WO2020167163A1 - Centrifugal multi-stage pump impeller (variations) - Google Patents

Centrifugal multi-stage pump impeller (variations) Download PDF

Info

Publication number
WO2020167163A1
WO2020167163A1 PCT/RU2019/050158 RU2019050158W WO2020167163A1 WO 2020167163 A1 WO2020167163 A1 WO 2020167163A1 RU 2019050158 W RU2019050158 W RU 2019050158W WO 2020167163 A1 WO2020167163 A1 WO 2020167163A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
impeller
blades
main
angle
flow path
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/050158
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович НИФАНТОВ
Сергей Владимирович ТОЙБИЧ
Original Assignee
Юрий Александрович НИФАНТОВ
Сергей Владимирович ТОЙБИЧ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2019104012A external-priority patent/RU2700991C1/en
Application filed by Юрий Александрович НИФАНТОВ, Сергей Владимирович ТОЙБИЧ filed Critical Юрий Александрович НИФАНТОВ
Publication of WO2020167163A1 publication Critical patent/WO2020167163A1/en

Links

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
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • 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

Definitions

  • the group of inventions relates to the field of centrifugal hydraulic machines and can be used in the mining industry, as well as in agriculture and for domestic needs.
  • the disadvantage of the known technical solution is the impossibility of simultaneously providing increased radii of rotation of the liquid at the inlet and outlet of the impeller and reducing its overall size. At the same time, a decrease in the impeller diameter leads to a decrease in the radii of turns of the fluid flow, as a result of which the efficiency of the impeller of a multistage pump decreases and vice versa.
  • the impeller of a multistage centrifugal pump is selected, containing the main and covering disks, between which the blades are located, and the flow path in the meridian section of the impeller has an inflection with two turns of the fluid flow and a reverse slope.
  • the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller and the transverse plane is from 15 to 20 °
  • the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 25 to 30 °
  • the advantage of the prototype over the known technical solution is the increased turning radii, lower hydrodynamic resistance of the flow path and, as a consequence, a higher efficiency of the impeller.
  • a common disadvantage of the prototype and other known solutions is their unsatisfactory weight and size characteristics, which are a consequence of the large height of the impeller, which is due to the need to increase the axial length of the impeller to increase the efficiency of the stage of a multistage pump, or low efficiency due to the small value of the angles between tangents to the outlet edges the main and covering discs and the transverse plane.
  • the technical problem to be solved by the group of inventions is to improve the operational characteristics of the impeller of a centrifugal multistage pump.
  • the technical result to be achieved by the group of inventions is to improve the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency.
  • the impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope.
  • the impeller additionally contains auxiliary blades, and the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and covering discs and the transverse plane is from 40 to 80 °.
  • the impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope.
  • the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flow path of the impeller and the transverse plane is from 21 to 45 °.
  • the impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope.
  • the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °.
  • the impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope.
  • the impeller additionally contains auxiliary blades.
  • the bend of the flow path of the impeller of a multistage pump makes it possible to direct the flow of liquid from the impeller to the guide vane of the multistage pump.
  • the bend of the flow path has a point at which there is a smooth change in the direction of the fluid flow moving along the bend, and the point is located approximately in its middle part between the bends of the fluid flow.
  • the reverse slope of the flow path of the impeller makes it possible to increase the radii of rotation of the fluid flow, which makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance of the flow path of the impeller, and to reduce the total height of the impeller, or the distance from the plane of the impeller inlet to the plane of the outlet from the impeller, without loss of flow head, thereby maintaining the efficiency of the impeller and improving its weight and size characteristics.
  • the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller and the transverse plane can range from 1 to 45 °. If the value of the angle is less than 1 °, then the radius of rotation of the fluid flow will increase slightly, as a result of which there will be no decrease in the hydrodynamic resistance and preservation of the efficiency of the impeller. If the value of the angle exceeds 45 °, then the hydrodynamic resistance of the fluid flow in the flow path of the impeller will increase and the efficiency of the impeller will decrease.
