SK7477Y1 - Dvojstupňové čerpadlo - Google Patents

Abstract

Dvojstupňové čerpadlo pozostáva 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 vstupu ktorého 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

Technické riešenie sa týka konštrukcie dvojstupňového čerpadla na čerpanie tekutín s nízkymi prietokmi a vysokými tlakmi. Technické riešenie 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.

S cieľom 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 úžitkového vzoru.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky sú v podstatnej miere odstránené konštrukciou dvojstupňového čerpadla podľa tohto technického riešenia. Podstata konštrukcie dvojstupňového čerpadla spočíva v tom, že pozostáva zo sústavy kanálov prvého stupňa a sústavy kanálov druhého stupňa striedavo usporiadaných na obežnom kolese. 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 nie je na prekážku, 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, chybou nie je 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 sacie vstupy v oblasti osi rotácie obežného kolesa. Nie je však podmienkou, aby sacie vstupy kanálov prvého stupňa boli axiálne. Jednotlivé axiálne sacie vstupy kanálov prvého stupňa môžu byť združené do jedného spoločného axiálneho sacieho vstupu pre kanály 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 stupňa v oblasti obvodu obežného kolesa. Nie je však podmienkou, aby výstupy kanálov prvého stupňa boli axiálne. Prevádzač je statorová časť čerpadla obsahujúca lopatky, ktoré privedú kvapalinu k satiu 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 úžitkového vzoru sú zjavné z účinkov, ktorými 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 úžitkového vzoru 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 sa zužitkujú všetky vymenované výhody.

SK 7477 Υ1

Prehľad obrázkov na výkresoch

Konštrukcia dvojstupňového čerpadla podľa úžitkového vzoru bude bližšie ozrejmená 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.

Príklady uskutočnenia

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia podľa úžitkového vzoru sú predstavované na ilustráciu, a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci znalí stavu 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 nárokov na ochranu.

Pre odborníkov znalých stavu techniky nemôže robiť problém optimálneho navrhnutia konštrukcie a výberu jeho prvkov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.

Príklad

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísaná konštrukcia dvojstupňového čerpadla, ako je znázornené na obrázkoch 2 a 3. Dvojstupňové čerpadlo pozostáva zo sústavy kanálov 4 prvého stupňa a sústavy kanálov 5 druhého stupňa striedavo usporiadaných na obežnom kolese L Kanály 4 prvého stupňa majú axiálne sacie vstupy 6 v oblasti osi rotácie obežného kolesa 1. 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 T Výstup z prevádzača 3 vyúsťuje do axiálnych vstupov 9 kanálov 5 druhého stupňa v oblasti osi rotácie obežného kolesa J_.

Funkciu dvojstupňového čerpadla podľa technického riešenia možno vysvetliť na obrázku 1, kde v schéme sú šípkami vyznačené smery prúdenia. Kvapalina vstupuje do obežného kolesa j_ v smere naznačenom šípkou A. Táto šípka zobrazuje vstup kvapaliny do tých kanálov obežného kolesa í, ktoré pracujú v prvom stupni. 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 í, 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 technického riešenia nachádza využiteľnosť v chemickom a potravinárskom priemysle, energetike a pod. Využije sa napríklad ako vstrekovacie čerpadlo, prípadne mazacie čerpadlo.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (1)

1. Dvojstupňové čerpadlo so špirálou (2) na odvádzanie kvapaliny, vyznačujúce sa tým, že pozostáva zo sústavy kanálov (4) prvého stupňa a sústavy kanálov (5) druhého stupňa striedavo usporiadaných na obežnom kolese (1); kanály (4) prvého stupňa majú sacie 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) ka-

nálov (5) druhého stupňa v oblasti osi rotácie obežného kolesa (1). 2. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1, vyznačujúce s a tým, že sacie vstupy (6) kaná- lov (4) prvého stupňa sú axiálne. 3. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1, vyznačujúce s a tým, že výtlačné výstupy (7) kanálov (5) druhého stupňa sú radiálne. 4. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1, vyznačujúce s a tým. , že výstupy (8) kanálov (4) prvého stupňa sú axiálne. 5. Dvojstupňové čerpadlo podľa nároku 1, vyznačujúce s a tým, že vstupy (9) kanálov (5)