Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejsza¬ nia kawitacji wystepujacej, przy niskich obciaze¬ niach, w maszynach wirowych, zwlaszcza w pom¬ pach rotodynamicznych oraz maszyna do stoso¬ wania tego sposobu.Gdy pompa rotodynamiczna pracuje przy ni¬ skim obciazeniu, obnizenie sprawnosci na skutek strat energetycznych jest spowodowane stratami cieplnymi, które sa pochlaniane przez plyn robo¬ czy pompy. Cecha pompy rotodynamicznej jest to, ze przy niskich obciazeniach nastepuje szybki wzrost temperatury przy niewielkich zmianach przeplywu. Jesli wystepujacy wzrost temperatury plynu roboczego osiagnie wartosc powyzej tempe¬ ratury nasycenia dla danego cisnienia plynu, wtedy moze nastapic niepozadane zjawisko kawi¬ tacji, spowodowane gwaltownym parowaniem cie¬ czy roboczej w miejscach dlawionego przeplywu, to jest w gardzieli pompy.W dotychczas stosowanych rozwiazaniach pomp rotodynamicznych, w celu zapobiegniecia wyste¬ powaniu w pompie kawitacji spowodowanej wzrostem temperatury ponad dopuszczalna grani¬ ce, stosuje sie przewód zwrotny do zawracania czesci cieczy wyplywajacej z pompy, umieszczony w przewodzie wylotowym przed zaworem zwrot¬ nym prowadzacym do odpowietrzacza lub zbior¬ nika podgrzewacza. Przewód zwrotny zawiera kryze redukujaca cisnienie. Zawór zwrotny jest wyposazony w uklad sterowania recznego lub au- 2 tomatycznego zapewniajacy recyrkulacje tloczo¬ nego plynu w okresach, gdy pompa pracuje przy niskim obciazeniu lub gdy jest wylaczona. Recyr¬ kulacja przebiega wraz z ciaglym wyplywem cie¬ czy do odpowietrzacza. Ilosc zawracanej cieczy waha sie w granicach od 5% do 20% normalnej wydajnosci pompy.Celem wynalazku jest opracowanie lepszego sposobu usuwania lub zmniejszania niepozadanej kawitacji wystepujacej w pompach pracujacych przy niskim obciazeniu.Cel ten osiagnieto, wedlug wynalazku, przez o- pracowanie sposobu zmniejszania kawitacji w maszynach wirowych polegajacego na tym, ze od¬ prowadza sie tylko plyn roboczy pochodzacy z przecieków przez obudowe po czym chlodzi sie ten odprowadzany plyn i po ochlodzeniu zawraca sie go do otworu wlotowego maszyny.Ponadto, przedmiotem wynalazku jest maszyna wirowa do stosowania tego sposobu, której obu¬ dowa ma otwór wlotowy i wylotowy dla plynu roboczego i która, wedlug wynalazku, jest wypo¬ sazona w przewód zwrotny do zawracania prze¬ cieków wydostajacych sie z obudowy do otworu wlotowego maszyny, przy czym w przewód zwrot¬ ny wlaczony jest wymiennik ciepla sluzacy do chlodzenia zawracanego plynu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie uklad- zawieraja- 83 744. /.., 83 744 cy pompe rotddynamiczna, fig. 2 — inny przy¬ klad ukladu zawierajacego pompe rotodynamicz- na, fig. 3 — wyfkres charakterystyki roboczej pra¬ cujacej pompy.Pompa rotodynamiczna 1 (fig. 1) ma os obrotu wirnika usytuowana pionowo, posiadajaca otwór ssacy 2, zasilany plynem, na przyklad woda, po¬ chodzaca z odpowietrzacza 3 umieszczonego po¬ nad pompa. Pompa ta posiada równiez przewód 4 laczacy odpowietrzacz 3 z otworem wlotowym 2, w którym to przewodzie umieszczony jest za¬ wór odcinajacy 5. Wal wirnika pompy jest nape¬ dzany turbina parowa 6 ale mozliwe sa równiez inne zródla napedu, jak na przyklad silnik ele¬ ktryczny. Plyn wyplywajacy z pompy 1 jest do¬ prowadzany poprzez przewód wyplywowy 7 oraz zawór zwrotny 8 do zbiomiika, nie pokazanego na rysunku, na przyklad zbiornika zasobnikowego podgrzewacza. Odpowietrzacz 3 jest zasilany z od¬ powiedniego zródla, nie pokazanego na rysunku, poprzez przewód zasilajacy 9. Zródlem tym mo¬ ze byc na przyklad skraplacz turbiny parowej.W pompie 1 wystepuja przecieki, na przyklad przy uszczelkach dlawikowych lub . lozyskowych i cecha tej pompy jest fakt, ze przecieki te sa gromadzone i zawracane poprzez przewód zwrot¬ ny 10 do otworu ssacego 2 pompy 1 w celu zmieszania ich z doprowadzana do pompy woda.Ponadto w przewód zwrotny jest wlaczony wy¬ miennik ciepla 11 sluzacy do chlodzenia zawraca¬ nej wody pochodzacej z przecieków. Ochlodzony plyn, na przyklad zimna woda, jest doprowadza¬ na do wymiennika ciepla 11 i z niego odprowa¬ dzana za pomoca przewodu doprowadzajacego 12 i przewodu odprowadzajacego 13. Przecieki sa przeprowadzane przez wymiennik ciepla 11.Omawiane rozwiazanie konstrukcyjne pompy ma na celu zapewnienie, aby temperatura wody przeplywajacej przez pompe 1 nie zblizala sie zbytnio do temperatury calkowitego nasycenia wody przy danym cisnieniu. Ma to miejsce zwla¬ szcza wtedy, gdy pompa pracuje przy malych obciazeniach. Tak wiec zastosowano przeplywo¬ mierz 15 do pomiaru wydajnosci pompy 1, który jest polaczony przewodem 16 z zaworem regula¬ cyjnym znajdujacymi sie we wtórnym ukladzie chlodzenia 12, 13. Zawór regulacyjny 17 jest usy¬ tuowany w przewodzie wyplywowym 13 tego u- kladu, które to usytowanie jest korzystne ze wzgledu na to, ze zapewnia odpowiednie wypel¬ nienie wymiennika ciepla woda chlodzaca pod¬ czas pracy pompy. Ewentualnie moze byc równiez w przewodzie 12 zainstalowany zawór odcinajacy.Uklad sterowania jest tak zbudowany, ze sygnal uruchamiajacy; pochodzi z glównej petli, a wiec gdy wydajnosc pompy jest niezadowalajaca, zwlaszcza w przypadku niewielkich obciazen, przeplywomierz 15 wysyla sygnal do zaworu re*- gulacyjnego 17 wskutek czego plyn chlodzacy jest doprowadzany do wymiennika ciepla dla wy¬ starczajacego ochlodzenia zawracanej cieczy. Do¬ dawanie ochlodzonych przecieków do wody do¬ prowadzanej do pompy zmniejsza temperature wody przeplywajacej przez pompe w takim stop¬ niu, ze temperatura osiagana przez wode znajdu¬ jaca sie w pompie moze byc kontrolowana* co za¬ pobiega wystepowaniu kawitacji spowodowanej wzrostem temperatury wody powyzej temperatury calkowitego nasycenia.W przykladzie zilustrowanym wykresem na fig. 3 doprowadzana do pompy woda ma cisnienie 0,07 kg/cm2 i, temperature 160°C podczas, gdy temperatura calkowitego nasycenia przy tym cis¬ nieniu wynosi 167°C. Uklad jest skonstruowany tak, ze wzrost temperatury wody wewnatrz pom¬ py nie zbliza sie wiecej niz o 3°C do temperatu¬ ry nasycenia przez co unika sie gwaltownego pa¬ rowania. Zawracane przecieki wody sa wiec chlodzone w takim stopniu, aby temperatura wo- dy wewnatrz pompy nie przekraczala wymaganej wartosci, to jest 3°C ponizej temperatury nasyce¬ nia.W przykladzie przedstawionym na fig. 2 poka¬ zana jest podobna pompa jak na fig. 1, przy czym oznaczenia podobnych czesci na obu figu¬ rach sa takie same. Jednakze w ukladzie z