RU2416741C1

RU2416741C1 - Beet pump

Info

Publication number: RU2416741C1
Application number: RU2009135497/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев (RU); Николай Сергеевич Кобелев; Татьяна Васильевна Алябьева (RU); Татьяна Васильевна Алябьева; Елена Викторовна Павлова (RU); Елена Викторовна Павлова; Дмитрий Николаевич Тютюнов (RU); Дмитрий Николаевич Тютюнов
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-04-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed beet pump comprises housing 1 with branch pipes 2 and 3, impeller fitted in cantilever on shaft 4 and made up of front and rear plates 6, 7 and vanes 8. Inner surfaces of housing 1 and impeller are coated with elastic material. Vane 8 is made from composite material comprising rubberised-fabric envelopment 9 and composite carcass consisting of main stiff section 10 and flexible root 11. Said envelopment 9 uniformly covers the entire volume of composite carcass. Envelopment 9 of root 11 coated with elastic material 12 is provided with curved grooves converging to exit of vane 8. Inner surface of branch pipe 3 has curved grooves with their tangential lines directed clockwise while those on root 11 on envelopment 9 are directed counter clockwise.

EFFECT: reduced power consumption thanks to maintenance of normalised drag in pressure branch pipe and elimination of dirt sticking.

3 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в сахарной промышленности для подъема и подачи свеклы в моечное отделение сахарного завода.The invention relates to a pump engineering and can be used in the sugar industry for raising and feeding beets to the washing department of a sugar factory.

Известен свеклонасос (см. А.С. №595381 М. кл. C13D 3/00, F04F 1/18, 1978, бюл. №8), содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, при этом на внутренней поверхности корпуса и поверхности рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала.Known beetroot pump (see A.S. No. 595381 M. class. C13D 3/00, F04F 1/18, 1978, bull. No. 8), comprising a housing with suction and discharge nozzles and an impeller cantilever mounted on the shaft, consisting of front and rear discs in the form of cones and curved blades fixed between them, while coatings made of elastic material are placed on the inner surface of the housing and on the surface of the impeller.

Недостатком данной конструкции является наличие поврежденной свеклы из-за ударного воздействия тяжелых и легких примесей, сопутствующих процессу вращения рабочего колеса и аритмичная работа свеклонасоса, обусловленная заклиниванием рабочего колеса в результате попадания тяжелых и легких примесей между изогнутой полостью и корпусом.The disadvantage of this design is the presence of damaged beets due to the impact of heavy and light impurities that accompany the process of rotation of the impeller and the arrhythmic operation of the beet pump due to jamming of the impeller as a result of heavy and light impurities entering between the curved cavity and the casing.

Известен свеклонасос (см. патент РФ №2200878, МПК F04D 7/04, 29/24. Опубл. 20.03.2003), содержащий корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, при этом на внутренней поверхности корпуса и поверхности рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти.Known beet pump (see RF patent No. 2200878, IPC F04D 7/04, 29/24. Publ. March 20, 2003), comprising a housing with suction and discharge nozzles and an impeller cantilever mounted on the shaft, consisting of a front and rear disks in the form cones and curved blades fixed between them, while on the inner surface of the casing and the surface of the impeller are placed coatings of elastic material, while the curved impeller blade is made of composite material, which includes a rubber-fabric shell and a prefabricated frame, containing aschy main portion representing a rigid structure and a shank, which is a flexible structure and rubber-shell uniformly distributed throughout prefabricated carcass, wherein the shank on the surface of rubber-shell covered with an elastic material, formed curved grooves which converge toward the exit of the curved vane.

Недостатком данной конструкции являются повышенные энергозатраты при длительной эксплуатации, обусловленные необходимостью преодоления увеличивающегося гидравлического сопротивления нагнетательного патрубка из-за налипания на его внутренней поверхности загрязнений, сопутствующих подаче свеклы с тяжелыми и легкими примесями.The disadvantage of this design is the increased energy consumption during long-term operation, due to the need to overcome the increasing hydraulic resistance of the discharge pipe due to the accumulation of contaminants on its inner surface, accompanying the supply of beets with heavy and light impurities.

