RU2731552C1 - Vane pump - Google Patents
Vane pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731552C1 RU2731552C1 RU2019108719A RU2019108719A RU2731552C1 RU 2731552 C1 RU2731552 C1 RU 2731552C1 RU 2019108719 A RU2019108719 A RU 2019108719A RU 2019108719 A RU2019108719 A RU 2019108719A RU 2731552 C1 RU2731552 C1 RU 2731552C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- inlet
- impeller
- annular cavity
- seal
- 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
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
- F04D29/165—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps
- F04D29/167—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel
-
- 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
- F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing 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
Description
Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в насосах общего назначения и насосах авиационных и жидкостных ракетных двигателей.The invention relates to the field of pumping and can be used in general-purpose pumps and pumps of aircraft and liquid-propellant rocket engines.
В различных отраслях промышленности находят применение лопаточные (лопастные) центробежные и шнекоцентробежные насосы, в которых используются бесконтактные уплотнения рабочих колес. Одной из особенностей применения таких насосов являются утечки рабочей жидкости через переднее бесконтактное уплотнение рабочего колеса насоса, влияющие на коэффициент полезного действия и кавитационные характеристики насоса. Особенно этот вопрос актуален для насосов, прикачивающих криогенные жидкости.In various industries, vane (vane) centrifugal and screw centrifugal pumps are used, in which contactless impeller seals are used. One of the features of the application of such pumps is the leakage of working fluid through the front contactless seal of the pump impeller, which affects the efficiency and cavitation characteristics of the pump. This issue is especially relevant for pumps pumping cryogenic liquids.
Известна конструкция шнекоцентробежного насоса, состоящего из корпуса, рабочего колеса, шнека, уплотнения (Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» Г.Г. Гахун, В.И. Баулин, В.А. Володин и др.; Под общ. ред. Г.Г. Гахуна. - М.: Машиностроение, 1989. С. 211, рис. 10.12. Овсянников Б.В., Чебаевский В.Ф. и др. Высокооборотные лопаточные насосы. - М. Машиностроение, 1975. С. 203, рис. 3.43)The known design of a screw centrifugal pump, consisting of a housing, an impeller, a screw, a seal (Construction and design of liquid-propellant rocket engines: A textbook for university students specializing in "Aircraft engines and power plants" GG Gakhun, VI Baulin, V. A. Volodin and others; Under the general editorship of G.G. Gakhun. - M .: Mashinostroenie, 1989. P. 211, Fig. 10.12. Ovsyannikov B.V., Chebaevsky V.F. and others. High-speed scapular pumps. - M. Mashinostroenie, 1975. S. 203, Fig. 3.43)
Недостатком такой конструкции является то, что отвод утечек на вход центробежного рабочего колеса искажает поле скоростей на входе в периферийную часть входных кромок колеса, которые наиболее склонны к развитию кавитационных явлений. В случае использования в насосе шнекоцентробежного рабочего колеса утечка в выходную часть шнека нарушает течение жидкости не только на входе в центробежное колесо, но и в шнеке, что ухудшает кавитационные характеристики и центробежного колеса и шнека.The disadvantage of this design is that drainage of leaks to the inlet of the centrifugal impeller distorts the velocity field at the inlet to the peripheral part of the input edges of the impeller, which are most prone to the development of cavitation phenomena. In the case of using a screw centrifugal impeller in the pump, leakage into the outlet of the screw disrupts the flow of liquid not only at the inlet to the centrifugal wheel, but also in the screw, which worsens the cavitation characteristics of both the centrifugal wheel and the screw.