fig. 2 wielkoscia sterujaca jest temperatura przecieków wody, która to temperatura jest zalezna od tem¬ peratury panujacej wewnatrz pompy. W przewo- 26 dzie zawracajacym przed wejsciem do wymienni¬ ka ciepla umieszczony jest czujnik temperaturo¬ wy 18 sluzacy do okreslania temperatury przecie¬ ków wody wydostajacych sie z pompy 1. Czujnik 18 jest polaczony przewodem 19 przenoszacym sygnal z zaworem regulacyjnym 17, znajdujacym sie w przewodzie 12 doprowadzajacym ciecz chlo¬ dzaca. Gdy temperatura przecieków wzrasta po¬ wyzej ustalonego poziomu zawór regulacyjny 17 zostaje uruchomiony tak, ze ciecz chlodzaca jest doprowadzana do wymiennika ciepla w ilosci wy¬ starczajacej dla uzyskania wymaganego stopnia ochlodzenia. W tym przypadku równiez maksy¬ malna temperatura uzyskiwana przez wode znaj¬ dujaca sie w pompie jest regulowana w celu za- 40 pobiegniecia zjawisku kawitacji spowodowanemu przez wzrost temperatury wody powyzej tempe¬ ratury calkowitego nasycenia.Dokladnosc pomiarowa czujnika 18 miesci sie w granicach okolo 1,50C, a w celu zabezpiecze- 45 nia przed blednymi wskazaniami czujnik jest za¬ bezpieczony szczelna pokrywa ochronna. W przy¬ padku uszkodzenia czujnika temperaturowego 18 lub przerwy w zasilaniu zaworu regulacyjnego doplyw wody chlodzacej jest zawsze utrzymany 50 co zapobiega nadmiernemu wzrostowi temperatu¬ ry. Tak wiec zawór regulacyjny spelnia role za¬ woru bezpieczenstwa.Powyzej opisane pompy, skonstruowane wed¬ lug wynalazku, sa zabezpieczone przy wszystkich 55 warunkach pracy i posiadaja nastepujace zalety w stosunku do dotychczasowych rozwiazan.Pompy te maja wyzsza sprawnosc przy malych obciazeniach, pracuja cicho i nie wymagaja kry¬ zy zmniejszajacej cisnienie. Pozwalaja one na 60 stosowanie przewodów o niewielkim przekroju ze wzgledu na zmniejszone ilosci zawracanego ply¬ nu roboczego. Ponadto koszt zaworu obejsciowego i przewodu zwrotnego prowadzacego do odpo¬ wietrzacza jest calkowicie wyeliminowany, co da- 85 je duze korzysci ekonomiczne. W dodatku uklad..'"fctfSSu ¦¦?*' 83 744 6 wedlug wynalazku jest ukladem samozabezpiecza- jacym. Ponadto, przy wyzej opisanych rozwiaza¬ niach wedlug wynalazku, odprowadza sie tylko to cieplo, które przy niskiej wydajnosci zasilania pompy powoduje niebezpieczne przegrzanie w miejscu powstawania tego ciepla.Rozwiazanie wedlug wynalazku poprawia sprawnosc pompy. Rózni sie ono od znanych roz¬ wiazan, w których doplyw z odpowietrzacza do otworu ssacego pompy jest chlodzony przez zasto¬ sowanie chlodnicy w przewodzie doprowadzaja¬ cym. W rozwiazaniu wedlug wynalazku tempera¬ tura cieczy doprowadzonej do pompy moze byc zachowana na tak wysokim poziomie jaki do¬ puszcza uklad odzysku ciepla, co powoduje po¬ prawe calkowitego bilansu cieplnego pompy. Po¬ nadto rozwiazanie wedlug wynalazku ma te zale¬ te, ze odzyskuje sie straty cieplne normalnie wy¬ stepujace w ukladzie przez róznice przeplywów oraz straty na wypromieniowanie powstajace w ukladzie przewodów zwrotnych.Podczas, gdy w pierwszym przykladzie wykona¬ nia wynalazku mierzona jest wydajnosc pompy to mozliwe jest odmienne rozwiazanie zaworu re¬ gulacyjnego i uruchamianie go przez sygnaly po¬ chodzace od innych parametrów cieczy wyplywa¬ jacej z pompy. PL