RU140640U1

RU140640U1 - Vortex Pump

Info

Publication number: RU140640U1
Application number: RU2013151815/06U
Authority: RU
Inventors: Рудольф Николаевич Соколов; Ольга Николаевна Леонова
Original assignee: Открытое акционерное общество "ГМС Насосы" (ОАО "ГМС Насосы")
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-05-20

Abstract

1. Вихревой насос, содержащий корпус с крышкой, образующие рабочий кольцевой канал, сообщающийся с внутренними полостями входного и выходного патрубков насоса, рабочее колесо, и сопряженную с выходном патрубком сепарационную камеру, отличающийся тем, что на внутренней поверхности выходного патрубка выполнены по меньшей мере две продольные открытые канавки с увеличивающейся по их длине в сторону рабочего кольцевого канала площадью их проходного сечения, при этом отношение площадей проходного сечения на обоих концах канавки составляет не более 2.2. Вихревой насос по п.1, отличающийся тем, что канавки со стороны сопряжения выходного патрубка с сепарационной камерой выполнены с шириной, не превышающей 0,2 диаметра внутренней полости выходного патрубка, и с глубиной, составляющей не менее половины от ширины.3. Вихревой насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что ширина канавок выполнена увеличивающейся по их длине в сторону рабочего кольцевого канала.1. A vortex pump, comprising a housing with a cover, forming a working annular channel in communication with the internal cavities of the inlet and outlet nozzles of the pump, an impeller, and a separation chamber associated with the outlet nozzle, characterized in that at least two are made on the inner surface of the outlet nozzle longitudinal open grooves with the area of their passage section increasing along their length towards the working annular channel, while the ratio of the areas of the passage section at both ends of the groove is n e more than 2.2. The vortex pump according to claim 1, characterized in that the grooves on the mating side of the outlet pipe with the separation chamber are made with a width not exceeding 0.2 of the diameter of the inner cavity of the outlet pipe, and with a depth of at least half of the width. The vortex pump according to claim 1 or 2, characterized in that the width of the grooves is made increasing along their length towards the working annular channel.

Description

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована в производстве вихревых насосов.The utility model relates to pump engineering and can be used in the production of vortex pumps.

Известен вихревой насос, содержащий корпус с крышкой, образующие кольцевой рабочий канал, сообщающийся с внутренними полостями входного и выходного патрубков насоса, рабочее колесо, и сопряженную с выходным патрубком сепарационную камеру (Б.М. Певзнер «Судовые центробежные и осевые насосы», «Судостроение», Ленинград, 1964, рис. 172 на стр. 317).Known vortex pump containing a housing with a cover, forming an annular working channel in communication with the internal cavities of the inlet and outlet nozzles of the pump, the impeller, and the separation chamber associated with the outlet nozzle (B. M. Pevzner "Ship centrifugal and axial pumps", "Shipbuilding ”, Leningrad, 1964, Fig. 172 on p. 317).

Недостатком данного насоса является низкая эффективность его самовсасывания в процессе запуска. Это обусловлено тем, что выбрасываемая при вращении рабочего колеса из рабочего кольцевого канала в сепарационную камеру насоса жидкость недостаточно эффективно стекает обратно в сторону кольцевого рабочего канала, что замедляет смешивание с воздухом, вследствие чего происходит нагрев жидкости вплоть до образования пара, который примешиваясь к воздуху из всасывающей линии существенно ухудшает качественные характеристики процесса самовсасывания.The disadvantage of this pump is the low efficiency of its self-priming during startup. This is due to the fact that the liquid discharged during the rotation of the impeller from the impeller annular channel into the pump separation chamber flows insufficiently efficiently back towards the annular impeller, which slows down mixing with air, as a result of which the liquid is heated up to the formation of steam, which is mixed with air from the suction line significantly impairs the quality characteristics of the self-priming process.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности самовсасывания вихревого насоса в режиме его запуска за счет обеспечения стока жидкости из сепарационной камеры в кольцевой рабочий канал.The problem the utility model aims to solve is to increase the efficiency of self-priming of the vortex pump in the mode of its start-up by ensuring the flow of liquid from the separation chamber into the annular working channel.

