RU2727275C1 - Рабочее колесо центробежного насоса - Google Patents
Рабочее колесо центробежного насоса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727275C1 RU2727275C1 RU2019134854A RU2019134854A RU2727275C1 RU 2727275 C1 RU2727275 C1 RU 2727275C1 RU 2019134854 A RU2019134854 A RU 2019134854A RU 2019134854 A RU2019134854 A RU 2019134854A RU 2727275 C1 RU2727275 C1 RU 2727275C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotation
- blades
- impeller
- blade
- axis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/18—Rotors
- F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
- F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
- F04D29/2272—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for influencing flow or boundary layer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
- F04D29/688—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for liquid pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в центробежных насосах. Рабочее колесо содержит равномерно распределенные по окружности лопасти (1) толщиной bи с идентичными скелетами профилей (2). Входные кромки (3) лопастей (1) расположены на расстоянии Rот оси вращения, а выходные кромки (4) - на расстоянии Rот оси вращения. Рабочие поверхности (5) образуют межлопастные каналы (6) длиной LНа поверхностях (5) выполнены полуцилиндрические вырезы (7) радиусом r=0,4b, расположенные с отступом от L=0,25Lот входной кромки (3) и интервалом Δ=4rпо всей длине Lмежлопастного канала (6). Размеры отступа Lи интервала Δ зависят от расхода, угловой скорости вращения, угла лопасти и напора насоса. Изобретение направлено на улучшение энергетических и кавитационных характеристик центробежного насоса, при этом имеет место повышение КПД, снижение потребляемой мощности и надкавитационного напора. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании центробежных насосов и предназначенного для перекачивания жидкости с расходом Q под напором Н при угловой скорости вращения рабочего колеса ω.
Известно рабочее колесо центробежного насоса, лопастная система которого содержит равномерно распределенные по окружности колеса лопасти, имеющие минимальную толщину (Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория расчет и конструирование. - М.: "Машиностроение", 1977). Профиль лопастей строится на скелетной линии - кривой, совпадающей с расчетной линией тока жидкости, построение которой выполняется по трем параметрам: углу входа, углу выхода и углу охвата.
Недостатком данного рабочего колеса являются высокие вихревые потери и, как следствие, узкая рабочая зона по подаче, за пределами которой КПД принимает низкие значения.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является реактивное рабочее колесо центробежного насоса (см. патент на изобретение RU 2613545, МПК F04D 29/22, опубл. 17.03.2017 г.), содержащее равномерно распределенные по окружности колеса лопасти с идентичными скелетами профилей, образующие между собой каналы с горлом, каналы образованы так, что средние их линии есть геометрическое место точек - центров окружностей с диаметрами Di, вписанных между скелетами соседних профилей на различных радиусах колеса, а внешние обводы каналов образованы кривыми, касательными к окружностям с диаметрами di, меньшими диаметров Di, концентричным окружностям, вписанным между скелетами профилей, причем диаметры di на любом i-м радиусе рабочего колеса определяются зависимостью di=(D1-s)⋅k+(Di-s)⋅(1-k), где Dl есть диаметр Di в горле канала, s есть толщина входной кромки профиля лопасти, а константа k идентична для всех каналов колеса и имеет значение в диапазоне от 0,3 до 0,5.
Недостатками известного технического решения являются повышенные энергетические потери, надкавитационный напор NPSH3 центробежного насоса и низкая производительность.
Технической задачей изобретения является улучшение энергетических и кавитационных характеристик центробежного насоса.
Техническим результатом изобретения является повышение КПД, пониженная потребляемая мощность и надкавитационный напор.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном рабочем колесе центробежного насоса, содержащем равномерно распределенные по окружности лопасти с идентичными скелетами профилей, входными и выходными кромками, рабочими поверхностями, образующими межлопастные каналы с площадью проходного сечения Fк и длиной Lк, на рабочих поверхностях лопастей с толщиной bл выполнены полуцилиндрические вырезы радиусом rвыр, которые расположены с отступом L0 от входной кромки и интервалом Δ по всей длине Lк межлопастного канала, при этом толщина лопастей bл, радиус вырезов rвыр, отступ L0 от входной кромки и интервал Δ между ними выбраны из условий rвыр=0,4bл, L0=0,25LK и Δ=4rвыр соответственно, где Q - расход жидкости, ω - угловая скорость вращения рабочего колеса, β' - угол лопасти в каждой точке рабочей поверхности лопасти, расположенной от оси вращения на расстоянии R, Vu - кинематический параметр, определенный из условия Н - напор насоса, а k - константа.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пример рабочего колеса на виде спереди, на фиг. 2 представлен пример рабочего колеса в изометрии, на фиг. 3 приведена иллюстрация к принципу действия эффекта Магнуса в рабочем колесе, на фиг. 4 представлен выносной вид к иллюстрации принципа действия эффекта Магнуса в рабочем колесе, содержащий фрагмент лопасти с полуцилиндрическим вырезом.
