RU2688873C1

RU2688873C1 - Centrifugal pump stage

Info

Publication number: RU2688873C1
Application number: RU2018118747A
Authority: RU
Inventors: Данил Петрович Шмырин
Original assignee: Данил Петрович Шмырин
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-05-22

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to pump engineering. Centrifugal pump stage comprises, at least, impeller and guide vanes. Inter-blade channels are made round or close to the mold circle in the cross section. In this case, close to the circle is the form, in which the distance from the channel axis to the least remote point on the channel wall is not less than 90 % of the distance from the channel axis to the most remote point. Such shape will allow to reduce or prevent the formation of vortexes caused by non-uniform distribution of velocities and pressures over the section.EFFECT: invention is aimed at reduction of head losses caused by non-uniformity of speed and pressure distribution along channel section, which will allow increasing overall efficiency of the stage.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ступени динамического центробежного насоса.The invention relates to a stage of a dynamic centrifugal pump.

Ступень центробежного насоса состоит из рабочего колеса 1 (фиг. 1, 2) и направляющего аппарата 2, расположенных таким образом, что поток рабочей жидкости проходит через рабочее колесо в направляющий аппарат. Как правило ступень центробежного насоса размещена в корпусе ступени 3. Вращающееся рабочее колесо, служит для передачи механической энергии потоку жидкости и представляет собой основной и покрывной диски, между которыми расположены лопасти, образующие каналы, по которым, под действием лопастей, движется перекачиваемая жидкость. Из рабочего колеса жидкость поступает в неподвижный направляющий аппарат, каналы которого представляют собой диффузоры, служащие для поворота и уменьшения скорости потока. Каналы существующих рабочих колес и направляющих аппаратов в поперечном сечении представляют собой четырехугольник, грани которого могут быть прямолинейными, либо криволинейными. Движение жидкости по каналам сопровождается гидравлическими потерями напора, обусловленными вязкостью. Величина потерь определяется по обычным формулам гидравлики и складывается из потерь на трение, диффузорных потерь, потерь внезапного расширения и сужения, а также потерь вихреобразования, вызванных отрывом потока от лопастей и неравномерностью распределения скоростей и давлений по сечению. [Лопастные насосы: Справочник / под общ. ред. В.А. Зимницкого и В.А. Умова - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - 334 с.: ил.]; [Ржебаева Н.К., Ржебаев Э.Е. Р48 Расчет и конструирование центробежных насосов: Учебное пособие. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2009. - 220 с.]Step centrifugal pump consists of an impeller 1 (Fig. 1, 2) and the guide apparatus 2, arranged in such a way that the flow of working fluid passes through the impeller to the guide apparatus. Typically, the centrifugal pump stage is located in the case of stage 3. The rotating impeller serves to transfer mechanical energy to the fluid flow and is the main and top disks between which are located the blades forming the channels through which the pumped liquid moves under the action of the blades. From the impeller, the liquid enters the fixed guide vanes, the channels of which are diffusers that serve to rotate and reduce the flow rate. The channels of the existing impellers and guide vanes in cross section represent a quadrilateral whose faces can be straight or curvilinear. The movement of fluid through the channels is accompanied by hydraulic pressure losses due to viscosity. The magnitude of losses is determined by the usual hydraulics formulas and consists of friction losses, diffuser losses, losses of sudden expansion and contraction, as well as losses of vortex formation caused by the flow separation from the blades and the uneven distribution of speeds and pressures over the section. [Vane pumps: a Handbook / under total. ed. V.A. Zimnitsky and V.A. Umova - L .: Mechanical Engineering. Leningrad Separation, 1986. - 334 pp .: ill.]; [Rzhebaeva N.K., Rzhebaev E.E. P48 Calculation and design of centrifugal pumps: A manual. - Sumy: Publishing House of SSU, 2009. - 220 p.]

