SK288597B6 - Dvojstupňové čerpadlo - Google Patents

Abstract

Dvojstupňové čerpadlo sa skladá zo sústavy kanálov (4) prvého stupňa a sústavy kanálov (5) druhého stupňa striedavo usporiadaných na obežnom kolese (1). Kanály (4) prvého stupňa majú axiálne nasávacie vstupy (6) v oblasti osi rotácie obežného kolesa (1) a kanály (5) druhého stupňa majú radiálne výtlačné výstupy (7) do špirály (2) na odvádzanie kvapaliny. Za obežným kolesom (1) je umiestnený prevádzač (3), do ktorého vstupu ústia axiálne výstupy (8) kanálov (4) prvého stupňa v oblasti obvodu obežného kolesa (1). Výstup z prevádzača (3) vyúsťuje do axiálnych vstupov (9) kanálov (5) druhého stupňa v oblasti osi rotácie obežného kolesa (1).

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka konštrukcie dvojstupňového čerpadla na čerpanie tekutín s nízkymi prietokmi a vysokými tlakmi. Vynález spadá do oblasti strojárstva a hydraulických strojov.

Doterajší stav techniky

Čerpadlá sú stroje, v ktorých dochádza k transformácii mechanickej energie privedenej na hriadeľ na mechanickú energiu kvapaliny. Mechanická energia kvapaliny pripadajúca na jednotku jej hmotnosti je špecifická energia. Pri hydrodynamických čerpadlách je možnosť zvýšenia špecifickej energie obmedzená princípom práce. Preto sa takéto čerpadlá v prípade potreby konštrukčne koncipujú ako viacstupňové, kde celková špecifická energia je súčtom príspevkov jednotlivých stupňov. Súčasný stav techniky možno konštrukčne charakterizovať dvojstupňovým čerpadlom, kde každý stupeň má jedno obežné koleso. Kvapalina, ktorá prejde obežným kolesom prvého stupňa, je prevádzačom privedená na vstup obežného kolesa druhého stupňa. Za druhým stupňom je špirála, ktorá odvádza kvapalinu do potrubia. S počtom stupňov viacstupňového čerpadla sa zväčšuje zastavaný objem čerpadla, jeho hmotnosť a nároky na údržbu.

Na účely zníženia hmotnosti čerpadla a zmenšenia zastavaného objemu sa naskytla možnosť riešiť tento problém technickými prostriedkami, ktoré sú schopné zabezpečiť tieto požiadavky.

Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisovaná konštrukcia dvojstupňového čerpadla podľa tohto vynálezu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky sú v podstatnej miere odstránené konštrukciou dvojstupňového čerpadla podľa tohto vynálezu. Podstata konštrukcie dvojstupňového čerpadla spočíva v tom, že sa skladá zo sústavy kanálov prvého stupňa a sústavy kanálov druhého stupňa striedavo usporiadaných na obežnomkolese. To znamená, že obežné koleso obsahuje párny počet kanálov prvého stupňa a párny počet kanálov druhého stupňa. Kanály prvého a druhého stupňa môžu byť rôzne tvarované, môžu mať aj najjednoduchší valcový tvar a sú radiálne, čo však nie je podmienkou. Kanály prvého a druhého stupňa sú prepojené tak, že polovica z nich pracuje v prvom stupni a polovica z nich pracuje v druhom stupni. To však neprekáža, naopak navrhované riešenie rozširuje oblasť použitia hydrodynamických čerpadiel, pretože pri nich je problém dosiahnuť nízke špecifické otáčky (to znamená malý prietok pri vysokom tlaku). Keďže ide o hydrodynamické čerpadlo s nízkymi špecifickými otáčkami, neprekáža ani jednoduchý tvar kanálov (nutný z dôvodu technológie výroby), pretože je všeobecne známe, že čím nižšie sú špecifické otáčky, tým menej vplýva tvar kanálov na účinnosť. V konštrukcii čerpadla sa to prejavuje tak, že kanály prvého stupňa majú axiálne nasávacie vstupy v oblasti osi rotácie obežného kolesa. Nie je však podmienkou, aby nasávacie vstupy kanálov prvého stupňa boli axiálne. Jednotlivé axiálne nasávacie vstupy kanálov prvého stupňa môžu byť združené do jedného spoločného axiálneho nasávacieho vstupu nakanály prvého stupňa. Kanály druhého stupňa majú radiálne výtlačné výstupy do špirály na odvádzanie kvapaliny. Nie je však podmienkou, aby výtlačné výstupy kanálov druhého stupňa boli radiálne. Za obežným kolesom je umiestnený prevádzač, do ktorého vstupu ústia axiálne výstupy kanálov prvého stupňav oblasti obvodu obežného kolesa. Nie je vš ak podmienkou, aby výstupy kanálov prvého stupňa boli axiálne. Prevádzač je statorová časť čerpadla obsahujúca lopatky, ktoré privedú kvapalinu k nasávaniu druhého stupňa. Prechodom cez prevádzač sa zníži obvodová zložka rýchlosti na nulu. Výstup z prevádzača vyúsťuje do axiálnych vstupov kanálov druhého stupňa v oblasti osi rotácie obežného kolesa. Nie je však podmienkou, aby vstupy kanálov druhého stupňa boli axiálne.

