RU2714028C1

RU2714028C1 - Centrifugal pump

Info

Publication number: RU2714028C1
Application number: RU2019105003A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Панькин
Original assignee: Алексей Николаевич Панькин
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-02-11

Abstract

FIELD: pumps.

SUBSTANCE: invention relates to centrifugal pumps and is aimed at modernization of impellers used in them to reduce excess head in non-productive operating modes by changing diameter of impeller blades directly during operation of pump. Pump comprises housing and impeller with cover and drive discs and blades. Blades consist of fixed parts located on side of inner diameter of wheel and fixed with disks, and movable parts located on side of outer diameter of wheel. Drive of moving parts of blades includes drive housing fixed on drive disk of impeller and having holes parallel to holes made in drive disk, which are provided for passage of pins connected to movable parts of blades. Drive of movable parts of blades is made in form of hydraulic drive. Hydraulic drive includes rotor installed with possibility of angular displacement inside closed housing of drive housing, pressure sensor and hydraulic distributor. Rotor is connected with pins. Sensor is installed in the delivery zone of the pump and is connected to the control unit of the hydraulic distributor. Hydraulic distributor is connected to the suction and discharge zones of the pump and channels made in the pump and drive housings - to the closed cavities.

EFFECT: invention is aimed at reduction of pump power consumption.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к насосной технике, в частности к центробежным насосам и может быть использовано в тех областях техники, где требуется оптимизация энергетических затрат при гарантированной подаче перекачиваемой жидкой среды с переменным расходом.The invention relates to pumping technology, in particular to centrifugal pumps and can be used in those areas of technology where optimization of energy costs is required with guaranteed supply of a pumped liquid medium with a variable flow rate.

Недостатками существующих центробежных насосов с применяемыми в них рабочими колесами является невозможность внутреннего саморегулирования работы насосной установки, т.е. изменение подачи Q и напора Н при отладке их совместной работы с трубопроводной системой. Отладка совместной работы достигается как изменением гидравлических характеристик самого трубопровода, так и изменением характеристик насоса, изменением частоты вращения рабочего колеса внешним устройством. Известны выпускаемые промышленностью насосы с механизмом поворота лопастей для крупных осевых и диагональных насосов, но для центробежных насосов, данных о применении подобных механизмов нет. [Лобачев П.В. Насосы и насосные станции - М.: Стройиздат, - 1990 - С. 108-110].The disadvantages of existing centrifugal pumps with impellers used in them are the impossibility of internal self-regulation of the pump installation, i.e. change in flow Q and pressure H during debugging of their joint work with the pipeline system. Debugging of joint work is achieved both by changing the hydraulic characteristics of the pipeline itself, and by changing the characteristics of the pump, by changing the frequency of rotation of the impeller by an external device. There are known industrial pumps with rotary blades for large axial and diagonal pumps, but for centrifugal pumps, there are no data on the use of such mechanisms. [Lobachev P.V. Pumps and pumping stations - M .: Stroyizdat, - 1990 - S. 108-110].

Известны различные конструкции центробежных насосов, например, насос, описанный в книге [Есьман И.Г. «Насосы», Москва, Гостоптехиздат, 1954 г., 284 с., ил., стр. 17], который состоит из корпуса с патрубками, вала с рабочим колесом, имеющим лопатки. Изобретение направлено на осуществление возможности изменения лопаточной части рабочего колеса, в частности изменения конструкции лопаток рабочего колеса для снижения потребляемой рабочим колесом мощности двигателя, приводящего его в вращение, при изменении потребления жидкости в питаемой насосом сети. Эти лопатки имеют постоянную геометрическую форму и не позволяют изменять передачу энергии вращения рабочего колеса потоку перекачиваемой жидкости в процессе работы. Регулирование производительности такого насоса возможно только изменением числа оборотов вращения.Various designs of centrifugal pumps are known, for example, the pump described in the book [Esman I.G. "Pumps", Moscow, Gostoptekhizdat, 1954, 284 pp., Ill., P. 17], which consists of a housing with nozzles, a shaft with an impeller with blades. The invention is aimed at making it possible to change the blade part of the impeller, in particular, to change the design of the impeller blades to reduce the power of the motor that drives it to rotate when the fluid consumption in the pump-fed network changes. These blades have a constant geometric shape and do not allow changing the transfer of rotational energy of the impeller to the flow of the pumped liquid during operation. Performance control of such a pump is possible only by changing the number of revolutions of rotation.