  • the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller and the transverse plane is from 21 to 45 °, which provides the possibility of increasing the radius of rotation of the liquid, reducing the hydrodynamic resistance and maintaining the efficiency of the impeller with a concomitant decrease in its diameter.
  • the value of the angle can be from 25 to 35 °, which provides an optimal ratio of the height or distance from the plane of the impeller inlet to the plane of the impeller exit and the hydrodynamic resistance to the liquid flow in its flow path.
  • the outlet edges of the main and cover disks provide the possibility of directing the liquid flow from the flowing part of the impeller to the inlet part of the guide vane.
  • the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °, which makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance to the fluid flow when it moves out of the impeller into the guide vane of a multistage pump, which allows you to maintain or increase the efficiency of the working wheels. If the angle is less than 40 °, then when the fluid flow moves into the inlet of the guide vane of the multistage pump, there will be a significant increase in the hydrodynamic resistance to the fluid flow at the outlet of the impeller, which negatively affects the flow head and the efficiency of the impeller.
  • the value of the angle can be from 70 to 75 °, which provides the most significant reduction in the hydrodynamic resistance to the fluid flow at the outlet and the preservation of the efficiency of the impeller under the existing conditions.
  • Auxiliary blades provide the ability to increase the head of the fluid flow in the flow path of the impeller. Also the use of auxiliary blades makes it possible to further improve the weight and size characteristics of the impeller by reducing the number and thickness of the main blades and making it possible to manufacture the impeller from polymer materials (by increasing the rigidity of the structure).
  • the auxiliary blades follow the shape of the main blades and can be up to 85% of the length of the main blades. In this case, the trailing edge of the auxiliary blades can be located at the same level with the trailing edge of the main blades, which makes it possible to increase the flow head. Additionally, the impeller can contain one or more rows of auxiliary blades, which provides the possibility of further increasing the specified characteristics.
  • the auxiliary blades of the first row can have a length of 40 to 60% of the length of the main blades
  • the additional auxiliary blades of the subsequent rows can have a length of 40 to 60% of the length of the auxiliary blades of the previous rows, which ensures their minimum hydrodynamic resistance to the fluid flow and allows maintain the efficiency of the impeller of a centrifugal pump due to the improved organization of the flow structure.
  • the shape of the blades can be described by surfaces of the second order, which, with a decrease in the height of the impeller, makes it possible to pull the blades towards the entrance to the impeller to increase the efficiency of the impeller and improve its cavitation qualities.
  • the main and cover discs provide the structural strength of the impeller, while the main disc allows the impeller to be mounted on the pump shaft.
  • the main blades provide the ability to create radial working channels between the discs and form the flow path of the impeller.
  • the profiling of the flow path in the meridian section of the impeller can be provided by a multilinear function, for example, a spline, multilinear, etc., a set of roundings and / or straight lines in such a way that at the maximum possible bending radii of the flow path, the lowest impeller height is provided.
  • a group of inventions can be implemented using known means, materials and technologies, which indicates its compliance with the criterion of patentability "industrial applicability".
  • the flow path of the impeller has a reverse slope, while the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flow path of the impeller and the transverse plane is from 21 to 45 °, which makes it possible to increase the radii of rotation of the liquid flow of the flow path, which makes it possible to reduce hydrodynamic resistance of the flowing part of the impeller, reducing the axial length (height) of the impeller and increasing the total moment of momentum of the outgoing fluid flow from the impeller.
  • the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °, which, together with the bend and reverse slope of the flow part of the impeller, makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance to the fluid flow when it moves out of the impeller into the guide device of a multistage pump and when it is bypassed from the impeller to the guide vanes of the multistage pump, and increase the value of the total moment of momentum of the outgoing fluid flow from the impeller.