Поставленная задача достигается тем, что в вихревом насосе, содержащем корпус с крышкой, образующих рабочий кольцевой канал, сообщающийся с внутренними полостями входного и выходного патрубков насоса, рабочее колесо, и сопряженную с выходным патрубком сепарационную камеру, на внутренней поверхности выходного патрубка выполнены по меньшей мере две продольные открытые канавки с увеличивающейся по их длине в сторону рабочего кольцевого канала площадью их проходного сечения, при этом отношение площадей проходного сечения на обоих концах канавки составляет не более 2, причем канавки со стороны сопряжения выходного патрубка с сепарационной камерой выполнены с шириной, не превышающей 0,2 диаметра внутренней полости выходного патрубка, и с глубиной, составляющей не менее половины от их ширины. Кроме того, ширина канавок может быть выполнена увеличивающейся по их длине в сторону рабочего кольцевого канала.The problem is achieved in that in a vortex pump containing a housing with a cover, forming a working annular channel in communication with the internal cavities of the inlet and outlet nozzles of the pump, the impeller, and a separation chamber associated with the outlet nozzle, at least on the inner surface of the outlet nozzle two longitudinal open grooves with the area of their passage section increasing along their length towards the working annular channel, while the ratio of the areas of the passage section at both ends the grooves are no more than 2, and the grooves on the mating side of the outlet pipe with the separation chamber are made with a width not exceeding 0.2 of the diameter of the inner cavity of the outlet pipe, and with a depth of at least half of their width. In addition, the width of the grooves can be made increasing along their length towards the working annular channel.

Выполнение на внутренней поверхности выходного патрубка по меньшей мере двух канавок способствует стоку жидкости из сепарационной камеры в сторону кольцевого рабочего канала, не позволяя потоку жидкости, вращающемуся совместно с рабочим колесом, захватывать всю стекающую из сепарационной камеры жидкость до ее входа на лопатки рабочего колеса.The execution on the inner surface of the outlet pipe of at least two grooves contributes to the drain of liquid from the separation chamber towards the annular working channel, preventing the fluid flow, rotating together with the impeller, to capture all the liquid flowing from the separation chamber before it enters the blades of the impeller.

Выполнение канавок с увеличивающейся по их длине в сторону рабочего кольцевого канала площадью их проходного сечения способствует снижению скорости потока жидкости перед ее входом на лопатки рабочего колеса, чем обеспечивается более эффективное смешивание жидкости с находящимся в насосе воздухом.The implementation of the grooves with an increase in their cross-sectional area along their length towards the working annular channel contributes to a decrease in the fluid flow rate before it enters the impeller blades, which ensures more efficient mixing of the fluid with the air in the pump.

Численное значение отношения площадей проходного сечения на обоих концах канавки, не превышающее 2, является оптимальным для осуществления возврата жидкости из сепарационной камеры на лопатки рабочего колеса и обеспечивает жидкости требуемую скорость перед ее входом на эти лопатки для наилучшего перемешивания жидкости с воздухом.The numerical value of the ratio of the cross-sectional areas at both ends of the groove, not exceeding 2, is optimal for the return of liquid from the separation chamber to the blades of the impeller and provides the liquid with the required speed before it enters these blades for the best mixing of the liquid with air.

Соотношения ширины и глубины канавок на их конце со стороны сопряжения выходного патрубка с сепарационной камерой (ширина канавки не превышает 0,2 диаметра выходного патрубка, а ее глубина составляет не менее половины ширины) являются оптимальными для обеспечения решения поставленной задачи и определены экспериментальным путем.The ratio of the width and depth of the grooves at their end from the interface between the outlet pipe and the separation chamber (the width of the groove does not exceed 0.2 of the diameter of the outlet pipe and its depth is at least half the width) are optimal for solving the problem and are determined experimentally.

Полезная модель поясняется чертежами, где:The utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг. 1 изображен разрез корпуса насоса в плоскости вращения рабочего колеса;- in FIG. 1 shows a section through a pump casing in the plane of rotation of the impeller;

- на фиг. 2 изображен разрез A-A фиг. 1 корпуса насоса в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения рабочего колеса.- in FIG. 2 is a section A-A of FIG. 1 pump casing in a plane perpendicular to the plane of rotation of the impeller.