Известны центробежные насосы, в которых изменение подачи перекачиваемой жидкости обеспечивается за счет изменения геометрических параметров лопаток рабочего колеса (патент США №3482523, МПК F04D 15/00, F04D 17/08; патент РФ №2187708, МПК F04D 15/00). В насосах, оборудованных такими рабочими колесами, изменение подачи перекачиваемой жидкости обеспечивается за счет изменения размеров каналов. Однако для обеспечения эффективной подачи от входа насоса к выходу необходимо иметь достаточно широкие каналы для прохода жидкости между лопатками. Сужение этих каналов приводит к увеличению потребления мощности насосом, уменьшению КПД работы насоса за счет увеличения сопротивления потоку жидкости.Centrifugal pumps are known in which the change in the fluid flow is ensured by changing the geometric parameters of the impeller vanes (US patent No. 3482523, IPC F04D 15/00, F04D 17/08; RF patent No. 2187708, IPC F04D 15/00). In pumps equipped with such impellers, a change in the flow of pumped fluid is provided by changing the size of the channels. However, to ensure efficient supply from the pump inlet to the outlet, it is necessary to have sufficiently wide channels for the passage of fluid between the blades. The narrowing of these channels leads to an increase in power consumption by the pump, a decrease in the efficiency of the pump due to an increase in resistance to liquid flow.

Известен насос по патенту США №6074167 (1999 г.), МПК F04D 17/143, F04D 15/0038, в котором радиально простирающаяся длина или внешний радиус лопаток выполнены так, чтобы быть длиннее или короче в зависимости от требуемой скорости потока и/или желаемого напора давления, для чего лопатки, выполнены в форме ступеньки. Эффективный диаметр лопаток может меняться при скольжении промежуточного диска вдоль приводного вала, таким образом, что, либо вся лопатка выступает из прорези промежуточного диска, тогда она задействована полностью, т.е. диаметр лопаток максимальный, либо только верхняя часть ступеньки лопатки выступает из прорези промежуточного диска, тогда диаметр лопаток уменьшается на длину нижней ступеньки. Такой насос обеспечивает возможность изменения производительности при неизменной скорости вращения рабочего колеса, однако в нем не обеспечивается возможность оптимизации энергетических характеристик (КПД) при крайних значениях диапазона расхода жидкости.A known pump according to US patent No. 6074167 (1999), IPC F04D 17/143, F04D 15/0038, in which the radially extending length or outer radius of the blades is made to be longer or shorter depending on the desired flow rate and / or the desired pressure head, for which the blades are made in the form of a step. The effective diameter of the blades can change when the intermediate disk glides along the drive shaft, so that either the entire blade protrudes from the slot of the intermediate disk, then it is fully engaged, i.e. the diameter of the blades is maximum, or only the upper part of the step of the blade protrudes from the slot of the intermediate disk, then the diameter of the blades decreases by the length of the lower step. Such a pump provides the ability to change performance at a constant speed of rotation of the impeller, however, it does not provide the ability to optimize energy characteristics (efficiency) at extreme values of the liquid flow range.