  • the impeller additionally contains auxiliary blades, which allows due to the creation of additional working surfaces, interacting with the fluid flow, increase the total moment of momentum of the fluid flow leaving the impeller.
  • the combination of essential distinctive features of the group of inventions allows to reduce the hydrodynamic resistance of the flow path of the impeller and the hydrodynamic resistance to the fluid flow when it is bypassed from the impeller to the guide vane of a multistage pump, to reduce the axial length (height) of the impeller and to increase the total angular momentum of the outgoing fluid flow from the working wheels, which ensures the achievement of the technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency, thereby improving its operational characteristics.
  • the group of inventions refers to objects of the same type and the same purpose, ensuring the receipt of the same technical result, which indicates the compliance of the group of inventions with the patentability criterion "unity of invention”.
  • Fig. 2 The impeller of a multistage pump, perspective view.
  • Fig. 3 The impeller of a multistage pump containing auxiliary blades, longitudinal section.
  • the impeller of a multistage pump according to option 1 contains a main disk 1 and a cover disk 2, between which the main blades 3 and auxiliary blades 4 are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and the value of the angle a between the tangent passing through point A the bend of the flowing part of the impeller, and the transverse plane is from 1 to 45 °, the value of the angle bi and b2 between the tangents to the outlet edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °.
  • the impeller of a multistage pump according to option 2 contains a main disk 1 and a cover disk 2, between which the main blades 3 are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and the value of the angle a between the tangent passing through point A of the inflection of the flow path of the working wheels, and transverse plane is from 21 to 45 °, the value of the angle bi and b2 between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °.
  • the impeller of a multistage pump according to option 3 contains a main disk 1 and a covering disk 2, between which the main blades 3 and auxiliary blades 4 are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and the angle bi and b2 between the tangents to the outlet edges the main and cover discs and the transverse plane is from 40 to 80 °.
  • the impeller of a multistage pump according to option 4 contains a main disk 1 and a covering disk 2, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and between the disks 1 and 2 there are main blades 3 and auxiliary blades 4.
  • the inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flowing part of the impeller formed by the main disk 1, the cover disk 2, and the surface of the blades 3 and 4.
  • the interaction liquid with the surface of blades 3 and 4 there is an increase in the total moment of momentum of the fluid flow from the flow part of the impeller with a reduced hydrodynamic resistance of the curved channel with two bends having increased radii, and further movement of the liquid to the outlet of the impeller and into the receiving part of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump.
  • Table 1 shows the dependence of the decrease in the height h and mass m of the impeller on the angles a and b and the number and rows of auxiliary blades at a constant value of the impeller efficiency.
  • the impeller made according to option 1 achieves the technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency.
  • the inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flow path of the impeller formed by the main disc 1, the cover disc 2, and the surface of the blades 3.
  • the inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flow path of the impeller formed by the main disc 1, the cover disc 2, and the surface of the blades 3.
  • This makes it possible to reduce the height of the inlet part of the impeller and, accordingly
  • Table 2 shows the dependence of the decrease in the height h and mass w of the impeller on the angle a at a constant value of the impeller efficiency.
  • the impeller made according to option 2 achieves the technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency.
  • the inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flow path of the impeller formed by the main disk 1, the cover disk 2, and the surface of the blades 3 and 4.
  • the interaction liquid with the surface of blades 3 and 4 there is an increase in the total moment of momentum of the liquid flow from the flow part of the impeller with a reduced hydrodynamic resistance of the curved channel with two bends having increased radii, and further movement of the liquid to the outlet of the impeller and after contact with the outlet edges, installed at an angle of 40 to 80 ° in the receiving part of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump.
  • Table 3 shows the dependence of the increase in the efficiency of the impeller of a multistage pump on the value of the angles b at a constant height and diameter of the impeller.
  • the impeller made according to option 3 achieves a technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with concomitant preservation of its efficiency.
  • the inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flowing part of the impeller formed by the main disk 1, the cover disk 2, and the surface of the blades 3 and 4.