Задачей изобретения является устранение повышения энергозатрат в процессе эксплуатации свеклонасоса за счет поддержания нормированного гидравлического сопротивления нагнетательного патрубка путем устранения налипания загрязнений на его внутренней поверхности.The objective of the invention is to eliminate the increase in energy consumption during operation of the beet pump by maintaining normalized hydraulic resistance of the discharge pipe by eliminating the buildup of contaminants on its inner surface.

Технический результат по повышению эффективности эксплуатации достигается тем, что свеклонасос содержит корпус с всасывающим и нагнетающим патрубками и консольно установленное на валу рабочее колесо, состоящее из переднего и заднего дисков в виде конусов и укрепленных между ними изогнутых лопастей, на внутренней поверхности корпуса и поверхностях рабочего колеса размещены покрытия из эластичного материала, при этом изогнутая лопасть рабочего колеса выполнена из композитного материала, который включает резинотканевую оболочку и сборный каркас, содержащий основной участок, представляющий жесткую конструкцию и хвостовик, представляющий гибкую конструкцию, а резинотканевая оболочка равномерно распределена по всему объему сборного каркаса, причем на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки, сходящиеся к выходу изогнутой лопасти, при этом на внутренней поверхности нагнетающего патрубка выполнены криволинейные канавки, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок на хвостовике по поверхности резинотканевой оболочки имеет направление против хода часовой стрелки.The technical result for increasing the operating efficiency is achieved by the fact that the beet pump contains a housing with suction and discharge nozzles and an impeller cantilever mounted on the shaft, consisting of a front and rear disks in the form of cones and curved blades mounted between them, on the inner surface of the housing and on the surfaces of the impeller the coverings are made of elastic material, while the curved impeller blade is made of composite material, which includes a rubber-fabric shell and a skeleton containing a main portion representing a rigid structure and a shank representing a flexible structure, and the rubber-fabric shell is evenly distributed throughout the volume of the prefabricated frame, and curved grooves are made on the shank along the surface of the rubber-fabric shell coated with elastic material, converging to the exit of the curved blade, while on the inner surface of the discharge pipe, curved grooves are made, the tangent of which has a clockwise direction, and te a curved grooves on the shank of the surface of the rubber-shell has a direction counter-clockwise.

На фиг.1 схематически изображен свеклонасос; на фиг.2 - хвостовик изогнутой лопасти рабочего колеса с криволинейными канавками, касательная которых имеет направление против хода часовой стрелки; на фиг.3 внутренняя поверхность нагнетающего патрубка с криволинейными канавками, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки.Figure 1 schematically depicts a beet pump; figure 2 - the shank of the curved impeller blades with curved grooves, the tangent of which has a counterclockwise direction; figure 3 the inner surface of the discharge pipe with curved grooves, the tangent of which has a direction in the clockwise direction.

Свеклонасос содержит цилиндрический корпус 1, по горизонтальной оси которого расположен всасывающий патрубок 2, а по касательной к корпусу установлен нагнетающий патрубок 3. Внутри корпуса 1 на валу 4, размещенном в опоре 5, консольно установлено рабочее колесо, состоящее из переднего диска 6, заднего диска 7 и изогнутых лопастей 8. Лопасть 8 выполнена из композиционного материала, который включает резинотканевую оболочку 9 и сборный каркас, содержащий основной участок 10, представляющий жесткую конструкцию, и хвостовик 11, представляющий гибкую конструкцию, при этом на хвостовике 11 по резинотканевой оболочке 9, покрытой эластичным материалом 12, выполнены криволинейные канавки 13, сходящиеся к выходу изогнутой лопатки 8. Задний диск 7 выполнен в виде конуса, а передний диск 6 - в виде усеченного конуса.The beet pump contains a cylindrical housing 1, on the horizontal axis of which there is a suction pipe 2, and a discharge pipe 3 is installed along a tangent to the housing. Inside the housing 1, an impeller consisting of a front disk 6, a rear disk is mounted on a shaft 4, mounted in a support 5 7 and curved blades 8. The blade 8 is made of composite material, which includes a rubber-fabric shell 9 and a prefabricated frame containing a main section 10, representing a rigid structure, and a shank 11, representing bending structure, the shank 11 of the shell 9 rubber-coated elastic material 12, the grooves 13 are made curvilinear, converging to the exit curved vanes 8. The rear disc 7 is in the form of a cone, while the front disc 6 - in the form of a truncated cone.

