 12 (kuvio 1) kulma β (kuvio 3) on pieni.

Jos pesä 1 ja aksiaalivirtausimupyörä 5 mitoitetaan kaavojen (8) ja (10) mukaan, on kavitaatiokerroin C^ 6000 - 10 000 ja hyötysuhde niinkin korkea kuin 0,6 - 0,8.

Claims (1)

12 67435 Patenttivaatimus Siipipumppu, johon kuuluu pesä (1), jonka sisään on sijoi-tetty yhteiselle käyttöakselille (4) virtauksen suunnassa peräkkäin aksiaalivirtausimupyörä (5), jolla on pesän (1) suhteen sä-teittäinen välys (Δ) ja vaihtoehtoisesti joko aksiaalivirtaus-juoksupyörä (6) ja radiaalivirtauspyörä (7) tai aksiaalidiagonaa-livirtauspyörä (14) , jonka tulo-osa (16) toimii aksiaalivirtausjuoksu-pyöränä, jolloin pumpun pesän (1) sisähalkaisija pienenee imu-pyörän (5) alueella virtauksen suunnassa ja imupyörässä (5) on keskiö (11) , johon on kiinnitetty kierukanmuotoisia siipiä (12), tunnettu siitä, että imupyörän (5) siipien (12) kärjillä on muuttuva asetuskulma (β Q), joka kasvaa virtauksen suunnassa samanaikaisesti kuin pesän (1) sisähalkaisija pienenee pumpun suuren imutehon varmistamiseksi, jolloin pesän (1) sisähalkaisija (DQ)önimupyörän (5) tulon kohdalla olevalla poikkileikkausalueella valittu kaavan mukaisesti: D = D, . k, (C, . 10"4 + 2,1) 2 o 1 1 k jossa Dq on pumpun pesän sisähalkaisija imupyörän tulon kohdalla, on pumpun pesän sisähalkaisija juoksupyörän tulon kohdalla , k1 on dimensioton kerroin välillä 0,13-0,17, Ck on ennalta määrätty kavitaation kriittinen nopeusker-roin välillä 5000-11000, ja imupyörän (5) siipien (12) kärjen asetuskulma () tulon poikkileikkausalueella määritellään kaavalla A = (10. . .33 Δ/D-, )° - 1,5° /o 1 jossa fi· on imupyörän (5) tulon kohdalla olevan siiven (5) kärjen asetuskulma, Δ on säteittäisvälys imupyörän tulon kohdalla ja on pumpun pesän sisähalkaisija juoksupyörän tulon kohdalla.