RU2016257C1 - Vane pump - Google Patents
Vane pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016257C1 RU2016257C1 SU4938622A RU2016257C1 RU 2016257 C1 RU2016257 C1 RU 2016257C1 SU 4938622 A SU4938622 A SU 4938622A RU 2016257 C1 RU2016257 C1 RU 2016257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- angle
- guide vane
- flow
- lattice
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в насосостроении при проектировании насосов с широким эксплуатационным диапазоном работ по подаче. The invention relates to hydraulic engineering and can be used in pump engineering for the design of pumps with a wide operating range of supply work.
Известна конструкция лопастного насоса, в котором перед рабочим колесом установлена перепускная камера, которая устраняет кавитационные автоколебания на тех режимах, когда обратные токи полностью отбираются камерой [1]. A known design of a vane pump, in which a bypass chamber is installed in front of the impeller, which eliminates cavitation self-oscillations in those modes when reverse currents are completely selected by the camera [1].
Однако конструкция не является эффективной с энергетической точки зрения, поскольку в перепускной камере происходит практически полная потеря энергии закрутки противотоков. However, the design is not efficient from an energy point of view, since in the bypass chamber there occurs an almost complete loss of the energy of the countercurrent swirl.
Наиболее близким техническим решением является конструкция лопастного насоса с перепускной камерой, в которой установлена спрямляющая решетка, служащая для преобразования кинетической энергии "закрученных" противотоков в статическую энергию давления. В спрямляющей решетке происходит полная раскрутка потока, т.е. угол потока на выходе из решетки равен приблизительно 90о. Применение такой конструкции насоса приводит к улучшению его антикавитационных свойств на режимах малых подач [2].The closest technical solution is the design of a vane pump with a bypass chamber, in which a rectifying grid is installed, which serves to convert the kinetic energy of the "swirling" countercurrents into static pressure energy. In the rectifier lattice, the flow is completely unwound, i.e. the angle of flow at the exit of the lattice is approximately 90 about . The use of this design of the pump leads to an improvement in its anti-cavitation properties at low flow rates [2].
К недостаткам данной конструкции относится слабое влияние установки спрямляющей решетки на напорную характеристику насоса. Поэтому, если лопастной насос имел неустойчивую ветвь напорной характеристики, то она чаще всего сохраняется и для конструкции. Это часто приводит к потере устойчивости гидравлической системы с насосом, в основе механизма которой лежат помпажные явления. The disadvantages of this design include the weak effect of the installation of a straightening grid on the pressure characteristic of the pump. Therefore, if the vane pump had an unstable branch of the pressure characteristic, then it is most often preserved for the design. This often leads to loss of stability of the hydraulic system with the pump, the basis of the mechanism of which are surge phenomena.
Цель изобретения - обеспечение устойчивой работы гидравлической системы с лопастным насосом путем повышения напора на режимах малых подач. The purpose of the invention is to ensure the stable operation of the hydraulic system with a vane pump by increasing the pressure at low flow rates.
Это достигается тем, что в лопастной насос, состоящий из рабочего колеса и входного патрубка, установлена перепускная камера с направляющей лопастной решеткой, лопатки направляющей решетки выполнены серповидными, при этом решетка расположена от рабочего колеса на осевом расстоянии, равном 0,3-0,5 калибра диаметра входного патрубка, и лопатки решетки на входе установлены под углом 25-30о, а на выходе - под углом 150-160о относительно фронта решетки.This is achieved by the fact that in the vane pump, consisting of an impeller and an inlet pipe, a bypass chamber with a guide vane grill is installed, the blades of the guide grill are crescent-shaped, while the grill is located at an axial distance of 0.3-0.5 from the impeller the caliber of the diameter of the inlet pipe, and the grating blades at the inlet are installed at an angle of 25-30 about , and at the exit - at an angle of 150-160 about the front of the grating.
Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что лопатки направляющей решетки выполнены серповидными, при этом решетка расположена от рабочего колеса на осевом расстоянии, равном 0,3-0,5 калибра диаметра входного патрубка, и лопатки решетки на входе установлены под углом 25-30о, на выходе из решетки - 150-160оотносительно фронта решетки.The proposed technical solution differs from the prototype in that the guide vane blades are crescent-shaped, while the lattice is located from the impeller at an axial distance of 0.3-0.5 caliber of the inlet pipe diameter, and the inlet grill blades are installed at an angle of 25-30 about , at the exit from the lattice - 150-160 about relative to the front of the lattice.