Наиболее близким к предлагаемому насосу (прототип) по совокупности признаков и достигаемому результату является центробежный насос по патенту SU 868129 А1, 30.09.1981. В прототипе описан центробежный насос, содержащий корпус, рабочее колесо, установленное в корпусе на приводном валу и включающее приводной и покрывной диски с установленными между ними лопатками, состоящими из 2-х частей:The closest to the proposed pump (prototype) in terms of features and the achieved result is a centrifugal pump according to patent SU 868129 A1, 09/30/1981. The prototype describes a centrifugal pump containing a housing, an impeller mounted in a housing on a drive shaft and including a drive and cover discs with blades installed between them, consisting of 2 parts:

I - неподвижных, расположенных со стороны внутреннего диаметра рабочего колеса при этом неподвижно связанных с покрывным и приводным дисками,I - stationary, located on the side of the inner diameter of the impeller while still motionless connected with the cover and drive discs,

II - подвижных частей, расположенных со стороны внешнего диаметра рабочего колеса. Причем привод подвижных частей лопаток, включающий корпус привода, закрепленный на приводном диске рабочего колеса, имеет отверстия, параллельные отверстиям (радиальным направляющим) на приводном диске, в которых установлены подпружиненные грузы, кинематически связанные с втулкой, приводящей в движение подвижные поворотные части лопаток рабочего колеса. Это обеспечивает автоматическое регулирование насоса в зависимости от угловой скорости. При уменьшении угловой скорости ротора, за счет усилия упругих элементов происходит смещение от периферии к центру грузов с зубчатой нарезкой, которые в свою очередь взаимодействуют с шестернями подвижных частей лопаток, перемещая их в направляющих пазах линейной формы, перпендикулярной оси вращения шестерни.II - moving parts located on the side of the outer diameter of the impeller. Moreover, the drive of the moving parts of the blades, including the drive casing, mounted on the drive disk of the impeller, has holes parallel to the holes (radial guides) on the drive disk, in which spring-loaded loads are mounted kinematically connected with the sleeve driving the movable rotary parts of the blades of the impeller . This provides automatic control of the pump depending on the angular velocity. With a decrease in the angular velocity of the rotor, due to the effort of the elastic elements, a shift occurs from the periphery to the center of the gear gear, which in turn interact with the gears of the moving parts of the blades, moving them in linear guide grooves perpendicular to the axis of rotation of the gear.

Технический результат заявляемого изобретения выражен в уменьшении потребления мощности за счет изменения диаметра лопаточной части рабочего колеса, а также за счет использования гидравлического привода при управлении работой насоса с помощью внешних управляющих устройств.The technical result of the claimed invention is expressed in reducing power consumption due to changes in the diameter of the blade part of the impeller, as well as through the use of a hydraulic drive when controlling the operation of the pump using external control devices.

Технический результат достигается тем, что в центробежном насосе, содержащем корпус, рабочее колесо, установленное в корпусе на приводном валу и включающее приводной и покрывной диски с установленными между ними лопатками, состоящими из неподвижных частей, расположенных со стороны внутреннего диаметра рабочего колеса и неподвижно связанных с покрывным и приводным дисками, и подвижных частей, расположенных со стороны внешнего диаметра рабочего колеса, и привод подвижных частей лопаток, включающий корпус привода, закрепленный на приводном диске рабочего колеса и имеющий отверстия, параллельные отверстиям, выполненным в приводном диске, которые предусмотрены для пропуска через них штифтов, соединенных с подвижными частями лопаток, привод подвижных частей лопаток выполнен в виде гидропривода, включающего установленный с возможностью углового смещения внутри замкнутых полостей корпуса привода ротор, связанный со штифтами, датчик давления, установленный в зоне нагнетания насоса и связанный с блоком управления гидрораспределителем, подключенным гидролиниями к зонам всасывания и нагнетания насоса и каналами, выполненными в корпусах насоса и привода, к замкнутым полостям.The technical result is achieved in that in a centrifugal pump containing a housing, an impeller mounted in a housing on a drive shaft and including a drive and cover discs with blades installed between them, consisting of fixed parts located on the side of the inner diameter of the impeller and fixedly connected with cover and drive disks, and moving parts located on the side of the outer diameter of the impeller, and the drive of the moving parts of the blades, including the drive housing, mounted on the drive ohm of the impeller disk and having holes parallel to the holes made in the drive disk, which are provided for passing pins through them connected to the moving parts of the blades, the drive of the moving parts of the blades is made in the form of a hydraulic actuator, which is installed with the possibility of angular displacement inside the closed cavities of the drive housing the rotor associated with the pins, a pressure sensor installed in the pump discharge zone and connected to the control valve control unit, connected by hydraulic lines to the sun zones suction and discharge of the pump and channels made in the pump and drive housings to closed cavities.