Известен вариант конструкции лопаточного насоса, содержащие корпус, подвод насоса, рабочее колесо насоса с покрывным диском, бесконтактное уплотнение, расположенное на покрывном диске, направленные на минимизацию влияния указанных утечек на напорную и кавитационную характеристики. (Патент РФ 2380575. Шнекоцентробежный насос, опубликовано 27.01.2010 Бюл. №3).A known variant of the design of a vane pump, containing a housing, a pump inlet, a pump impeller with a cover disk, a contactless seal located on the cover disk, aimed at minimizing the effect of these leaks on the pressure head and cavitation characteristics. (RF patent 2380575. Screw centrifugal pump, published on January 27, 2010 Bull. No. 3).
Недостатками такой конструкции являются:The disadvantages of this design are:
- увеличение диаметра уплотнения из-за расположения двух уплотнений покрывного диска друг над другом приводит к увеличению утечек через уплотнение и, как следствие, снижению его КПД и ухудшению кавитационных характеристик;- an increase in the diameter of the seal due to the location of the two seals of the covering disk one above the other leads to an increase in leakage through the seal and, as a consequence, a decrease in its efficiency and deterioration of cavitation characteristics;
- наличие двух уплотнений, расположенных на покрывном диске, увеличивает длину и массу уплотнительного пояска, что для высокооборотного ротора может привести к ухудшению его динамических характеристик;- the presence of two seals located on the cover disk increases the length and mass of the sealing band, which for a high-speed rotor can lead to a deterioration in its dynamic characteristics;
- сочетание зазоров в двух близкорасположенных уплотнениях может привести к возникновению динамической неустойчивости ротора из-за сочетания зазоров и гидравлического сопротивления в уплотнениях (эффект Ломакина).- a combination of gaps in two closely spaced seals can lead to dynamic instability of the rotor due to a combination of gaps and hydraulic resistance in the seals (Lomakin effect).
Известен вариант конструкции лопаточного насоса, содержащие корпус, подвод насоса, рабочее колесо насоса с покрывным диском, бесконтактное уплотнение, расположенное на покрывном диске, направленные на минимизацию влияния указанных утечек на напорную и кавитационную характеристики, взятый за прототип.(Патент РФ 2534334. Шнекоцентробежный насос, опубликовано 27.11.2014 Бюл. №33 - прототип).A known variant of the design of a vane pump, containing a housing, a pump inlet, a pump impeller with a cover disk, a contactless seal located on the cover disk, aimed at minimizing the influence of these leaks on the pressure head and cavitation characteristics, taken as a prototype. (RF Patent 2534334. Auger centrifugal pump , published on November 27, 2014 Bul. No. 33 - prototype).
Недостатками такой конструкции являются:The disadvantages of this design are:
- увеличение длины уплотнительного пояска приводит к смещению зоны ввода утечек после уплотнения, расположенного на покрывном диске к входу в рабочее колесо (шнек), что ухудшает кавитационные характеристики рабочего колеса и всего насоса;- an increase in the length of the sealing band leads to a displacement of the leakage injection zone after the seal, located on the cover disk to the inlet to the impeller (auger), which worsens the cavitation characteristics of the impeller and the entire pump;
- местный ввод утечки на вход насоса создает несимметричное поле температуры и скорости потока на входе в рабочее колесо, что приводит к ухудшению кавитационных качеств насоса.- local injection of a leak at the pump inlet creates an asymmetric field of temperature and flow rate at the inlet to the impeller, which leads to a deterioration in the pump's cavitation qualities.