  • the interaction liquid with the surface of blades 3 and 4 there is an increase in the total angular momentum of the flow liquid from the flowing part of the impeller to the receiving part of the guide vane (not shown in the figures) of the multistage pump.
  • the impeller of a multistage pump according to the prototype contained 1, 2 and 3 rows of auxiliary blades.
  • Table 4 shows the dependence of the increase in the efficiency of the impeller with an increase in the number of auxiliary blades at a constant height and diameter of the impeller of a centrifugal multistage pump.
  • the claimed group of inventions achieve the specified technical result, thereby improving the operational characteristics of the impeller of a multistage pump.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The group of inventions relates to the field of centrifugal hydraulic machines and can be used in the mining industry, in agriculture and for everyday needs. The technical result to which the group of inventions is directed consists in improving the mass-dimensional characteristics of a centrifugal multi-stage pump impeller while maintaining the efficiency thereof. The essence of the group of inventions consists in variations of producing a centrifugal multi-stage pump impeller which includes a base disk and a cover disk, between which blades are disposed, and a flow part of said centrifugal multi-stage pump impeller having a bend and a reverse gradient.

Description

Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса Impeller of multistage centrifugal pump
(варианты) (options)
Группа изобретений относится к области центробежных гидравлических машин и может быть использована в добывающей промышленности, а также сельском хозяйстве и для бытовых нужд. The group of inventions relates to the field of centrifugal hydraulic machines and can be used in the mining industry, as well as in agriculture and for domestic needs.
Известно рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса, содержащее основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, а проточная часть рабочего колеса имеет перегиб с двумя поворотами потока жидкости, при этом поскольку перегиб имеет прямолинейный участок, то касательная, проходящая через точку перегиба проточной части рабочего колеса параллельна поперечной плоскости, а поскольку выход жидкости расположен под прямым углом, то касательные к выходным кромкам основного и покрывного дисков перпендикулярны поперечной плоскости [US846971, дата публикации: 12.03.1907 G., MPK: F01D 1 1/005, F04D 29/0413] . It is known an impeller of a multistage centrifugal pump, containing a main and a covering discs, between which blades are located, and the flow part of the impeller has an inflection with two turns of the fluid flow, while since the inflection has a straight section, the tangent passing through the inflection point of the flow part of the impeller parallel to the transverse plane, and since the liquid outlet is at right angles, the tangents to the trailing edges of the main and cover disks are perpendicular to the transverse plane [US846971, publication date: 03/12/1907 G., MPK: F01D 1 1/005, F04D 29/0413] ...
Недостатком известного технического решения является невозможность одновременного обеспечения увеличенных радиусов поворота жидкости на входе и выходе из рабочего колеса и уменьшения его габаритного размера. При этом уменьшение диаметра рабочего колеса приводит к уменьшению радиусов поворотов потока жидкости, вследствие чего снижается КПД рабочего колеса многоступенчатого насоса и наоборот. The disadvantage of the known technical solution is the impossibility of simultaneously providing increased radii of rotation of the liquid at the inlet and outlet of the impeller and reducing its overall size. At the same time, a decrease in the impeller diameter leads to a decrease in the radii of turns of the fluid flow, as a result of which the efficiency of the impeller of a multistage pump decreases and vice versa.
Известно рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса, выполненное в виде диска с тангенциальными каналами, а проточная часть рабочего колеса имеет перегиб с двумя поворотами потока жидкости. При этом на основании чертежей можно предположить, что величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 35 до 40°, а величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 85 до 90° [US4029431, дата публикации: 21.08.1975 г., МПК: F01D 1/34, F01D 5/04, F01D 5/14]. Преимуществом известного технического решения являются низкие гидродинамические потери в проточной части рабочего колеса за счет большой величины радиусов поворотов потока жидкости в перегибе проточной части. Однако недостатком известного рабочего колеса является его увеличенный осевой габаритный размер. Known impeller centrifugal multistage pump, made in the form of a disk with tangential channels, and the flow path of the impeller has a bend with two turns of the fluid flow. At the same time, on the basis of the drawings, it can be assumed that the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller and the transverse plane is from 35 to 40 °, and the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 85 to 90 ° [US4029431, publication date: 08.21.1975, IPC: F01D 1/34, F01D 5/04, F01D 5/14]. The advantage of the known technical solution is low hydrodynamic losses in the flow path of the impeller due to the large radii of turns of the fluid flow in the bend of the flow path. However, a disadvantage of the known impeller is its increased axial dimension.