Хотя насос с принятым за прототип ротором обеспечивает возможность регулирования подачи, достигается это только при изменении скорости вращения вала рабочего колеса, а закономерность перемещения подвижных частей лопаток устанавливается характеристикой упругих элементов и массой грузов. При этом без описания способа управления частотой вращения вала ротора предлагаемый образец не работоспособен, а при наличии способа управления частотой вращения избыточен, так как согласно закону подобия центробежных насосов, подача и напор функционально связаны с частой вращения [Турк В.И., Минаев А.В. Насосы и насосные станции - М.: Стройиздат, - 1977 - С. 58-63]. Недостатком насоса по прототипу является то, что он может эффективно реализовывать возможность регулирования рабочей характеристики только за счет изменения частоты вращения рабочего колеса.Although the pump with the rotor adopted as a prototype provides the ability to control the feed, this is achieved only by changing the rotational speed of the impeller shaft, and the pattern of movement of the moving parts of the blades is established by the characteristic of the elastic elements and the mass of cargo. Moreover, without a description of the method of controlling the rotational speed of the rotor shaft, the proposed sample is not operational, and if there is a method of controlling the rotational speed, it is redundant, since according to the law of similarity of centrifugal pumps, the supply and pressure are functionally associated with frequent rotation [Turk V.I., Minaev A. IN. Pumps and pumping stations - M .: Stroyizdat, - 1977 - S. 58-63]. The disadvantage of the prototype pump is that it can effectively realize the ability to regulate the performance only by changing the frequency of rotation of the impeller.

Одним из возможных вариантов изменения характеристик центробежного насоса при уточнении значений положения рабочей точки совместной работы с трубопроводной системой является подрезка рабочего колеса, достигаемая уменьшением наружного диаметра рабочего колеса и пропорциональным снижением характеристик.One of the possible options for changing the characteristics of a centrifugal pump when specifying the values of the position of the working point of joint work with the pipeline system is the cutting of the impeller, achieved by reducing the outer diameter of the impeller and a proportional decrease in performance.

Однако, такое изменение является необратимым, и в случае необходимости увеличения производительности насоса, потребуется остановка работы насосного агрегата и замена рабочего колеса, поэтому подрезку рабочего колеса относят к долговременным способам управленияHowever, such a change is irreversible, and if it is necessary to increase the pump capacity, it will be necessary to stop the operation of the pump unit and replace the impeller, therefore, cutting the impeller is considered a long-term control method

Следовательно, для пропорционального соответствия подачи Q и напора Н насоса в зависимости от изменения расхода в питаемой им трубопроводной сети необходимо обеспечить возможность изменения геометрических характеристик - диаметра лопаточной части рабочего колеса центробежного насоса путем изменения положения лопаток непосредственно в процессе его работы. Поставленная задача решена следующим образом: изменена конструкция лопаток рабочего колеса, изменена конструкция приводного диска, а на приводном диске смонтирован гидропривод. Лопатки, как и в прототипе, выполнены состоящими из двух частей, подвижной и неподвижной, для смещения подвижных частей лопаток от края к центру вращения с уменьшением диаметра лопаточной части рабочего колеса. Гидравлический привод позволяет изменять производительность насоса, в отличие от используемого в прототипе образца при неизменной частоте вращения рабочего колеса.Therefore, for the proportional correspondence of the supply Q and the pressure Н of the pump, depending on the change in flow rate in the feed network it is necessary to ensure the possibility of changing the geometric characteristics - the diameter of the blade part of the impeller of the centrifugal pump by changing the position of the blades directly during its operation. The problem is solved as follows: the design of the impeller vanes is changed, the design of the drive disk is changed, and a hydraulic drive is mounted on the drive disk. The blades, as in the prototype, are made up of two parts, movable and stationary, to move the moving parts of the blades from the edge to the center of rotation with a decrease in the diameter of the blade part of the impeller. The hydraulic drive allows you to change the pump performance, in contrast to the sample used in the prototype with a constant speed of the impeller.