- при работе насоса на криогенных компонентах, особенно на водороде, требуется надежная теплозащита трубопровода отвода утечек на вход в насос для исключения поступления в насос паров жидкости, ухудшающих антикавитационные качества насоса;- when the pump operates on cryogenic components, especially on hydrogen, reliable thermal protection of the leakage pipeline to the pump inlet is required to prevent liquid vapors from entering the pump, which worsen the anti-cavitation qualities of the pump;
- наличие трубопровода отвода утечек на вход в насос усложняет конструкцию и увеличивает массу насоса, снижает надежность при его работе в составе двигателя из-за возможности разрушения трубопроводов от действия вибрационных нагрузок,- the presence of a pipeline for diverting leaks to the pump inlet complicates the design and increases the mass of the pump, reduces its reliability when operating as part of an engine due to the possibility of pipeline destruction due to vibration loads,
- наличие двух уплотнений, расположенных на покрывном диске, увеличивает длину и массу уплотнительного пояска, что для высокооборотного ротора может привести к ухудшению его динамических характеристик;- the presence of two seals located on the cover disk increases the length and mass of the sealing band, which for a high-speed rotor can lead to a deterioration in its dynamic characteristics;
- сочетания зазоров в двух близкорасположенных уплотнениях может привести к возникновению динамической неустойчивости ротора из-за сочетания зазоров и гидравлического сопротивления в уплотнениях (эффект Ломакина).- the combination of clearances in two closely spaced seals can lead to dynamic instability of the rotor due to the combination of clearances and hydraulic resistance in the seals (Lomakin effect).
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков лопаточного насоса, повышение его надежности и упрощение конструкции.The objective of the present invention is to eliminate the indicated disadvantages of the vane pump, increase its reliability and simplify the design.
Технический результат достигается тем, что в лопаточном насосе, содержащем корпус, подвод насоса, рабочее колесо насоса с покрывным диском, бесконтактное уплотнение, расположенное на покрывном диске, кольцевую полость на выходе из уплотнения, при этом кольцевая полость соединена с подводом перепускными каналами, выполненными в подводе, согласно изобретению кольцевая полость, выполнена со стороны подвода, непосредственно в его теле. Перепускные каналы могут быть выполнены расширяющимися в сторону подвода насоса. Площадь кольцевой полости может быть выполнена больше площади проходного сечения бесконтактного уплотнения. Площадь перепускных отверстий каналов может быть выполнена больше площади проходного сечения бесконтактного уплотнения. Площадь кольцевой полости и площадь перепускных каналов могут быть выполнены больше площади проходного сечения бесконтактного уплотнения.The technical result is achieved by the fact that in a vane pump containing a housing, a pump inlet, a pump impeller with a cover disk, a contactless seal located on the cover disk, an annular cavity at the outlet of the seal, while the annular cavity is connected to the supply by bypass channels made in inlet, according to the invention, an annular cavity is made from the inlet side, directly in its body. The bypass channels can be made widening towards the pump inlet. The area of the annular cavity can be made larger than the flow area of the contactless seal. The area of the bypass openings of the channels can be made larger than the flow area of the contactless seal. The area of the annular cavity and the area of the bypass channels can be made larger than the flow area of the contactless seal.
Лопаточный насос представлен чертежами:The vane pump is represented by drawings:
на фиг.1 изображен лопаточный насос с радиальным подводом; figure 1 shows a vane pump with a radial supply;
на фиг. 2 – узел А на фиг.1; in fig. 2 - node A in figure 1;
на фиг. 3 – лопаточный насос с осевым подводом, где:in fig. 3 - vane pump with axial supply, where:
1 - корпус;1 - case;
2 - подвод насоса;2 - pump inlet;
3 - отвод насоса;3 - pump outlet;
4 - рабочее колесо насоса;4 - pump impeller;
5 - крыльчатка;5 - impeller;
6 - шнек;6 - auger;
7 - покрывной диск;7 - cover disc;
8 - бесконтактное уплотнение;8 - non-contact seal;
9 - кольцевая полость;9 - annular cavity;
10 - перепускные каналы.10 - bypass channels.