Вихревой насос, содержит корпус 1 с крышкой 2, образующие рабочий кольцевой канал 3, сообщающийся с внутренними полостями 4 и 5, соответственно, входного и выходного патрубков насоса, рабочее колесо 6 и сепарационную камеру 7, сопряженную с выходным патрубком. На внутренней поверхности выходного патрубка выполнены по меньшей мере две канавки 8. Канавки 8 выполнены на всю длину патрубка 5 от плоскости его сопряжения с сепарационной камерой 7 и до поверхности 9 рабочего кольцевого канала 3 по его внутреннему диаметру. Канавки 8 выполнены с увеличивающейся по их длине в сторону рабочего кольцевого канала площадью их проходного сечения, при этом отношение площадей проходного сечения на обоих концах канавки составляет не более 2. Площадь проходного сечения канавки может изменяться за счет изменения ширины канавки, или за счет изменения глубины канавки или за счет одновременного изменения, как ширины, так и глубины канавки. Предпочтительным вариантом выполнения канавок 8 является их расширение в сторону кольцевого рабочего канала, т.е. увеличение ширины канавок. Канавки 8 в плоскости стыка выходного патрубка с сепарационной камерой 7 выполнены с шириной, не превышающей 0,2 диаметра внутренней полости 5 выходного патрубка, а их глубина составляет не менее половины ширины.The vortex pump contains a housing 1 with a cover 2, forming a working annular channel 3, communicating with the internal cavities 4 and 5, respectively, of the inlet and outlet nozzles of the pump, the impeller 6 and the separation chamber 7, conjugated with the outlet nozzle. At least two grooves are made on the inner surface of the outlet pipe 8. The grooves 8 are made over the entire length of the pipe 5 from the plane of its interface with the separation chamber 7 and to the surface 9 of the working annular channel 3 according to its inner diameter. The grooves 8 are made with the area of their passage section increasing along their length towards the working annular channel, and the ratio of the area of the passage section at both ends of the groove is no more than 2. The area of the passage section of the groove can be changed by changing the width of the groove, or by changing the depth grooves or by simultaneously changing both the width and depth of the groove. A preferred embodiment of the grooves 8 is their expansion towards the annular working channel, i.e. increasing the width of the grooves. Grooves 8 in the plane of the junction of the outlet pipe with the separation chamber 7 are made with a width not exceeding 0.2 diameter of the inner cavity 5 of the outlet pipe, and their depth is at least half the width.

Наиболее оптимальные соотношения параметров канавок 8 выбраны экспериментальным путем.The most optimal ratio of the parameters of the grooves 8 are selected experimentally.

В нижеприведенной таблице 1 представлены характеристики вихревого насоса в процессе его запуска в зависимости от вариантов выполнения канавок 8 (соотношений их геометрических параметров).Table 1 below shows the characteristics of the vortex pump during its start-up, depending on the options for performing grooves 8 (the ratios of their geometric parameters).

По всем трем вариантам ширина канавок в плоскости стыка с сепарационной камерой составляет не более 0,2 диаметра:For all three options, the width of the grooves in the plane of the junction with the separation chamber is not more than 0.2 diameter:

По 1-му варианту канавки 8 выполнены постоянной ширины и глубины;According to the 1st embodiment, the grooves 8 are made of constant width and depth;

по 2-му варианту канавки выполнены расширяющимися по их длине в сторону кольцевого рабочего канала с увеличением вдвое площади его проходного сечения и глубиной канавок в плоскости стыка выходного патрубка с сепарационной камерой, составляющей одну треть от их ширины;according to the 2nd embodiment, the grooves are made expanding along their length towards the annular working channel with a doubling of the area of its passage section and the depth of the grooves in the plane of the junction of the outlet pipe with a separation chamber, which is one third of their width;

по 3-му варианту канавки выполнены расширяющимися по их длине в сторону кольцевого рабочего канала с увеличением вдвое площади его проходного сечения и глубиной канавок в плоскости стыка выходного патрубка с сепарационной камерой, составляющей половину от их ширины.according to the 3rd variant, the grooves are made expanding along their length towards the annular working channel with a doubling of the area of its passage section and the depth of the grooves in the plane of the junction of the outlet pipe with a separation chamber, which is half of their width.

