RU134255U1

RU134255U1 - Шнекоцентробежная ступень насоса

Info

Publication number: RU134255U1
Application number: RU2013102909/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Авдеенко; Александр Валерьевич Елин; Валентина Александровна Куценко; Павел Юрьевич Ткач
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2013-11-10
Also published as: UA81633U

Abstract

Полезная модель относится к отрасли гидромашиностроения, может быть использована в насосах с повышенными требованиями к их кавитационным качествам и позволяет повысить экономичность шнекоцентробежной ступени. Шнекоцентробежная ступень насоса содержит корпус, в котором на валу установлены осевое предвключенное колесо и рабочее центробежное колесо. Осевое предвключенное колесо размещено в статорной втулке корпуса с радиальным зазором, величина которого относительно наружного диаметра лопастей осевого предвключенного колеса составляет не менее 0,0025. На внутренней поверхности статорной втулки корпуса выполнены канавки с вариантами исполнения в виде винтовой или резьбовой нарезки или в виде прямых продольных пазов. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Полезная модель относится к отрасли гидромашиностроения, а именно к рабочим органам центробежных насосов, в том числе питательных и конденсатных насосов АЭС и ТЭС, магистральных и подпорных насосов для перекачивания нефти и нефтепродуктов, к кавитационным качествам которых предъявляются повышенные требования.

Согласно общепринятым в гидромашиностроении рекомендациям к проектированию шнекоцентробежной ступени для обеспечения высокой всасывающей способности и максимальной экономичности радиальный зазор между лопастями осевого предвключенного колеса и статорной втулкой корпуса выбирается минимально возможным с точки зрения обеспечения надежной работы насоса без задеваний лопастями осевого предвключенного колеса внутренней поверхности статорной втулки. В этом случае величина радиального зазора Δ_ш.рад составляет:

Δ_ш.рад=δ_ш.рад×D_ш

где δ_ш.рад=0,001..0,002 - относительный радиальный зазор;

D_ш - наружный диаметр лопастей осевого предвключенного колеса шнекоцентробежной ступени.

Известна шнекоцентробежная ступень, содержащая корпус с установленными в нем на валу осевым предвключенным колесом, размещенным в статорной втулке корпуса с радиальным зазором, величина которого относительно наружного диаметра лопастей осевого предвключенного колеса составляет не менее 0,0025, и центробежным рабочим колесом. В данной ступени радиальный зазор между лопастями осевого предвключенного колеса и статорной втулкой корпуса увеличен (δ_ш.рад составляет не менее 0,0025), что способствует повышению критического кавитационного коэффициента быстроходности С_кр. Насосы на базе шнекоцентробежной ступени с таким радиальным зазором имеют лучшую всасывающую способность и, как следствие, меньший допускаемый кавитационный запас, что снижает стоимость жизненного цикла насоса. [Сточек Н.П., Шапиро А.С. Гидравлика жидкостных ракетных двигателей. -М.: Машиностроение, 1978; С.97.]. Данная конструкция шнекоцентробежной ступени выбрана в качестве прототипа для заявляемого объекта.

Недостатком известной конструкции является снижение экономичности шнекоцентробежной ступени и, как следствие, насоса в целом, ввиду увеличения объемных потерь, связанных с перетеканием перекачиваемой жидкости через радиальный зазор над осевым предвключенным колесом из-за разницы давлений на лицевой (напорной) и тыльной сторонах лопастей осевого предвключенного колеса.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение экономичности шнекоцентробежной ступени с величиной радиального зазора относительно наружного диаметра осевого предвключенного колеса не менее 0,0025 и, как следствие, насоса в целом за счет снижения объемных потерь при перетекании перекачиваемой жидкости по радиальному зазору с лицевой на тыльную сторону лопастей.

Поставленная задача достигается тем, что в шнекоцентробежной ступени насоса, содержащей корпус с установленными в нем на валу осевым предвключенным колесом, размещенным в статорной втулке корпуса с радиальным зазором, величина которого относительно наружного диаметра лопастей осевого предвключенного колеса составляет не менее 0,0025, и центробежным рабочим колесом, внутренняя поверхность статорной втулки выполнена с канавками, при этом канавки могут быть выполнены в виде винтовой или резьбовой нарезки или прямых продольных пазов.

Выполнение канавок на внутренней поверхности статорной втулки способствует тому, что при вращении осевого предвключенного колеса возникающие в канавках вихревые течения на участке, соприкасающемся с радиальным зазором, имеют направление, противоположное направлению потока жидкости, перетекающей с лицевой на тыльную поверхность лопасти осевого предвключенного колеса. В результате взаимодействия двух разнонаправленных потоков скорость потока жидкости, перетекающей с лицевой на тыльную поверхность лопасти осевого предвключенного колеса в радиальном зазоре, уменьшается, что приводит к снижению объемных потерь.