Задний диск 7 вершиной своего корпуса обращен к патрубку 2, а передний диск 6 своим большим основанием обращен к заднему диску 7. Диски 6 и 7 жестко связаны между собой изогнутыми лопастями 8. На внутренней поверхности корпуса 1, поверхности заднего диска 7, переднего диска 6 размещены покрытия 12 из эластичного материала, например полиэтилена. На внутренней поверхности 14 нагнетательного патрубка 3 выполнены криволинейные канавки 15, касательная которых имеет направление по ходу часовой стрелки, а касательная криволинейных канавок 13 на хвостовике 11 по поверхности резинотканевой оболочки 9, покрытой материалом 12, имеет направление против хода часовой стрелки.The rear disk 7 with the top of its case faces the nozzle 2, and the front disk 6 with its large base faces the rear disk 7. The disks 6 and 7 are rigidly interconnected by curved blades 8. On the inner surface of the housing 1, the surface of the rear disk 7, the front disk 6 placed cover 12 of an elastic material, such as polyethylene. On the inner surface 14 of the discharge pipe 3, curved grooves 15 are made, the tangent of which has a clockwise direction, and the tangent of curved grooves 13 on the shank 11 along the surface of the rubber-fabric shell 9 coated with material 12 has a counterclockwise direction.

Свеклонасос работает следующим образом.Beet pump works as follows.

Водяной поток, транспортирующий свеклу, с тяжелыми и легкими примесями при перемещении по криволинейным канавкам 13 хвостовика 11 закручивается против хода часовой стрелки и отрывается от поверхности резинотканевой оболочки, а при входе в нагнетательный патрубок 3 этот поток начинает перемещаться по криволинейным канавкам 15, расположенным на внутренней поверхности 14 и закручивается по ходу часовой стрелки. При этом в зоне отрыва водяного потока от хвостовика 9 и последующего входа в нагнетательный патрубок 3 образуются микрозавихрения тяжелых и легких примесей с взаимно противоположными направлениями вращения, соприкосновение которых приводит к микровзрывам, препятствующим процессу налипания загрязнений на внутренней поверхности 14 нагнетательного патрубка 3. В результате при эксплуатации свеклонасоса проходное сечение нагнетающего патрубка 3 не уменьшается из-за налипания загрязнений на внутренней поверхности 14, т.е. не увеличивается гидравлическое сопротивление на выходе из нагнетающего патрубка 3, и соответственно, отсутствует необходимость увеличения мощности привода свеклонасоса в ходе его работы.The water flow transporting beets with heavy and light impurities when moving along curved grooves 13 of the shank 11 swirls counterclockwise and breaks away from the surface of the rubber-fabric shell, and when it enters the discharge pipe 3, this flow begins to move along curved grooves 15 located on the inner surface 14 and twists clockwise. Moreover, in the zone of separation of the water flow from the shank 9 and the subsequent entrance to the discharge pipe 3, microvortices of heavy and light impurities with mutually opposite directions of rotation are formed, the contact of which leads to microexplosions that impede the process of adhesion of contaminants on the inner surface 14 of the discharge pipe 3. As a result, the operation of the beet pump, the flow area of the discharge pipe 3 does not decrease due to the accumulation of contaminants on the inner surface 14, i.e. the hydraulic resistance at the outlet of the discharge pipe 3 does not increase, and accordingly, there is no need to increase the drive power of the beet pump during its operation.

