RU2014509C1

RU2014509C1 - Axial-flow vortex pump

Info

Publication number: RU2014509C1
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Зотов; А.А. Анкудинов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Калужский турбинный завод"
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: pump has cylindrical housing 1 where shaft 3 endless screw 4 secured on it and fixed grate 6 with blades whose twisting is opposite to that of blade of endless screw 4 are arranged. Diameter of inlet branch pipe 2 is no less than maximum diameter of blades 7. Circular area occupied by blades of grate 6 in section perpendicular to axis of rotation is 0.5 to 1 of the respective area of blades of endless screw 4. Pitch of blades of endless screw 4 may be equal to or unequal to pitch of blades of grate 6. EFFECT: increased pressure head of pump and avoidance of pressure fluctuation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в энергетике, химической, авиационной и других отраслях промышленности и народного хозяйства для перекачки жидкостей и газожидкостных смесей, а также в качестве предвключенной ступени в центробежных насосах. The invention relates to pump engineering and can be used in energy, chemical, aviation and other industries and the national economy for pumping liquids and gas-liquid mixtures, as well as an upstream stage in centrifugal pumps.

Известны осевые колеса с винтовой лопаткой постоянного шага - шнеки, применяемые в качестве предвключенных ступеней центробежных насосов для улучшения кавитационных характеристик. Axial wheels with constant pitch helical blades are known - screws used as upstream stages of centrifugal pumps to improve cavitation characteristics.

Недостатком известных технических решений является низкий напор и пульсации давления, обусловленные обратным током жидкости на входе, возникающим на подачах менее 50%, и нестационарным развитием каверны на кавитационных режимах [1]. A disadvantage of the known technical solutions is the low head and pressure pulsations caused by the reverse fluid flow at the inlet occurring at feeds of less than 50%, and the unsteady development of the cavity in cavitation modes [1].

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является предвключенный насос, в корпусе которого над шнеком выполнена решетка лопаток противоположного по отношению к лопаткам шнека направления нарезки, причем лопатки установлены в корпусе таким образом, что их внутренние кромки размещены заподлицо с корпусом. Установка лопаток выполнена для снижения пульсации давления [2]. The closest in technical essence to the invention is an upstream pump, in the casing of which a lattice of blades of the cutting direction opposite to the blades of the screw is made above the screw, and the blades are installed in the casing so that their inner edges are flush with the casing. The installation of the blades is made to reduce pressure pulsation [2].

Недостатком данной конструкции является низкий напор, а также недостаточная эффективность снижения пульсации давления в проточной части. The disadvantage of this design is the low pressure, as well as the lack of effectiveness in reducing pressure pulsation in the flow part.

Цель изобретения - повышение напора и исключение пульсации давления за счет повышения энергии потока перекачиваемой жидкости путем интенсификации обмена количеством движения основного и вихревого течения между шнеком и неподвижной решеткой. The purpose of the invention is to increase the pressure and eliminate pressure pulsations by increasing the energy of the fluid flow by intensifying the exchange of momentum of the main and vortex flows between the screw and the stationary grid.

Поставленная цель достигается тем, что в корпусе осевихревого насоса, соединенном с входным патрубком, на валу расположен шнек, охватываемый по наружному диаметру неподвижной решеткой с лопатками, причем максимальный диаметр лопаток неподвижной решетки совпадает с диаметром входного патрубка. Лопатки неподвижной решетки имеют направление нарезки, противоположное направлению нарезки лопаток шнека. Кольцевая площадь, занимаемая лопатками неподвижной решетки, в сечении, перпендикулярном оси вращения, составляет 0,5. . ..1 соответствующей площади лопаток шнека, а шаг лопаток шнека может быть равен или не равен шагу лопаток неподвижной решетки. Лопатки неподвижной решетки выполнены с постепенным переходом в осевое направление по всей высоте лопаток шнека и неподвижной решетки. This goal is achieved by the fact that in the housing of the axial vortex pump connected to the inlet pipe, a screw is located on the shaft, covered by the outer diameter of the fixed grid with blades, and the maximum diameter of the blades of the fixed lattice coincides with the diameter of the inlet pipe. The blades of the fixed grid have a cutting direction opposite to that of the auger blades. The annular area occupied by the blades of a fixed lattice, in a section perpendicular to the axis of rotation, is 0.5. . ..1 the corresponding area of the auger blades, and the pitch of the auger blades may or may not be equal to the pitch of the blades of a fixed lattice. The blades of the fixed lattice are made with a gradual transition in the axial direction along the entire height of the blades of the screw and the fixed lattice.

На фиг. 1 представлен насос, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка по D₁ на фиг. 1, где D₁ - внутренний диаметр неподвижной решетки.In FIG. 1 shows a pump, a longitudinal section; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1; in FIG. 3 is a scan according to D ₁ in FIG. 1, where D ₁ is the inner diameter of the fixed lattice.