Таким образом, в непроизводительных режимах, при фактической подаче Q меньше номинальной, происходит снижение избыточного напора в питаемой насосом сети с сохранением КПД насосного агрегата за счет геометрического подобия форм рабочего колеса в режимах малой подачи и большой подачи, соответствующих положению подвижных частей лопаток меньшему диаметру и положению подвижных частей лопаток большему диаметру рабочего колеса.Thus, in non-productive modes, when the actual supply Q is less than the nominal, there is a decrease in excess pressure in the network supplied by the pump with the efficiency of the pump unit being maintained due to the geometric similarity of the impeller shapes in low feed and high feed modes, corresponding to the position of the moving parts of the blades with a smaller diameter and the position of the moving parts of the blades with a larger impeller diameter.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез корпуса насоса с установкой в нем рабочего колеса с гидравлическим приводом лопаток и принципиальная схема управления производительностью насосного агрегата за счет изменения давлений. На фиг. 2 и 3 изображены изометрические схемы конструкции рабочего колеса с гидравлическим приводом, на фиг. 4 изображено поперечное сечение по линии А-А на фиг. 1 в положении лопаток, поясняющее траекторию смещения подвижных частей лопаток; на фиг. 5 изображен поперечный разрез по линии Б-Б на фиг. 1 в положении гидропривода, поясняющий сущность гидравлического привода.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the pump casing with the installation of an impeller with a hydraulic drive of the blades and a schematic diagram of the performance control of the pumping unit due to pressure changes. In FIG. 2 and 3 are isometric diagrams of the construction of a hydraulic impeller; FIG. 4 shows a cross section along line AA in FIG. 1 in the position of the blades, explaining the trajectory of the displacement of the moving parts of the blades; in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1 in the position of the hydraulic actuator, explaining the essence of the hydraulic actuator.

Центробежный насос включает корпус с подводом перекачиваемой жидкости 1 (зона всасывания) и отводом 2 (зона нагнетания), отверстия 3 для подключения внешних гидравлических линий 4 (трубопроводов) для сообщения давлений внешнему распределительному устройству 5, работающему от блока управления 6 по сигналу от датчика давления 7 с целью изменения разницы давлений в замкнутых полостях 8, гидравлически разделенных торцевыми уплотнениями 9 между корпусом насоса и рабочим колесом. Рабочее колесо включает приводной вал 10 с жестко закрепленными на нем приводным диском 11 и покровным диском 12, неподвижными частями лопаток 14 и корпусом гидравлического привода 15, с отверстиями 16 для перепуска разницы давлений от контуров 8 в замкнутых полостях 17, образованных корпусом гидравлического привода 15 и гидравлическим приводом 18 с целью его углового смещения относительно вала 10 для воздействия внутренними поверхностями отверстий 19 гидравлического привода и внутренними поверхностями отверстий 20 приводного диска на штифты 21 подвижных частей лопаток 22 для их перемещения от края к центру в пазах 23 покровного и приводного дисков, повторяющих контуры подвижных частей лопаток 22 и отверстий 20.The centrifugal pump includes a housing with a supply of pumped liquid 1 (suction zone) and outlet 2 (discharge zone), openings 3 for connecting external hydraulic lines 4 (pipelines) for communicating pressures to an external switchgear 5 operating from a control unit 6 by a signal from a pressure sensor 7 in order to change the pressure difference in the closed cavities 8 hydraulically separated by mechanical seals 9 between the pump casing and the impeller. The impeller includes a drive shaft 10 with a drive disk 11 and a cover disk 12 rigidly fixed thereon, fixed parts of the blades 14 and the hydraulic drive housing 15, with holes 16 for bypassing the pressure difference from the circuits 8 in the closed cavities 17 formed by the hydraulic drive housing 15 and hydraulic actuator 18 for the purpose of its angular displacement relative to the shaft 10 for exposure to the inner surfaces of the holes 19 of the hydraulic drive and the inner surfaces of the holes 20 of the drive disk on the pins 21 the moving parts of the blades 22 for their movement from the edge to the center in the grooves 23 of the cover and drive discs, repeating the contours of the moving parts of the blades 22 and holes 20.