Свекловодяная смесь поступает через всасывающий патрубок 2 по оси свеклонасоса в пространство между задним 7 и передним 6 дисками вращающегося рабочего колеса. Благодаря конической форме заднего и переднего дисков свекловодяная смесь плавно изменяет направление перемещения с осевого на радиальное, захватывается изогнутыми лопастями 8, выполненными из композиционного материала, и поступает по цилиндрической поверхности корпуса 1 к нагнетающему патрубку 3. Находящиеся в свекловодяной смеси тяжелые и легкие примеси соударяются с основным участком 10, имеющим каркас, например, из жесткой металлической конструкции, изогнутых лопастей 8 и под действием центробежных сил перемещаются к периферии рабочего колеса. Энергия соударения передается через полимерное эластичное покрытие резинотканевой оболочке 9 и далее к жесткой конструкции основного участка 10. Выполнение изогнутых лопастей 8 из композиционного материала при ударе как тяжелых, так легких и примесей обеспечивает деформацию сборного каркаса с резинотканевой оболочкой 9, предотвращая интенсивное повреждение свеклы. В результате, часть энергии соударения тяжелых и легких примесей свекловодяной смеси поглощается износостойкими элементами изогнутых лопастей 8, а остальная - возвращается ударившимся примесям и потоку жидкости, обеспечивая заданный напор свеклонасоса.Beet-water mixture enters through the suction pipe 2 along the axis of the beet pump into the space between the rear 7 and front 6 disks of the rotating impeller. Due to the conical shape of the rear and front discs, the beet-water mixture smoothly changes the direction of movement from axial to radial, is captured by curved blades 8 made of composite material, and flows along the cylindrical surface of the housing 1 to the discharge pipe 3. Heavy and light impurities in the beet-water mixture collide with the main section 10 having a frame, for example, of a rigid metal structure, curved blades 8 and under the action of centrifugal forces move to the periphery of the slave what wheels. The impact energy is transmitted through a polymer elastic coating to the rubber-fabric shell 9 and then to the rigid structure of the main section 10. The implementation of curved blades 8 of composite material upon impact of both heavy and light impurities ensures the deformation of the assembly frame with the rubber-fabric shell 9, preventing intense damage to the beets. As a result, part of the impact energy of the heavy and light impurities of the beet-water mixture is absorbed by the wear-resistant elements of the curved blades 8, and the rest is returned to the impacted impurities and the fluid flow, providing a given pressure of the beet pump.

Переместившиеся к периферии рабочего колеса тяжелые и легкие примеси воздействуют на хвостовик 11, который имеет гибкую конструкцию каркаса, например, выполненную из металлической сетки, находящуюся в резинотканевой оболочке 9 и покрытую эластичным материалом. В результате наблюдается упругое отклонение хвостовика 11, обеспечиваемое при любом направлении удара тяжелых и легких примесей, что практически устраняет заклинивание гибких лопастей 8.Heavy and light impurities that have moved to the periphery of the impeller act on the shank 11, which has a flexible frame structure, for example, made of a metal mesh, located in the rubber-fabric shell 9 and coated with an elastic material. As a result, there is an elastic deviation of the shank 11, provided for any direction of impact of heavy and light impurities, which virtually eliminates the jamming of the flexible blades 8.

При случайно-вероятностном характере попадания тяжелых и легких примесей в процессе вращения рабочего колеса между корпусом 1 и хвостовиком 11 последний упруго отклоняется, как бы перекатывается по примеси, и сбрасывает ее в объем свекловодяной смеси, определяемый лопастью 8, следующей по ходу вращения рабочего колеса, дисками 6 и 7, а также корпусом 1. В результате устраняются условия заклинивания свеклонасоса, которые наблюдались при выполнении изогнутых лопастей 8 на сплошной жесткой основе.When the random and probabilistic nature of the ingress of heavy and light impurities during the rotation of the impeller between the housing 1 and the shank 11, the latter elastically deviates, as if rolled over the impurity, and dumps it into the volume of beet-water mixture, determined by the blade 8, following the rotation of the impeller disks 6 and 7, as well as the housing 1. As a result, the jamming conditions of the beet pump, which were observed during the execution of curved blades 8 on a continuous rigid basis, are eliminated.