Осевихревой насос состоит из цилиндрического корпуса 1, соединенного с входным патрубком 2, установленного в корпусе 1 вала 3 с закрепленным на нем шнеком 4 с лопатками 5 и неподвижной решетки 6, охватывающей шнек 4 и имеющей длину, равную или больше длины шнека 4. Лопатки 7 решетки 6 имеют направление нарезки, противоположное направлению нарезки лопаток 5 шнека 4. Участки 8 и 9 лопаток 7 решетки 6 выполнены с постепенным переходом в осевое направление. Диаметр D₂ входного патрубка выполнен не менее максимального диаметра D₃ лопаток 7. Отношение площади F_н.р., занятой лопатками 7 неподвижной решетки 6 в сечении, перпендикулярном оси вращения насоса, к площади F_ш, занятой лопатками 5 шнека 4, составляет F_н.р. ≈ 0,5...1 F_ш.An axial vortex pump consists of a cylindrical housing 1 connected to an inlet pipe 2 mounted in a housing 1 of a shaft 3 with a screw 4 fixed thereon with blades 5 and a fixed grill 6 covering the screw 4 and having a length equal to or greater than the length of the screw 4. Blades 7 the grids 6 have a cutting direction opposite to the cutting direction of the blades 5 of the screw 4. The sections 8 and 9 of the blades 7 of the grill 6 are made with a gradual transition in the axial direction. The diameter D _{2 of the} inlet pipe is made not less than the maximum diameter D _{3 of the} blades 7. The ratio of the area F _{N R.} occupied by the blades 7 of the fixed grill 6 in a cross section perpendicular to the axis of rotation of the pump, to the area F _w occupied by the blades 5 of the screw 4, is F _NR ≈ 0.5 ... 1 F _W.

Осевихревой насос работает следующим образом. Axial vortex pump operates as follows.

Жидкость через входной патрубок 2 поступает в корпус 1 насоса на установленный на валу 3 шнек 4. Вследствие действия центробежных сил из шнека 4 с лопатками 5 жидкость попадает в неподвижную решетку 6, лопатки 7 которой выполнены с переходящими в осевое направление участками 8 и 9 и имеют направление нарезки, противоположное направлению нарезки лопаток 5 шнека 4. Перемещаясь между лопатками 7 неподвижной решетки 6 в сторону снижения давления, жидкость снова попадает в шнек 4, образуя тем самым сложное вихревое движение. В результате вихревого рабочего процесса, состоящего из обмена импульсами жидкости в шнеке 4 и неподвижной решетки 6, напор насоса повышается, причем в линейной зависимости от длины проточной части. Важнейшим соотношением, обеспечивающим эффективность вихревого рабочего процесса, является отношение кольцевой площади, занимаемой лопатками 7 неподвижной решетки 6 в сечении, перпендикулярном оси вращения, и соответствующей площади, занимаемой лопатками 5 шнека 4, равное F_н.р. ≈ 0,5...1 F_ш. Изменяя шаг лопаток 7 неподвижной решетки 6 при постоянном шаге лопаток 5 шнека 4, можно получить целую серию напорных характеристик, отличающихся друг от друга.The fluid through the inlet pipe 2 enters the pump housing 1 onto the screw 4. The centrifugal forces from the screw 4 with the blades 5 flow due to the centrifugal forces to the fixed grid 6, the blades 7 of which are made with axial sections 8 and 9 and have the direction of cutting is the opposite of the direction of cutting of the blades 5 of the screw 4. Moving between the blades 7 of the fixed grid 6 in the direction of pressure reduction, the liquid again enters the screw 4, thereby forming a complex vortex movement. As a result of the vortex working process, consisting of the exchange of liquid pulses in the screw 4 and the stationary lattice 6, the pump head rises, moreover, in linear dependence on the length of the flow part. The most important ratio that ensures the efficiency of the vortex working process is the ratio of the annular area occupied by the blades 7 of the fixed lattice 6 in a section perpendicular to the axis of rotation and the corresponding area occupied by the blades 5 of the screw 4, equal to F _n. ≈ 0.5 ... 1 F _W. By changing the pitch of the blades 7 of the fixed grill 6 with a constant pitch of the blades 5 of the screw 4, you can get a series of pressure characteristics that differ from each other.

Обеспечение соотношения площадей, занимаемых лопатками неподвижной решетки и лопатками шнека, равного 0,5...1, а также выполнение диаметра входного патрубка не менее максимального диаметра лопаток неподвижной решетки позволяет увеличить напор насоса и исключить пульсации давления. Ensuring the ratio of the areas occupied by the blades of the fixed grid and the blades of the screw, equal to 0.5 ... 1, as well as the diameter of the inlet pipe not less than the maximum diameter of the blades of the fixed lattice allows you to increase the pressure of the pump and eliminate pressure pulsations.

Кроме того, выполнение лопаток неподвижной решетки с возможностью охвата шнека и с постепенным переходом в осевое направление по всей высоте лопаток неподвижной решетки и шнека позволяет дополнительно повысить напор осевихревого насоса. In addition, the execution of the blades of the fixed grid with the possibility of covering the screw and with a gradual transition in the axial direction along the entire height of the blades of the fixed lattice and the screw allows you to further increase the pressure of the axial vortex pump.

Claims

1. AXIS-PUMP PUMP, comprising a housing connected to the inlet pipe, in which a shaft with a screw located on it and a fixed grill with vanes of the opposite cutting direction relative to the direction of cutting of the screw blades are installed, characterized in that, in order to increase the pressure and eliminate pressure pulsation , the diameter of the inlet nozzle is made not less than the maximum diameter of the blades of the fixed lattice, the annular area occupied by the blades of the fixed lattice, in a section perpendicular to the axis of rotation, is 0.5 m - 1.0 corresponding area of the screw vanes and the screw pitch of the blades is equal or unequal step vanes fixed grating.

2. The pump according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the swirling flow, the blades of the fixed lattice are made with the possibility of covering the screw and a gradual transition in the axial direction.