Экспериментальные исследования показали, что для зоны противотоков на периферии отношение меридиональной составляющей скорости потока к окружной является постоянным для всех подач и вдоль оси трубопровода: = -0,344 = const, т. е. направление потока к направлению окружной скорости составляет приблизительно -19о, поэтому угол установки лопастей, в решетке на входе принят на 6-11о больше (19о), что обеспечивает натекание потока на лопатки с нулевым или небольшим положительным углом атаки. Для создания значительной "отрицательной" закрутки потока на выходе из решетки угол установки лопаток на выходе должен составлять 150-160о. Фактический угол выхода потока из решетки несколько меньше из-за отставания потока от лопатки.Experimental studies have shown that for the counterflow zone at the periphery, the ratio of the meridional component of the flow velocity to the circumferential one is constant for all flows and along the axis of the pipeline: = -0,344 = const, t. E. The direction of flow to the direction of the circumferential speed of approximately about -19, so the installation angle of the blades in the array at the input accepted at about 6-11 higher (about 19) that provides a leakage flux to scapula with zero or small positive angle of attack. To create a significant "negative" swirl of the flow at the exit from the lattice, the angle of installation of the blades at the outlet should be 150-160 about . The actual angle of exit of the flow from the grating is slightly smaller due to the lag of the flow from the blade.
В этом случае поток, выходящий из решетки, "закручен" в сторону, противоположную вращению рабочего колеса, т.е. Си < 0. Путем турбулентной вязкости указанная отрицательная закрутка передается основному потоку, втекающему в рабочее колесо. Тогда, согласно уравнению Эйлера происходит возрастание напора насоса
Hт= - , (1) где С2и и С1и - окружная составляющая скорости потока на выходе из рабочего колеса и на входе в него соответственно;
U2 и U1 - окружная скорость на наружном диаметре рабочего колеса D2и на диаметре канала входных кромок лопаток колеса на входе D1соответственно.In this case, the flow exiting the grate is “twisted” in the direction opposite to the rotation of the impeller, i.e. C and <0. By turbulent viscosity, said negative swirl is transmitted to the main stream flowing into the impeller. Then, according to the Euler equation, the pressure of the pump increases
H t = - , (1) where C 2i and C 1i are the circumferential component of the flow velocity at the exit of the impeller and at the entrance to it, respectively;
U 2 and U 1 - peripheral speed on the outer diameter of the impeller D 2 and on the diameter of the channel of the input edges of the blades of the wheel at the input D 1, respectively.
Поскольку С1и < 0, то из уравнения (1) следует, что напор насоса повышается. При этом, чем меньше величина подачи Q, тем больше значение |C1и| и тем существеннее повышение напора насоса на режимах малых подач, что приводит к уменьшению градиента напора от подачи, что делает систему более устойчивой по отношению к низкочастотным помпажным колебаниям.Since C 1i <0, it follows from equation (1) that the pump head rises. Moreover, the smaller the flow rate Q, the greater the value of | C 1 and | and all the more significant is the increase in the pump head at low flow rates, which leads to a decrease in the pressure gradient from the feed, which makes the system more stable with respect to low-frequency surge fluctuations.
На фиг. 1 и 2 изображена конструкция лопастного насоса. Насос состоит из лопастного рабочего колеса 1, перепускной камеры 2, в которой установлена решетка 3, со серповидными лопатками 4. Перепускная камера 2 размещена во входном патрубке 5 насоса. Вход потока в нее расположен на расстоянии 0,3-0,5 калибра диаметра входного патрубка 5 насоса. Располагать начало перепускной камеры ближе указанного расстояния нецелесообразно, так как в этом случае поток на входе в камеру существенно неосесимметричен, располагать на большем расстоянии также нецелесообразно, так как теряется энергия противотоков из-за трения о стенки трубопровода. In FIG. 1 and 2 show the design of a vane pump. The pump consists of a blade impeller 1, a bypass chamber 2, in which a
Работа предлагаемой конструкции на режимах малых подач. The work of the proposed design in low feed modes.
Из рабочего колеса 1 во входной патрубок насоса 5 выходят сильно закрученные в сторону вращения колеса противотоки, которые поступают в перепускную камеру 2, где из-за силового воздействия серповидных лопаток 4 решетки 3 и противотоков происходит во входной половине решетки лопаток 3 раскрутка потока, а в выходной половине решетки 3 - закрутка потока противотоков в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса. "Закрученный" поток поступает во всасывающую магистраль, где из-за действия турбулентных сил вязкости "закручивает" основной поток в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса, в результате чего происходит возрастание напора насоса на режимах малых подач. From the impeller 1 into the inlet pipe of the pump 5 there are countercurrents that are strongly swirled towards the rotation of the wheel, which enter the bypass chamber 2, where due to the force action of the sickle-
П р и м е р. Минимальная подача насоса составляет 20% от номинальной. Окружная скорость противотоков на входе в решетку составляет 0,75 Uн, где Uн - окружная скорость входных кромок лопастей колеса на периферии. Угол потока на периферии составляет приблизительно 19о. Угол установки лопастей колеса 30о. Угол атаки потока при входе на лопасти меньше 11о, так как решетка установлена на диаметрах, больших внутреннего диаметра трубопровода (входного патрубка), поэтому из-за уменьшения Си при переходе потока на большие диаметры угол входа потока в решетку возрастает, что приводит к уменьшению угла атаки.PRI me R. The minimum pump flow is 20% of the nominal. The peripheral velocity of the countercurrents at the entrance to the grill is 0.75 U n , where U n is the peripheral velocity of the input edges of the wheel blades on the periphery. The flow angle at the periphery is approximately 19 about . The angle of installation of the blades of the wheel 30 about . Angle of attack of the flow at the entrance to the blade is less than 11 o, since the lattice is set at a diameter larger internal diameter of the pipeline (inlet), so because of the reduction C. and at a flow transition to larger diameters upstream corner of the lattice increases, which leads to decrease the angle of attack.