Задачей на решение которой направлено изобретение является уменьшение потерь напора,. вызванных неравномерностью распределения скоростей и давлений по сечению канала.The problem to which the invention is directed is to reduce head losses. caused by uneven distribution of velocities and pressures over the channel cross section.

Технический результат достигается тем, что:The technical result is achieved by the fact that:

- межлопаточные каналы выполняют круглой или близкой к кругу формы в поперечном сечении; близкой к кругу, в данном случае, считают форму в которой расстояние от оси канала до наименее удаленной точки на стенке канала составляет не менее 90% расстояния от оси канала до наиболее удаленной точки (фиг. 3). Такая форма позволит уменьшить либо предотвратить образование вихрей, вызванных неравномерностью распределения скоростей и давлений по сечению.- interscapular channels perform round or close to a circle shape in cross section; close to a circle, in this case, they consider a form in which the distance from the channel axis to the least remote point on the channel wall is at least 90% of the distance from the channel axis to the most remote point (Fig. 3). This form will reduce or prevent the formation of vortices caused by uneven distribution of velocities and pressures over the cross section.

- канал расположен целиком либо частично вдоль кривой, описываемой уравнениями вида:- the channel is located entirely or partially along the curve described by equations of the form:

х=a⋅t⋅cos(t^b);x = a⋅t⋅cos (t ^b );

у=a⋅t⋅sin(t^b);y = a⋅t⋅sin (t ^b );

где a, b, t - любое действительное число; что также способствует уменьшению потерь.where a, b, t is any real number; which also helps to reduce losses.

Анализ математической модели ступени, построенной с указанными конструктивными отличиями показывает, что данные решения позволяют повысить общий КПД ступени по сравнению с существующими образцами.Analysis of the mathematical model of the stage, constructed with the indicated structural differences, shows that these solutions allow to increase the overall efficiency of the stage in comparison with the existing samples.

Заявленное техническое решение поясняется чертежами:The claimed technical solution is illustrated by the drawings:

фиг. 1 - ступень центробежного насоса, продольное сечение;FIG. 1 - centrifugal pump stage, longitudinal section;

фиг. 2 - ступень центробежного насоса, поперечное сечение;FIG. 2 - centrifugal pump stage, cross section;

фиг. 3 - поперечное сечение канала рабочего колеса и (или) направляющего аппарата.FIG. 3 is a cross-section of the channel of the impeller and (or) guide vanes.

Рабочее колесо 1 и направляющий аппарат 2 ступени центробежного насоса содержат каналы по которым перемещается перекачиваемая жидкость (фиг. 1, 2). Каналы в поперечном сечении, на некотором участке от входа в рабочее колесо до выхода и от входа в направляющий аппарат до выхода из него имеют круглую или близкую к кругу форму (фиг. 3). Благодаря такой форме каналов, при движении жидкости по ним, поток движется вдоль стенок канала с меньшим количеством отрывов и вихрей, которые обуславливают потери напора. Таким образом достигается более высокий КПД ступени.The impeller 1 and the guide apparatus 2 stages of a centrifugal pump contain channels along which the pumped liquid moves (Fig. 1, 2). The channels in cross section, in a certain area from the entrance to the impeller to the exit and from the entrance to the guide vane to the exit from it, have a round or close to a circle shape (Fig. 3). Due to this form of channels, when fluid flows through them, the flow moves along the walls of the channel with fewer tears and vortices, which cause pressure losses. Thus, a higher stage efficiency is achieved.

Claims

1. A centrifugal pump stage consisting at least of an impeller and a guide vane, characterized in that the interscapular ducts make round or close to a circle shape in cross section; in this case, close to a circle is considered a form in which the distance from the channel axis to the least remote point on the channel wall is at least 90% of the distance from the channel axis to the most remote point.

2. The stage of the centrifugal pump under item 1, characterized in that each channel or its part is located along a curve described by equations of the form:

x = a⋅t⋅cos (t ^b );

y = a⋅t⋅sin (t ^b ),

where a, b, t is any real number.