Рабочее колесо центробежного насоса, содержит равномерно распределенные по окружности лопасти 1 толщиной bл и с идентичными скелетами профилей 2, лопасти 1 имеют входные кромки 3, расположенные на расстоянии Rвх от оси вращения, выходные кромки 4, расположенные на расстоянии Rвых от оси вращения, рабочие поверхности 5, образующие межлопастные каналы 6 с площадью проходного сечения Fк и длиной Lк, и полуцилиндрические вырезы 7 радиусом rвыр=0,4bл, расположенные с отступом от L0=0,25Lк от входной кромки 3 и интервалом Δ=4rвыр по всей длине Lк межлопастного канала 6, создающие локальные вихри 8.
Рабочее колесо центробежного насоса работает следующим образом.
При вращении рабочего колеса в полуцилиндрических вырезах 7 формируются локальные вихри 8, приведенные на иллюстрациях к принципу действия эффекта Магнуса, полученных по результатам численного моделирования течения в рабочем колесе. При обтекании вихрей 8 потоком возникает подъемная сила Fм, обусловленная эффектом Магнуса, согласно которому при обтекании вращающегося тела возникает поперечная сила, направленная от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают. Сила Fм создает момент Мм имеющий направление противоположное моменту сопротивления Мс, согласно (1) представляющему сумму гидравлического момента на лопастях 1 рабочего колеса Мг, момента сопротивления в подшипниках Мп и момента сопротивления в уплотнениях Му. Таким образом крутящий момент Мкр на валу колеса с полуцилиндрическими вырезами 7 в лопастях 1, определяемый уравнением (2), оказывается сниженным на величину Мм по сравнению с аналогичным колесом без полуцилиндрических вырезов 7.
Поскольку локальные вихри 8 остаются на периферии и практически не затрагивают ядро потока, гидравлические потери и напор Н практически не отличаются у насоса с полуцилиндрическими вырезами 7 в лопастях 1 рабочего колеса и без них.
Как можно увидеть из уравнений (3) и (4), отражающих зависимость потребляемой мощности Nзатр и КПД η от Мм, Nзатр в центробежном насосе с лопастями 1 с полуцилиндрическими вырезами 7 оказывается ниже, а КПД η, чем в центробежном насосе с аналогичным колесом без полуцилиндрических вырезов 7.
где ω - угловая скорость вращения рабочего колеса.
где ρ - плотность перекачиваемой насосом жидкости;
g - ускорение свободного падения.
Величина полуцилиндрических вырезов 7 при этом определена из условия rвыр=0,4bл обеспечения требуемых прочностных характеристик лопастей 1 при максимальном моменте Мм, а отступ L0 от входной кромки 3 и интервал Δ расположения вырезов 7 из условий L0=0,25Lк и Δ=4rвыр стабилизации потока в межлопастных каналах 6 за входной кромкой 3 и локальными вихрями 8, расположенными в каждом из вырезов 7.
Толщина bл лопастей 1 выбрана из условия (5) обеспечения напора Н при перекачивании жидкости с расходом Q и угловой скоростью вращения ω при минимальных затратах энергии на привод насоса. При этом при обтекании лопастей 1 имеют место снижение надкавитационного напора NPSH3 и повышение КПД η.
где β' - угол лопасти в каждой точке рабочей поверхности 5 лопасти 1, расположенной от оси вращения на расстоянии R;
k - константа.
Использование изобретения позволяет улучшить энергетические и кавитационные характеристики центробежного насоса при этом имеет место повышение КПД, снижение потребляемой мощности и надкавитационного напора.