Предлагаемая конструкция рабочего колеса центробежного насоса отличается от принятого в качестве прототипа следующими существенными признаками:The proposed design of the impeller of a centrifugal pump differs from that adopted as a prototype with the following essential features:

1. Изменение рабочей характеристики происходит при постоянной частоте вращения вала;1. A change in performance occurs at a constant shaft speed;

2. Смещение подвижных частей лопаток осуществляется по траектории, заданной их формой в сторону неподвижных частей лопаток, образуя тем самым общую лопатку изменяемой длины;2. The displacement of the moving parts of the blades is carried out along the path defined by their shape towards the fixed parts of the blades, thereby forming a common blade of variable length;

3. Способ управления насосом предлагаемой конструкции по давлению в диктующей точке питаемой сети позволяет функционально связать изменение рабочей характеристики насосного агрегата от величины избыточного напора.3. The method of controlling the pump of the proposed design by pressure at the dictating point of the supply network allows you to functionally relate the change in the operating characteristics of the pump unit from the value of the excess head.

4. Внешняя поверхность конструкции привода подвижных частей лопаток рабочего колеса имеет форму тела вращения, что способствует снижению шума, так как отсутствуют выступающие части, оказывающие воздействие на перекачиваемую жидкость между корпусом насоса и рабочим колесом, которые приводят к увеличению шума.4. The outer surface of the drive structure of the moving parts of the impeller vanes has the shape of a body of revolution, which helps to reduce noise, since there are no protruding parts that affect the pumped liquid between the pump housing and the impeller, which lead to an increase in noise.

Центробежный насос работает следующим образом.Centrifugal pump operates as follows.

В статическом положении в выключенном состоянии рабочее колесо и гидравлический привод заполнены перекачиваемой жидкостью и частота вращения рабочего колеса равна нулю. Гидростатическое давление в отводе 2 относительно зоны всасывания 1 одинаково. Лопатка состоит из двух частей, неподвижной 14 и подвижной 22, с возможностью изменения формы проточной части рабочего колеса путем смещения положения подвижной части 22 лопатки. За счет смещения подвижной части создается возможность изменения диаметра лопаточной части рабочего колеса в процессе работы, не выключая насос и не производя замену рабочего колеса, а только благодаря конструкции лопаток. Подвижная часть 22 лопатки способна смещаться к центру, она скользит по траектории, задаваемой своей формой по пазам 23, за счет усилия гидравлического привода 18, заключенного в корпусе гидропривода 15.In the static off position, the impeller and hydraulic drive are filled with pumped fluid and the impeller rotational speed is zero. The hydrostatic pressure in the outlet 2 relative to the suction zone 1 is the same. The blade consists of two parts, fixed 14 and movable 22, with the possibility of changing the shape of the flowing part of the impeller by shifting the position of the moving part 22 of the blade. Due to the displacement of the movable part, it becomes possible to change the diameter of the blade part of the impeller during operation without turning off the pump and without replacing the impeller, but only due to the design of the blades. The movable part 22 of the blade is able to move toward the center, it slides along a path defined by its shape along the grooves 23, due to the force of the hydraulic actuator 18 enclosed in the housing of the hydraulic actuator 15.