Лопаточный насос состоит из корпуса 1 с радиальным подводом 2 (фиг.1-2) или осевым подводом 2 (фиг.3) и отводом 3, рабочего колеса 4 насоса. В варианте шнекоцентробежного насоса рабочее колесо 4 состоит из крыльчатки 5 и шнека 6. В варианте центробежного насоса рабочее колесо 4 состоит только из крыльчатки 5. Рабочее колесо 4 насоса выполнено с покрывным диском 7. На покрывном диске 7 рабочего колеса 4 расположено бесконтактное уплотнение 8, на выходе из которого, со стороны подвода 2 насоса, выполнена кольцевая полость 9, причем полость 9 выполнена непосредственно в теле подвода 2. Перепускные каналы 10 соединяют кольцевую полость 9 с подводом 2 насоса. Кольцевая полость 9 выполнена с площадью поперечного сечения, превышающей площадь проходного сечения бесконтактного уплотнения 8. Перепускные отверстия 10 выполнены с площадью, превышающей площадь проходного сечения бесконтактного уплотнения 8. Перепускные каналы 10 выполнены расширяющимися в сторону подвода 2 насоса.The vane pump consists of a
При работе лопаточного насоса (фиг. 1-3) рабочее тело (жидкость) поступает из подвода 2 на вход в рабочее колесо 4. В варианте шнекоцентробежного насоса жидкость поступает сначала в шнек 6, а затем в крыльчатку 5. В варианте центробежного насоса жидкость поступает непосредственно в крыльчатку 5. Из рабочего колеса 4 насоса жидкость поступает в отвод 3, выполненный в корпусе 1, а часть жидкости через бесконтактное уплотнение 8, расположенное на покрывном диске 7, под действием перепада давления поступает в кольцевую полость 9, выполненную со стороны подвода 2, непосредственно в его теле, и через перепускные каналы 10 отводится в подвод 2 насоса, при этом отвод жидкости производится либо на удалении от рабочего колеса 4, а при наличии шнека 5 либо на удалении от него, либо в части подвода 2 насоса, примыкающей к периферийной части шнека 5. Отвод жидкости из кольцевой полости 9 через перепускные каналы 10 в подвод 2 насоса на удалении от рабочего колеса 4 минимизирует или исключает влияние утечек жидкости через бесконтактное уплотнение 8 на течение в проточной части рабочего колеса 4 насоса, что повышает антикавитационные качества насоса.When the vane pump is operating (Fig. 1-3), the working fluid (liquid) comes from
Превышение площади кольцевой полости 9 в поперечном сечении над площадью проходного сечения бесконтактного уплотнения 8 обеспечивает исключение возникновения динамической неустойчивости потока (эффекта Ломакина), что благоприятно сказывается на динамических характеристиках ротора насоса.The excess of the area of the
Превышение площади сечения перепускных каналов 10 над площадью проходного сечения бесконтактного уплотнения 8 при определенном сочетании площадей проходного сечения бесконтактного уплотнения 8, поперечного сечения кольцевой полости 9 и перепускных каналов 10, обеспечивает полное исключение утечек из бесконтактного уплотнения 8 на вход в рабочее колесо насоса 4. Это обеспечивает высокие антикавитационные качества насоса за счет исключения влияния утечек через бесконтактное уплотнение 8 на течение жидкости в проточной части рабочего колеса насоса 4 и в подводе 2 насоса. Так как сброс утечки на вход насоса производится через каналы 10, выполненные непосредственно в корпусе, ее ввод в поток равномерен и оказывает минимальное влияние на кавитационные характеристики насоса, выполнение каналов 10 непосредственно в корпусе насоса не требует их дополнительной теплоизоляции при использовании криогенного рабочего тела.The excess of the cross-sectional area of the
Расширяющиеся в сторону подвода 2 насоса перепускные каналы 10 обеспечивают низкую скорость жидкости на входе в проточную часть подвода 2 и минимальные потери давления в подводе из-за воздействия жидкости, вытекающей из перепускных каналов 10.The