Claims (1)
- Рабочее колесо центробежного насоса, содержащее равномерно распределенные по окружности лопасти с идентичными скелетами профилей, входными кромками, выходными кромками, расположенными на расстоянии Rвых от оси вращения, рабочими поверхностями, образующими межлопастные каналы с площадью проходного сечения FK и длиной LK, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях лопастей толщиной bЛ выполнены полуцилиндрические вырезы радиусом rвыр, которые расположены с отступом L0 от входной кромки и интервалом Δ по всей длине LK межлопастного канала, при этом толщина лопастей bЛ, радиус вырезов rвыр, отступ L0 от входной кромки и интервал Δ между ними выбраны из условий rвыр=0,4bЛ, L0=0,25LK и Δ=4rвыр соответственно, где Q - расход жидкости, ω - угловая скорость вращения рабочего колеса, β' - угол лопасти в каждой точке рабочей поверхности лопасти, расположенной от оси вращения на расстоянии R, Vu - кинематический параметр, определенный из условия Н - напор насоса, а k - константа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019134854A RU2727275C1 (ru) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Рабочее колесо центробежного насоса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019134854A RU2727275C1 (ru) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Рабочее колесо центробежного насоса |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2727275C1 true RU2727275C1 (ru) | 2020-07-21 |
Family
ID=71741088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019134854A RU2727275C1 (ru) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Рабочее колесо центробежного насоса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2727275C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2613545C1 (ru) * | 2015-12-02 | 2017-03-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Реактивное рабочее колесо центробежного насоса |
US20170218979A1 (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-03 | Hanwha Techwin Co., Ltd. | Fluid machine |
RU2651911C1 (ru) * | 2017-08-15 | 2018-04-24 | Алексей Юрьевич Криштафович | Центробежный насос |
RU2651912C1 (ru) * | 2017-08-15 | 2018-04-24 | Алексей Юрьевич Криштафович | Центробежный насос |
US20180128281A1 (en) * | 2015-05-04 | 2018-05-10 | Ebara Corporation | Impeller assembly for centrifugal pumps |
-
2019
- 2019-10-30 RU RU2019134854A patent/RU2727275C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180128281A1 (en) * | 2015-05-04 | 2018-05-10 | Ebara Corporation | Impeller assembly for centrifugal pumps |
RU2613545C1 (ru) * | 2015-12-02 | 2017-03-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Реактивное рабочее колесо центробежного насоса |
US20170218979A1 (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-03 | Hanwha Techwin Co., Ltd. | Fluid machine |
RU2651911C1 (ru) * | 2017-08-15 | 2018-04-24 | Алексей Юрьевич Криштафович | Центробежный насос |
RU2651912C1 (ru) * | 2017-08-15 | 2018-04-24 | Алексей Юрьевич Криштафович | Центробежный насос |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0677148B1 (en) | Pump impeller and centrifugal slurry pump incorporating same | |
MX2010013007A (es) | Mejoras relacionadas a rotores de bombas centrifugas. | |
CN107050542B (zh) | 一种防血细胞损坏的微型离心血液泵及其循环供血方法 | |
US9822645B2 (en) | Group of blade rows | |
GB2342691A (en) | Multiphase turbo machine with improved phase mixing | |
Simpson et al. | Design of propeller turbines for pico hydro | |
RU2727275C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса | |
US20060090936A1 (en) | Methods for making a turbodrill | |
RU2317225C2 (ru) | Судовой движитель (винт) | |
CN110529426B (zh) | 一种高速泵用开式叶轮结构 | |
RU2677299C1 (ru) | Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса | |
Kochevsky et al. | Simulation of flow inside an axial-flow pump with adjustable guide vanes | |
RU2422670C1 (ru) | Лопаточный аппарат рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины | |
RU2692941C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса для газожидкостных сред | |
JP2017020432A (ja) | ポンプ用羽根車及びこれを備えたポンプ | |
NL1019035C1 (nl) | Pompwaaier met verminderde schoepinlaatslijtage. | |
RU2532870C1 (ru) | Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа | |
RU2680777C1 (ru) | Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса | |
RU2676168C1 (ru) | Направляющий аппарат центробежного многоступенчатого насоса | |
RU2688873C1 (ru) | Ступень центробежного насоса | |
Zhang et al. | Blade thickness effect on impeller slip factor | |
Honda et al. | Numerical investigation on performance of contra-rotating axial flow pump with different rear rotor design | |
RU2802111C1 (ru) | Рабочее колесо насоса-турбины со сферическими биомиметическими наростами | |
RU2615566C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного компрессора | |
RU2613545C1 (ru) | Реактивное рабочее колесо центробежного насоса |