В качестве прототипа выбрано рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса, содержащее основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, а проточная часть в меридиональном сечении рабочего колеса имеет перегиб с двумя поворотами потока жидкости и обратным уклоном. При этом на основании чертежей можно предположить, что величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 15 до 20°, а величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 25 до 30° [US2014294575, дата публикации: 02.10.2014 г., МПК: F01D 1/06, F04D 29/44] . As a prototype, the impeller of a multistage centrifugal pump is selected, containing the main and covering disks, between which the blades are located, and the flow path in the meridian section of the impeller has an inflection with two turns of the fluid flow and a reverse slope. At the same time, on the basis of the drawings, it can be assumed that the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller and the transverse plane is from 15 to 20 °, and the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 25 to 30 ° [US2014294575, publication date: 02.10.2014, IPC: F01D 1/06, F04D 29/44].
Преимуществом прототипа перед известным техническим решением являются увеличенные радиусы поворота, более низкое гидродинамическое сопротивление проточной части и, как следствие, более высокий КПД рабочего колеса. Однако общим недостатком прототипа и других известных решений являются их неудовлетворительные массогабаритные характеристики, являющиеся следствием большой высоты рабочего колеса, которая обусловлена необходимостью увеличения осевой длины рабочего колеса для повышения КПД ступени многоступенчатого насоса, либо низкий КПД из-за малой величины углов между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью. При этом попытка уменьшения высоты рабочего колеса без изменения радиусов поворотов, либо применение конструкции с малыми углами между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью (либо без изменения величины этого угла) приводит к снижению КПД рабочего колеса центробежного многоступенчатого насоса, что в значительной степени ухудшает его эксплуатационные характеристики. The advantage of the prototype over the known technical solution is the increased turning radii, lower hydrodynamic resistance of the flow path and, as a consequence, a higher efficiency of the impeller. However, a common disadvantage of the prototype and other known solutions is their unsatisfactory weight and size characteristics, which are a consequence of the large height of the impeller, which is due to the need to increase the axial length of the impeller to increase the efficiency of the stage of a multistage pump, or low efficiency due to the small value of the angles between tangents to the outlet edges the main and covering discs and the transverse plane. At the same time, an attempt to reduce the height of the impeller without changing the radii of turns, or the use of a design with small angles between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane (or without changing the value of this angle) leads to a decrease in the efficiency of the impeller centrifugal multistage pump, which greatly impairs its performance.
Техническая проблема, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик рабочего колеса центробежного многоступенчатого насоса. The technical problem to be solved by the group of inventions is to improve the operational characteristics of the impeller of a centrifugal multistage pump.
Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в улучшении массогабаритных характеристик рабочего колеса центробежного многогоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением его КПД. The technical result to be achieved by the group of inventions is to improve the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency.
Сущность группы изобретений заключается в следующем. The essence of the group of inventions is as follows.
Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса содержит основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон. В отличие от прототипа рабочее колесо дополнительно содержит вспомогательные лопатки, а величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°. The impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope. In contrast to the prototype, the impeller additionally contains auxiliary blades, and the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and covering discs and the transverse plane is from 40 to 80 °.
Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса содержит основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон. В отличие от прототипа величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 21 до 45°. The impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope. In contrast to the prototype, the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flow path of the impeller and the transverse plane is from 21 to 45 °.
Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса содержит основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон. В отличие от прототипа величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°. Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса содержит основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон. В отличие от прототипа рабочее колесо дополнительно содержит вспомогательные лопатки. The impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope. In contrast to the prototype, the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °. The impeller of a multistage centrifugal pump contains the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has a bend and a reverse slope. Unlike the prototype, the impeller additionally contains auxiliary blades.
Перегиб проточной части рабочего колеса многоступенчатого насоса обеспечивает возможность направления потока жидкости из рабочего колеса в направляющий аппарат многоступенчатого насоса. Перегиб проточной части имеет точку, в которой происходит плавное изменение направления потока жидкости, движущейся по перегибу, при этом точка расположена приблизительно в его средней части между поворотами потока жидкости. Обратный уклон проточной части рабочего колеса обеспечивает возможность увеличения радиусов поворота потока жидкости, что позволяет снизить гидродинамическое сопротивление проточной части рабочего колеса, и уменьшить общую высоту рабочего колеса, либо расстояние от плоскости входа рабочего колеса до плоскости выхода из рабочего колеса, без потери напора потока, тем самым сохраняя КПД рабочего колеса и улучшая его массогабаритные характеристики. The bend of the flow path of the impeller of a multistage pump makes it possible to direct the flow of liquid from the impeller to the guide vane of the multistage pump. The bend of the flow path has a point at which there is a smooth change in the direction of the fluid flow moving along the bend, and the point is located approximately in its middle part between the bends of the fluid flow. The reverse slope of the flow path of the impeller makes it possible to increase the radii of rotation of the fluid flow, which makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance of the flow path of the impeller, and to reduce the total height of the impeller, or the distance from the plane of the impeller inlet to the plane of the outlet from the impeller, without loss of flow head, thereby maintaining the efficiency of the impeller and improving its weight and size characteristics.
Величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью может составлять от 1 до 45°. В случае если величина угла будет составлять менее 1°, то величина радиусов поворота потока жидкости будет увеличиваться незначительно, вследствие чего снижения гидродинамического сопротивления и сохранения КПД рабочего колеса наблюдаться не будет. В случае если величина угла будет превышать 45°, то будет происходить увеличение гидродинамического сопротивления потока жидкости в проточной части рабочего колеса и снижаться КПД рабочего колеса. Также в одном из вариантов исполнения рабочего колеса, величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 21 до 45°, что обеспечивает возможность увеличения радиуса поворота жидкости, снижения гидродинамического сопротивления и сохранения КПД рабочего колеса при сопутствующем уменьшении его диаметра. Величина угла может составлять от 25 до 35°, что обеспечивает оптимальное соотношение высоты, либо расстояния от плоскости входа рабочего колеса до плоскости выхода из рабочего колеса и гидродинамического сопротивления потоку жидкости в его проточной части. The value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller and the transverse plane can range from 1 to 45 °. If the value of the angle is less than 1 °, then the radius of rotation of the fluid flow will increase slightly, as a result of which there will be no decrease in the hydrodynamic resistance and preservation of the efficiency of the impeller. If the value of the angle exceeds 45 °, then the hydrodynamic resistance of the fluid flow in the flow path of the impeller will increase and the efficiency of the impeller will decrease. Also, in one embodiment of the impeller, the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller and the transverse plane is from 21 to 45 °, which provides the possibility of increasing the radius of rotation of the liquid, reducing the hydrodynamic resistance and maintaining the efficiency of the impeller with a concomitant decrease in its diameter. The value of the angle can be from 25 to 35 °, which provides an optimal ratio of the height or distance from the plane of the impeller inlet to the plane of the impeller exit and the hydrodynamic resistance to the liquid flow in its flow path.