Экспериментальные исследования показали, что благодаря предлагаемому изобретению значительно улучшаются антикавитационные качества лопаточных насосов, особенно малоразмерных.Experimental studies have shown that thanks to the proposed invention, the anti-cavitation qualities of vane pumps, especially small-sized ones, are significantly improved.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108719A RU2731552C1 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Vane pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108719A RU2731552C1 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Vane pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2731552C1 true RU2731552C1 (en) | 2020-09-04 |
Family
ID=72421684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019108719A RU2731552C1 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Vane pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2731552C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2101960A (en) * | 1935-02-11 | 1937-12-14 | Sjostrom Erik Albert Alexander | Centrifugal pump |
US4037985A (en) * | 1976-05-20 | 1977-07-26 | Worthington Pump, Inc. | Flushing liquid system for the wearing ring in centrifugal pumps and the wearing ring assembly and wearing ring for use therein |
JPS54115402A (en) * | 1978-03-01 | 1979-09-08 | Hitachi Ltd | Sealing device |
RU2246041C1 (en) * | 2003-06-03 | 2005-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро химического машиностроения" | Centrifugal screw pump |
RU2380575C2 (en) * | 2008-03-12 | 2010-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им.М.В.Хруничева") | Auger centrifugal pump |
RU2534334C1 (en) * | 2013-07-04 | 2014-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Auger wheel pump |
-
2019
- 2019-03-26 RU RU2019108719A patent/RU2731552C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2101960A (en) * | 1935-02-11 | 1937-12-14 | Sjostrom Erik Albert Alexander | Centrifugal pump |
US4037985A (en) * | 1976-05-20 | 1977-07-26 | Worthington Pump, Inc. | Flushing liquid system for the wearing ring in centrifugal pumps and the wearing ring assembly and wearing ring for use therein |
JPS54115402A (en) * | 1978-03-01 | 1979-09-08 | Hitachi Ltd | Sealing device |
RU2246041C1 (en) * | 2003-06-03 | 2005-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро химического машиностроения" | Centrifugal screw pump |
RU2380575C2 (en) * | 2008-03-12 | 2010-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им.М.В.Хруничева") | Auger centrifugal pump |
RU2534334C1 (en) * | 2013-07-04 | 2014-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Auger wheel pump |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Высокооборотные лопаточные насосы. Под ред. Б.В. Овсянникова и В.Ф. Чебаевского, Москва, Машиностроение, 1975, с. 202-206, рис. 3.43, схема. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5224713A (en) | Labyrinth seal with recirculating means for reducing or eliminating parasitic leakage through the seal | |
GB1085418A (en) | Centrifugal pumps | |
GB1339986A (en) | Multistage centrifugal pumps | |
KR910003274A (en) | Turbomachines with return channels for seal fluid | |
KR920018356A (en) | Impeller ring seal | |
RU2731552C1 (en) | Vane pump | |
RU2656098C1 (en) | Groove seal of a pump impeller | |
KR940021938A (en) | West nose pump | |
EP3156654B1 (en) | Centrifugal pump for conveying a highly viscous fluid | |
EP3156655B1 (en) | Pump for conveying a highly viscous fluid | |
RU2730566C1 (en) | Lpre booster turbopump unit (embodiments) | |
RU2380575C2 (en) | Auger centrifugal pump | |
RU2534334C1 (en) | Auger wheel pump | |
RU2299344C1 (en) | Device for separation of the pump and the turbine of the booster turbo-pump aggregate of the liquid propellant rocket engine | |
RU2246041C1 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2614299C2 (en) | Centrifugal screw pump | |
RU2550564C2 (en) | Centrifugal pump | |
SU901644A1 (en) | Centrifugal pump | |
RU2659692C2 (en) | Continuous action vortex pump | |
RU2103555C1 (en) | Multiply stage centrifugal pump | |
RU2567526C1 (en) | Axial-flow pump | |
SU953272A1 (en) | Pump shaft hydrodynamic seal | |
RU2572468C2 (en) | Sealing of shaft of turbine pump unit (versions) | |
SU954628A1 (en) | Centrifugal pump | |
RU2118715C1 (en) | Pump rotor axial load relief device |