Вращающий момент на гидравлическом приводе 18 относительно корпуса гидропривода 15, жестко соединенного с приводным диском 11, возникает при изменении давления в замкнутых полостях 17, отверстиях 16 в корпусе гидравлического привода 15 и соответствующих им гидравлических контурах 8, гидравлически разделенных торцевыми уплотнениями 9 между корпусом гидропривода 15 и корпусом самого насоса.The torque on the hydraulic actuator 18 relative to the housing of the hydraulic actuator 15, rigidly connected to the drive disk 11, occurs when the pressure changes in the closed cavities 17, the holes 16 in the housing of the hydraulic actuator 15 and the corresponding hydraulic circuits 8, hydraulically separated by mechanical seals 9 between the hydraulic actuator housing 15 and the casing of the pump itself.

Напротив штифтов 21 подвижных частей лопаток 22 в приводном диске 11 и в гидроприводе 18 располагаются отверстия 20 и 19, взаимодействующие внутренними гранями с штифтами 21 при их взаимном угловом смещении гидропривода 18 относительно вала 10 и приводного диска 11, при этом отверстия 20 в приводном диске 11 повторяют траекторию смещения подвижной части лопатки 22. Взаимным наложением отверстия 19 и 20 фиксируют положение штифтов 21 и задают единственно возможное пространственное положение подвижных частей лопаток 22. В зависимости от изменения напора перекачиваемой жидкости в замкнутых полостях 17 между корпусом гидравлического привода 15 и гидравлическим приводом 18 происходит изменение углового положения последнего в корпусе 15, смещение штифтов 21 и, следовательно, изменение положения подвижных частей лопаток 22.Opposite the pins 21 of the moving parts of the blades 22 in the drive disk 11 and in the hydraulic actuator 18 are holes 20 and 19 that interact with the inner faces of the pins 21 when they are mutually angled by the hydraulic actuator 18 relative to the shaft 10 and the drive disk 11, while the holes 20 in the drive disk 11 repeat the trajectory of the displacement of the movable parts of the blades 22. Mutually overlay the holes 19 and 20 to fix the position of the pins 21 and set the only possible spatial position of the moving parts of the blades 22. Depending on the change in pressure the pumped liquid in the closed cavities 17 between the housing of the hydraulic actuator 15 and the hydraulic actuator 18 there is a change in the angular position of the latter in the housing 15, the displacement of the pins 21 and, consequently, a change in the position of the moving parts of the blades 22.

Обе части лопаток неподвижная 14 и подвижная 22 в целом составляют выпуклую кривую, при этом траектория движения подвижной части 22 повторяет контур очертания неподвижной части 14 в требуемом диапазоне регулирования, тогда как неподвижная часть имеет двойную кривизну для обеспечения максимальной эффективности работы.Both parts of the blades fixed 14 and moving 22 as a whole make up a convex curve, while the path of the moving part 22 follows the outline of the fixed part 14 in the desired control range, while the fixed part has double curvature to ensure maximum efficiency.