Выходные кромки основного и покрывного дисков обеспечивают возможность направления потока жидкости из проточной части рабочего колеса во входную часть направляющего аппарата. Величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°, что обеспечивает возможность снижения гидродинамического сопротивления потоку жидкости при ее движении на выходе из рабочего колеса в направляющий аппарат многоступенчатого насоса, что позволяет сохранить или увеличить КПД рабочего колеса. В случае если величина угла будет составлять менее 40°, то при движении потока жидкости во входную часть направляющего аппарата многоступенчатого насоса будет происходить значительное увеличение гидродинамического сопротивления потоку жидкости на выходе рабочего колеса, что негативно сказывается на напоре потока и на КПД рабочего колеса. В случае если величина угла будет превышать 80°, то при повороте потока перед выходом из рабочего колеса будет увеличиваться гидродинамическое сопротивление потоку жидкости и нарушаться организованность ее движения на выходе, что также негативно сказывается на КПД рабочего колеса. Величина угла может составлять от 70 до 75°, что обеспечивает наиболее существенное снижение гидродинамического сопротивления потоку жидкости на выходе и сохранение КПД рабочего колеса при имеющихся условиях. The outlet edges of the main and cover disks provide the possibility of directing the liquid flow from the flowing part of the impeller to the inlet part of the guide vane. The value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °, which makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance to the fluid flow when it moves out of the impeller into the guide vane of a multistage pump, which allows you to maintain or increase the efficiency of the working wheels. If the angle is less than 40 °, then when the fluid flow moves into the inlet of the guide vane of the multistage pump, there will be a significant increase in the hydrodynamic resistance to the fluid flow at the outlet of the impeller, which negatively affects the flow head and the efficiency of the impeller. If the angle exceeds 80 °, then when the flow turns before leaving the impeller, the hydrodynamic resistance to the fluid flow will increase and the organization of its movement at the outlet will be disrupted, which also negatively affects the efficiency of the impeller. The value of the angle can be from 70 to 75 °, which provides the most significant reduction in the hydrodynamic resistance to the fluid flow at the outlet and the preservation of the efficiency of the impeller under the existing conditions.
Вспомогательные лопатки обеспечивают возможность увеличения напора потока жидкости в проточной части рабочего колеса. Также применение вспомогательных лопаток позволяет дополнительно улучшить массогабаритные характеристики рабочего колеса за счет уменьшения количества и толщины основных лопаток и обеспечения возможности изготовления рабочего колеса из полимерных материалов (за счет увеличения жесткости конструкции). Вспомогательные лопатки повторяют форму основных лопаток, а их длина может составлять до 85% от длины основных лопаток. При этом выходная кромка вспомогательных лопаток может быть расположена на одном уровне с выходной кромкой основных лопаток, что обеспечивает возможность увеличения напора потока. Дополнительно рабочее колесо может содержать один или несколько рядов вспомогательных лопаток, что обеспечивает возможность дополнительного увеличения указанных характеристик. При этом вспомогательные лопатки первого ряда могут иметь длину от 40 до 60% от длины основных лопаток, а дополнительные вспомогательные лопатки последующих рядов могут иметь длину от 40 до 60% от длины вспомогательных лопаток предыдущих рядов, что обеспечивает их минимальное гидродинамическое сопротивление потоку жидкости и позволяет сохранить КПД рабочего колеса центробежного насоса за счет улучшенной организации структуры потока. Auxiliary blades provide the ability to increase the head of the fluid flow in the flow path of the impeller. Also the use of auxiliary blades makes it possible to further improve the weight and size characteristics of the impeller by reducing the number and thickness of the main blades and making it possible to manufacture the impeller from polymer materials (by increasing the rigidity of the structure). The auxiliary blades follow the shape of the main blades and can be up to 85% of the length of the main blades. In this case, the trailing edge of the auxiliary blades can be located at the same level with the trailing edge of the main blades, which makes it possible to increase the flow head. Additionally, the impeller can contain one or more rows of auxiliary blades, which provides the possibility of further increasing the specified characteristics. In this case, the auxiliary blades of the first row can have a length of 40 to 60% of the length of the main blades, and the additional auxiliary blades of the subsequent rows can have a length of 40 to 60% of the length of the auxiliary blades of the previous rows, which ensures their minimum hydrodynamic resistance to the fluid flow and allows maintain the efficiency of the impeller of a centrifugal pump due to the improved organization of the flow structure.