Канавки могут быть выполнены в виде винтовой или резьбовой нарезки, что имеет максимальную технологичность, или в виде прямых продольных пазов, что обеспечивает надежность при перекачивании жидкостей, содержащих твердые частицы.

Заявляемая полезная модель поясняется рисунками, на которых представлены:

Фиг.1 - шнекоцентробежная ступень насоса, продольный разрез;

Фиг.2 - шнекоцентробежная ступень насоса, поперечный разрез, со схемой перетекания перекачиваемой жидкости по радиальному зазору с лицевой на тыльную сторону лопасти осевого предвключенного колеса;

Фиг.3 - вариант выполнения канавок виде винтовой нарезки;

Фиг.4 - место А фиг.3;

Фиг.5 - вариант выполнения канавок в виде резьбовой нарезки;

Фиг.6 - место А фиг.5;

Фиг.7 - вариант выполнения канавок в виде прямых продольных пазов;

Фиг.8 - графики, показывающие зависимость коэффициента полезного действия (к.п.д.) η шнекоцентробежной ступени от подачи Q:

а) при отсутствии канавок;

б) при наличии канавок.

Шнекоцентробежная ступень насоса содержит корпус 1 (фиг.1) с установленными в нем на валу 2 осевым предвключенным колесом 3, размещенным с радиальным зазором Δ_ш.рад в статорной втулке 4 корпуса 1, и центробежным рабочим колесом 5, а также отводящее устройство 6. Величина радиального зазора δ_ш.рад относительно наружного диаметра D_ш лопастей осевого предвключенного колеса 3 составляет не менее 0,0025. На внутренней поверхности статорной втулки 4 корпуса 1 над осевым предвключенным колесом 3 выполнены канавки 7 (фиг.2), применение которых снижает объемные потери при перетекании перекачиваемой жидкости по радиальному зазору с лицевой на тыльную сторону лопасти. Канавки 7 могут быть выполнены в виде винтовой (фиг.3, 4) или резьбовой (фиг.5, 6) нарезки или в виде прямых продольных пазов (фиг.7). Выбор глубины и длины канавок, а также их месторасположения в осевом направлении относительно лопастей осевого предвключенного колеса осуществляется индивидуально в зависимости от геометрии лопастной системы последнего.

Эффект применения канавок подтверждают результаты экспериментальных исследований, проведенных в ОАО «ВНИИАЭН». Так, на фиг.8 представлены графики, показывающие зависимость к.п.д. η шнекоцентробежной ступени от подачи Q с величиной радиального зазора относительно наружного диаметра D_ш лопастей осевого предвключенного колеса 0,011:

при отсутствии канавок - с гладкой внутренней поверхностью статорной втулки (график «а»);

при наличии канавок, выполненных на внутренней поверхности статорной втулки в виде прямых продольных пазов (график «б»).

Как видно из графиков, наличие канавок способствует увеличению к.п.д. данной ступени насоса.

Шнекоцентробежная ступень насоса работает следующим образом. При вращении вала 2 рабочая жидкость, пройдя через подводящее устройство, поступает в осевое предвключенное колесо 3. В канавках 7, выполненных на внутренней поверхности статорной втулки 4 корпуса 1, возникают вихревые течения (фиг.2), направление которых на участке, соприкасающемся с радиальным зазором, противоположно направлению потока жидкости, перетекающего с лицевой на тыльную поверхность лопасти осевого предвключенного колеса 3, что приводит к уменьшению скорости в радиальном зазоре и, соответственно, к снижению объемных потерь. В осевом предвключенном колесе 3 жидкость получает приращение энергии, достаточное для бескавитационной работы центробежного рабочего колеса 5, а затем, пройдя через центробежное рабочее колесо 5, направляется в отводящее устройство 6 ступени насоса.

Полезная модель позволяет повысить экономичность шнекоцентробежной ступени насоса с величиной радиального зазора относительно наружного диаметра осевого предвключенного колеса не менее 0,0025.

Claims

1. Шнекоцентробежная ступень насоса, содержащая корпус с установленными в нем на валу осевым предвключенным колесом, размещенным в статорной втулке корпуса с радиальным зазором, величина которого относительно наружного диаметра лопастей осевого предвключенного колеса составляет не менее 0,0025, и центробежным рабочим колесом, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность статорной втулки выполнена с канавками.

2. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что канавки выполнены в виде винтовой или резьбовой нарезки.

3. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что канавки выполнены в виде прямых продольных пазов.