Вследствие воздействия на изогнутую лопасть 8 тяжелых и легких примесей, находящихся в свекловодяной смеси, эпюры давлений на рабочей и тыльной сторонах лопасти несколько отличаются друг от друга. Для устранения данного явления на хвостовике 11 по поверхности резинотканевой оболочки 9, покрытой эластичным материалом, выполнены криволинейные канавки 13, сходящиеся к выходу изогнутых лопастей 8. В результате из-за разности давлений на рабочей и тыльной поверхностях каждой лопасти 8 свекловодяная смесь по винтообразным продольно расположенным канавкам 13 перетекает от поверхности с большим давлением к поверхности с меньшим давлением. При этом эпюры давлений вдоль лопастей 8 выравниваются между собой, вследствие чего результирующая сила давления, действующая на рабочее колесо, уменьшается, снижая и вибрации колеса. Геометрия кривизны винтообразных канавок 13 подстраивается под кривизну лопасти так, что вместе они образуют непрерывно суживающийся к выходу криволинейный серповидный профиль хвостовика 11, благодаря этому ликвидируются или существенно снижаются срывные кромочные явления за полостями 8 рабочего колеса с уменьшением не только потерь напора в свеклонасосе, но и пульсаций статического давления при ударном воздействии тяжелых и легких примесей на поверхности лопастей.Due to the influence of 8 heavy and light impurities in the beet-water mixture on the curved blade, the pressure plots on the working and back sides of the blade are slightly different from each other. To eliminate this phenomenon, on the shank 11 on the surface of the rubber-fabric shell 9 covered with elastic material, curved grooves 13 are made, converging to the exit of the curved blades 8. As a result, due to the pressure difference on the working and back surfaces of each blade 8, the beet-and-water mixture is helically longitudinally arranged grooves 13 flows from the surface with high pressure to the surface with less pressure. In this case, the pressure plots along the blades 8 are aligned with each other, as a result of which the resulting pressure force acting on the impeller is reduced, reducing the vibration of the wheel. The geometry of the curvature of the helical grooves 13 is adjusted to the curvature of the blade so that together they form a curved crescent-shaped profile of the shank 11 continuously tapering toward the outlet, thereby eliminating or significantly reducing stalling edge phenomena behind the cavities 8 of the impeller, reducing not only the pressure loss in the beet pump, but also pulsations of static pressure during the impact of heavy and light impurities on the surface of the blades.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение криволинейных канавок как на хвостовике изогнутой лопасти рабочего колеса, так и на внутренней поверхности нагнетательного патрубка с взаимно противоположным направлением движения перемещающегося потока воды с тяжелыми и легкими примесями при транспортировке свеклы обеспечивает устранение загрязнений и соответствующее увеличение гидравлического сопротивления при работе свеклонасоса, что в конечном итоге поддерживает нормированный режим его длительной эксплуатации.The originality of the invention lies in the fact that the execution of curved grooves both on the shank of the curved impeller blade and on the inner surface of the discharge pipe with the mutually opposite direction of movement of the moving water stream with heavy and light impurities during transportation of beets ensures the elimination of pollution and a corresponding increase in hydraulic resistance during operation of the beet pump, which ultimately supports the normalized mode of its long-term spluatatsii.

Claims

A beet pump containing a housing with suction and discharge nozzles and an impeller cantilever mounted on the shaft, consisting of front and rear disks in the form of cones and curved blades mounted between them, coatings made of elastic material are placed on the inner surface of the housing and the surfaces of the impeller, while the impeller blade is made of composite material, which includes a rubber-fabric shell and a prefabricated frame containing a main section representing a rigid structure and the ostovik representing a flexible design, and the rubber-fabric shell is evenly distributed throughout the entire volume of the prefabricated frame, and on the shank along the surface of the rubber-fabric shell coated with elastic material, curved grooves are made that converge to the exit of the curved blade, characterized in that the curved ones are made on the inner surface of the discharge pipe grooves, the tangent of which has a clockwise direction, and the tangent of curved grooves on the shank along the surface of the rubber fabric howling shell has a direction counter-clockwise.