Výhody konštrukcie dvojstupňového čerpadla podľa vynálezu sú zjavné z účinkov, ktofymi sa prejavujú navonok Vo všeobecnosti možno konštatovať, že ide o hydrodynamické čerpadlo, kde časť kanálov toho istého obežného kolesa pracuje v prvom stupni a časť kanálov toho istého obežného kolesa pracuje v druhom stupni. Takéto konštrukčné riešenie umožňuje použitie hydrodynamického čerpadla pri malých prietokoch a vysokých tlakoch. Oproti klasickému riešeniu čerpadla s dvomi obežnými kolesami má výhody v jednoduchosti konštrukcie, v nižšom počte pohyblivých častí (iba jedno obežné koleso), v nízkej hmotnosti a v malých rozmeroch. Uvedené výhody vyplývajú z toho, že ide o dvojstupňové čerpadlo, pričom obsahuje len jedno obežné koleso. Táto skutočnosť následne znižuje náklady na výrobu ako aj údržbu počas prevádzky.

Dvojstupňové čerpadlo podľa tohto vynálezu má okrem iného aj pomerne dobrú priechodnosť tuhých častíc, takže je schopné čerpať aj zmesi kvapalina - tuhé častice. Využiteľné je aj na čerpanie kvapaliny v obrábacích strojoch,kde sazužitkujú všetky vymenované výhody.

S K 288597 B6

Prehľad obrázkov na výkresoch

Konštrukcia dvojstupňového čerpadla podľa vynálezu bude bližšie objasnená na výkresoch, kde na obrázku 1 je v bočnom detailnom reze názorne zobrazená schéma prúdenia kvapaliny od vstupu cez obežné koleso až na výstup dvojstupňového čerpadla. Na obrázku 2 je v bočnom pohľade znázornená kompletná konštrukcia dvojstupňového čerpadla. Na obrázku 3 je v čelnom pohľade znázornená kompletná konštrukcia dvojstupňového čerpadla.

Príkladý uskutočnenia vynálezu

Jednotlivé uskutočnenia podľa vynálezu sú predstavované nailustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci poznajúci stav techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov.

Odborníkom poznajúcim stav techniky nemôže robiť problém optimálne navrhnutie konštrukcie a výber jeho prvkov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.

Príklad

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná konštrukcia dvojstupňového čerpadla, ako je znázornené na obrázkoch 2 a 3. Dvojstupňové čerpadlo sa skladá zo sústavy kanálov 4 prvého stupňa a sústavy kanálov 5 druhého stupňa striedavo usporiadaných na obežnomkolese T Kanály 4 prvého stupňa majú axiálne nasávacie vstupy 6 v oblasti osi rotácie obežného kolesa k Kanály 5 druhého stupňa majú radiálne výtlačné výstupy 7 do špirály 2 na odvádzanie kvapaliny. Za obežným kolesom j, je umiestnený prevádzač 3, do ktorého vstupu ústia axiálne výstupy 8 kanálov 4 prvého stupňa v oblasti obvodu obežného kolesa k Výstup z prevádzača 3 vyúsťuje do axiálnych vstupov 9 kanálov 5 druhého stupňa v oblasti osi rotácie obežného kolesa h

Funkciu dvojstupňového čerpadla podľa vynálezu možno vysvetliť na obrázku 1, kde v schéme sú šípkami vyznačené smery prúdenia. Kvapalina vstupuje do obežného kolesa 1 v smere naznačenom šípkou A. Táto šípka zobrazuje vstup kvapaliny do tých kanálov obežného kolesa 1, ktoré pracujú v prvomstupni. Kvapalina opustí kanál prvého stupňa v smere šípky B a pokračuje do prevádzača 3. Šípka C naznačuje vstup kvapaliny z prevádzača 3 do tých kanálov obežného kolesa 1, ktoré pracujú v druhom stupni. Kanál druhého stupňa kvapalina opúšťa smerom do špirály 2, ako znázorňuje šípka D.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť danej konštrukcie dvojstupňového čerpadla podľa vynálezu nachádza využiteľnosť v chemickom a potravinárskom priemysle, energetike a pod. Využije sa napríklad ako vstrekovacie čerpadlo, pripadne mazacie čerpadlo.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   vyznačujúce sa tým, že nasávacie vstupy (6) vyznačujúce sa tým, že výtlačné výstupy (7) vyznačujúce sa tým, že výstupy (8) kanálov vyznačujúce sa tým, že vstupy (9) kanálov (5)

   1. Dvojstupňové čerpadlo so špirálou (
2. 2) na odvádzanie kvapaliny, vyznačujúce sa tým, že sa skladá zo sústavy kanálov (4) prvého stupňa a sústavy kanálov (5) druhého stupňa striedavo usporiada5 ných na obežnom kolese (1); kanály (4) prvého stupňa majú nasávacie vstupy (6) v oblasti osi rotácie obežného kolesa (1) a kanály (5) druhého stupňa majú výtlačné výstupy (7) do špirály (2) na odvádzanie kvapaliny, pričom za obežným kolesom (1) je umiestnený prevádzač (3), do ktorého vstupu ústia výstupy (8) kanálov (4) prvého stupňa v oblasti obvodu obežného kolesa (1); výstup z prevádzača (3) vyúsťuje do vstupov (9) kanálov (5) druhého stupňa v oblasti os irotácie obežného kolesa (1).

   10 2. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1, kanálov (4) prvého stupňa sú axiálne.
3. 3. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1, kanálov (5) druhého stupňa sú radiálne.
4. 4. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1,

   15 (4) prvého stupňa sú axiálne.
5. 5. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1, druhého stupňa sú axiálne.