При включении насоса в работу и достижении числа оборотов рабочего колеса оборотам двигателя происходит процесс перекачивания жидкости из зоны всасывания 1 в подводе в зону нагнетания 2 в отвод. При возникновении избыточного давления в питаемой насосом сети, соответствующего непроизводительному режиму, датчик давления 7 с помощью блока управления 6 и гидрораспределителя 5 изменяет соотношение давлений перекачиваемой среды в гидролиниях 4, подключенных к отверстиям 3 в корпусе насоса для подачи перекачиваемой среды в замкнутые торцевыми уплотнениями 9 полости 8 между корпусом насоса и корпусом гидравлического привода 15. С помощью отверстий 16 происходит изменение давления в полостях 17 между корпусом гидравлического привода 15 и гидравлическим приводом 18, следствием чего является его угловое смещение, приводящее к смещению штифтов 21 в отверстиях 19 и 20 в крайнюю позицию, соответствующую положению подвижных частей лопаток 22 сдвинутых к центру оси вращения рабочего колеса, то есть, лопатка имеет наименьшую длину. Внешний диаметр рабочего колеса, таким образом, уменьшен.When the pump is turned on and the impeller rpm is reached, the engine is pumping liquid from the suction zone 1 in the inlet to the discharge zone 2 in the outlet. In the event of excess pressure in the network supplied by the pump, which corresponds to an unproductive mode, the pressure sensor 7, using the control unit 6 and the control valve 5, changes the pressure ratio of the pumped medium in the hydraulic lines 4 connected to the openings 3 in the pump housing to supply the pumped medium to the cavities closed by mechanical seals 9 8 between the pump housing and the hydraulic drive housing 15. Using the holes 16, the pressure in the cavities 17 changes between the hydraulic drive housing 15 and g dravlicheskim actuator 18, resulting in its angular displacement, leading to the displacement of the pins 21 in the holes 19 and 20 in the extreme position corresponding to position moving parts of the blades 22 are shifted to the center of the impeller rotation axis, i.e., has the smallest blade length. The outer diameter of the impeller is thus reduced.

При достижении требуемого напора в питаемой насосом сети, соответствующего оптимальной работе, по сигналу от датчика давления 7 блок управления 6 через гидрораспределитель 5 уравнивает давление в гидролиниях 4 и замкнутых полостях 8. Гидравлический привод 18 фиксирует положение штифтов 21 в требуемой позиции в отверстиях 19 и 20, соответствующей необходимой длине лопатки (14 и 22) и диаметру рабочего колеса, обеспечивая бесступенчатое регулирование в диапазоне возможного смещения подвижных частей лопаток 22.Upon reaching the required pressure in the network supplied by the pump, which corresponds to optimal operation, the signal from the pressure sensor 7 controls 6 through the valve 5 to equalize the pressure in the hydraulic lines 4 and the closed cavities 8. The hydraulic actuator 18 fixes the position of the pins 21 in the required position in the openings 19 and 20 corresponding to the required blade length (14 and 22) and the diameter of the impeller, providing stepless regulation in the range of possible displacement of the moving parts of the blades 22.

Таким образом, представленная конструкция рабочего колеса центробежного насоса и насос с таким рабочим колесом позволяет снизить величину избыточного напора и потребляемой мощности двигателя, в непроизводительных режимах с меньшими по сравнению с номинальной подачей перекачиваемой жидкости, сохранить номинальный КПД, без остановки насосного агрегата и замены рабочего колеса, пропорционально изменяющимся гидравлическим режимам.Thus, the presented design of the impeller of a centrifugal pump and a pump with such an impeller allows to reduce the amount of excess head and power consumption of the engine, in unproductive modes with less than the nominal flow of the pumped liquid, to maintain the nominal efficiency without stopping the pump unit and replacing the impeller proportionally to changing hydraulic modes.

Claims

A centrifugal pump comprising a housing, an impeller mounted in a housing on a drive shaft and including a drive and cover disks with vanes installed between them, consisting of fixed parts located on the inside of the impeller’s inner diameter and fixedly connected to the cover and drive disks, and movable parts located on the side of the outer diameter of the impeller, and the drive of the moving parts of the blades, including the drive housing, mounted on the drive disk of the impeller and having holes, parallel to the holes made in the drive disk, which are provided for passing pins through them connected to the moving parts of the blades, characterized in that the drive of the moving parts of the blades is made in the form of a hydraulic actuator, including a rotor connected with the possibility of angular displacement inside the closed cavities of the drive casing, connected with with pins, a pressure sensor installed in the pump discharge zone and connected to the control valve of the valve, connected by hydraulic lines to the suction and discharge zones suck and channels made in the pump and drive housings - to closed cavities.