Таблица 1Table 1 Параметры вихревого насосаVortex Pump Parameters Выполнение канавок на выходном патрубке насосаGrooving at the pump outlet По 1-му вариантуAccording to the 1st option По 2-му вариантуOn the 2nd option По 3-му вариантуOn the 3rd option 1. Предельное разрежение на входе в насос, Ра1. The maximum vacuum at the pump inlet, Ra 53·10³ 53 · 10 ³ 72·10³ 7210 ³ 76·10³ 7610 ³ 2. Время создания разрежения в объеме 40 литров, сек.2. The time of creating a vacuum in the amount of 40 liters, sec. 243243 176176 153153

Из приведенных в таблице результатов видно, что наиболее оптимальным является выполнение канавок по 3-му варианту.From the results shown in the table, it can be seen that the most optimal is the execution of grooves according to the 3rd option.

Вихревой насос работает следующим образом. При вращении рабочего колеса 6 его лопатки захватывают жидкость в кольцевом рабочем канале 3 и выбрасывают ее в сепарационную камеру 7, одновременно кольцевой рабочий канал 3 заполняется воздухом из внутренней полости входного патрубка 4. Выброшенная из кольцевого рабочего канала 3 в сепарационную камеру 7 жидкость стекает по канавкам 8 обратно в направлении кольцевого рабочего канала 3, а именно до поверхности 9 канала 3, сопрягаемой с выходным патрубком и смешивается с поступающим из всасывающей линии воздухом, а рабочее колесо 6 выбрасывает эту смесь в сепарационную камеру 7, где воздух отделяется от жидкости и уходит по трубопроводу в атмосферу. Жидкость же вновь стекает по канавкам 8 в кольцевую рабочую полость 3 и смешивается с очередной порцией воздуха. Наличие у канавок 8 определенной глубины не позволяет потоку жидкости, вращающемуся совместно с рабочим колесом 6, захватывать из них стекающую из сепарационной камеры 7 жидкость. Увеличение площади проходного сечения канавок 8 в направлении кольцевого рабочего канала 3, преимущественно, за счет расширения канавок, способствует снижению скорости жидкости перед входом ее на лопатки рабочего колеса 6, чем обеспечивается более эффективное смешивание жидкости с находящимся в насосе воздухом. Этот процесс продолжается до тех пор, пока всасывающая линия не заполнится жидкостью из заборной емкости, и насос начнет перекачивать жидкость.The vortex pump operates as follows. When the impeller 6 rotates, its vanes capture liquid in the annular working channel 3 and throw it into the separation chamber 7, at the same time the annular working channel 3 is filled with air from the inner cavity of the inlet pipe 4. The liquid discharged from the annular working channel 3 into the separation chamber 7 flows down the grooves 8 back in the direction of the annular working channel 3, namely, to the surface 9 of the channel 3, mating with the outlet pipe and mixed with the air coming from the suction line, and the impeller 6 is thrown out t this mixture into the separation chamber 7, where the air is separated from the liquid and escapes through the pipeline into the atmosphere. The liquid again flows down the grooves 8 into the annular working cavity 3 and mixes with the next portion of air. The presence of the grooves 8 of a certain depth does not allow the fluid flow, rotating together with the impeller 6, to capture from them the liquid flowing from the separation chamber 7. The increase in the cross-sectional area of the grooves 8 in the direction of the annular working channel 3, mainly due to the expansion of the grooves, helps to reduce the fluid velocity before it enters the blades of the impeller 6, which ensures more efficient mixing of the fluid with the air in the pump. This process continues until the suction line is filled with liquid from the intake tank and the pump starts pumping the liquid.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет интенсифицировать процесс самовсасывания вихревого насоса при его запуске.Thus, the proposed solution allows to intensify the process of self-absorption of the vortex pump when it starts.

Claims

1. A vortex pump, comprising a housing with a cover, forming a working annular channel in communication with the internal cavities of the inlet and outlet nozzles of the pump, an impeller, and a separation chamber associated with the outlet nozzle, characterized in that at least two are made on the inner surface of the outlet nozzle longitudinal open grooves with the area of their passage section increasing along their length towards the working annular channel, while the ratio of the areas of the passage section at both ends of the groove is n e more than 2.

2. The vortex pump according to claim 1, characterized in that the grooves on the mating side of the outlet pipe with the separation chamber are made with a width not exceeding 0.2 of the diameter of the inner cavity of the outlet pipe, and with a depth of at least half of the width.

3. The vortex pump according to claim 1 or 2, characterized in that the width of the grooves is made increasing along their length towards the working annular channel.