Величина густоты решетки τ= 3, где Lл - длина лопастей в решетке;
Z - число лопастей;
D - диаметр решетки.The lattice density τ = 3, where L l - the length of the blades in the lattice;
Z is the number of blades;
D is the diameter of the grating.
Для такой решетки коэффициент, учитывающий влияние конечного числа лопастей в решетке, приблизительно равен р≈ 0,5. Тогда при равенстве меридианальных скоростей в решетке и принятие угла установки лопастей на выходе из решетки βг.л.р = 150о, получаем
C2иp= - = - = -0,5 Uн. Знак минус означает, что окружная составляющая скорости потока, вытекающего из решетки, по направлению противоположна окружной скорости вращения центробежного колеса.For such a lattice, the coefficient taking into account the influence of a finite number of blades in the lattice is approximately equal to p ≈ 0.5. Then, with the equality of the meridian velocities in the lattice and the adoption of the angle of installation of the blades at the exit from the lattice βg.l.r = 150 about
C 2p = - = - = -0.5 U n The minus sign means that the circumferential component of the flow rate flowing from the lattice is opposite in direction to the circumferential speed of rotation of the centrifugal wheel.
Согласно зависимости относительный расход обратных токов
Q
Q - подача насоса. Если относить расход обратных токов к расходу Q, то
= = = 0,8. Таким образом, расход обратных токов только на 20% меньше подачи насоса.According to the dependence of the relative consumption of reverse currents
Q
Q - pump flow. If we relate the flow rate of reverse currents to the flow rate Q, then
= = = 0.8. Thus, reverse current consumption is only 20% less than the pump flow.
Естественно, что такой мощный закрученный поток вызывает существенную закрутку основного потока, что согласно формуле (1) приводит к возрастанию напора насоса на режимах малых подач. Можно полагать, что для насосов с коэффициентом быстроходности ns = 80-150 напор насоса на режимах малых подач возрастает на 20-30%.Naturally, such a powerful swirling flow causes a substantial swirling of the main flow, which, according to formula (1), leads to an increase in the pump head at low flow rates. It can be assumed that for pumps with a speed factor n s = 80-150, the pump head at low flow rates increases by 20-30%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4938622 RU2016257C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Vane pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4938622 RU2016257C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Vane pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016257C1 true RU2016257C1 (en) | 1994-07-15 |
Family
ID=21575765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4938622 RU2016257C1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Vane pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2016257C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11713916B2 (en) | 2015-03-05 | 2023-08-01 | Whirlpool Corporation | Attachment arrangement for vacuum insulated door |
-
1991
- 1991-05-22 RU SU4938622 patent/RU2016257C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Высокооборотные лопаточные насосы /под ред.Овсянникова Б.В. и Чебаевского В.Ф. М.: Машиностроение, 1975. * |
2. Патент США N 4375937, кл. F 04D 29/68, опублик. 1983. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11713916B2 (en) | 2015-03-05 | 2023-08-01 | Whirlpool Corporation | Attachment arrangement for vacuum insulated door |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5797724A (en) | Pump impeller and centrifugal slurry pump incorporating same | |
US4067665A (en) | Turbine booster pump system | |
RU95115137A (en) | PUMP WHEEL AND CENTRIFUGAL SLUDGE PUMP | |
CA2068854A1 (en) | Impeller for centrifugal pumps | |
JPS5629099A (en) | Diffuser for centrifugal fluid machinery | |
ES454519A1 (en) | Means for reducing cavitation-induced erosion of centrifugal pumps | |
FR2333139A1 (en) | Two-phase fluid axial flow type pump - with specified spiral blade configuration for cavitation prevention (NL 1.6.77) | |
GB1076785A (en) | Improvements in or relating to centrifugal and mixed-flow fans, pumps and the like | |
JPS644079B2 (en) | ||
RU2016257C1 (en) | Vane pump | |
JPS5629088A (en) | Pump device | |
JP2739874B2 (en) | Inducer pump with shroud | |
Kosyna et al. | Flow structure of an axial-flow pump from stable operation to deep stall | |
GB515469A (en) | Improvements in cased screw propeller type fans, pumps and the like | |
Kawashima et al. | Matching diffuser vane with return vane installed in multistage centrifugal pump | |
CN111237217B (en) | Fluid centrifugal through-flow action structure | |
US3185107A (en) | Vortex jet pump | |
Reeves | Design and performance of selected pipe-type diffusers | |
GB2012361A (en) | Axial-Flow and Mixed-Flow Pumps | |
Senoo | Vaneless diffusers | |
JPH0643840B2 (en) | Pre-swivel type pump suction passage | |
CN108843621A (en) | A kind of spatial guide blade with guide face partition | |
US4453886A (en) | Centrifugal venturi | |
SU1737161A1 (en) | Centrifugal pump bleed | |
RU2226610C2 (en) | Gas-turbine plant gas outlet device |