Дополнительно форма лопаток может описываться поверхностями второго порядка, что при уменьшении высоты рабочего колеса обеспечивает возможность вытягивания лопаток по направлению ко входу в рабочее колесо для повышения КПД рабочего колеса и улучшения его кавитационных качеств. Additionally, the shape of the blades can be described by surfaces of the second order, which, with a decrease in the height of the impeller, makes it possible to pull the blades towards the entrance to the impeller to increase the efficiency of the impeller and improve its cavitation qualities.
Основной и покрывной диски обеспечивают конструкционную прочность рабочего колеса, при этом основной диск обеспечивает возможность установки рабочего колеса на вал насоса. Основные лопатки обеспечивают возможность создания радиальных рабочих каналов между дисками и формирования проточной части рабочего колеса. При этом профилирование проточной части в меридиональном сечении рабочего колеса может обеспечиваться мультилинейной функцией, например, сплайном, мультилинейной и др, совокупностью скруглений и/или прямых таким образом, чтобы при максимально возможных радиусах перегиба проточной части обеспечивалась наименьшая высота рабочего колеса. The main and cover discs provide the structural strength of the impeller, while the main disc allows the impeller to be mounted on the pump shaft. The main blades provide the ability to create radial working channels between the discs and form the flow path of the impeller. In this case, the profiling of the flow path in the meridian section of the impeller can be provided by a multilinear function, for example, a spline, multilinear, etc., a set of roundings and / or straight lines in such a way that at the maximum possible bending radii of the flow path, the lowest impeller height is provided.
Группа изобретений может быть реализована при помощи известных средств, материалов и технологий, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость». A group of inventions can be implemented using known means, materials and technologies, which indicates its compliance with the criterion of patentability "industrial applicability".
Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных отличительных признаков, заключающейся в том, что: The group of inventions is characterized by a set of essential distinctive features previously unknown from the prior art, which consists in the fact that:
— проточная часть рабочего колеса имеет обратный уклон, при этом величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 21 до 45°, что позволяет увеличить радиусы поворота потока жидкости проточной части, благодаря чему обеспечивается возможность снижения гидродинамического сопротивления проточной части рабочего колеса, уменьшения осевой длины (высоты) рабочего колеса и увеличения суммарного момента количества движения выходящего потока жидкости из рабочего колеса. - the flow path of the impeller has a reverse slope, while the value of the angle between the tangent passing through the inflection point of the flow path of the impeller and the transverse plane is from 21 to 45 °, which makes it possible to increase the radii of rotation of the liquid flow of the flow path, which makes it possible to reduce hydrodynamic resistance of the flowing part of the impeller, reducing the axial length (height) of the impeller and increasing the total moment of momentum of the outgoing fluid flow from the impeller.
— величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°, что в совокупности с перегибом и обратным уклоном проточной части рабочего колеса позволяет снизить гидродинамическое сопротивление потоку жидкости при ее движении на выходе из рабочего колеса в направляющий аппарат многоступенчатого насоса и при ее перепуске из рабочего колеса в направляющий аппарат многоступенчатого насоса, и повысить величину суммарного момента количества движения выходящего потока жидкости из рабочего колеса. - the value of the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °, which, together with the bend and reverse slope of the flow part of the impeller, makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance to the fluid flow when it moves out of the impeller into the guide device of a multistage pump and when it is bypassed from the impeller to the guide vanes of the multistage pump, and increase the value of the total moment of momentum of the outgoing fluid flow from the impeller.
— рабочее колесо дополнительно содержит вспомогательные лопатки, что позволяет за счет создания дополнительных рабочих поверхностей, взаимодействующих с потоком жидкости, увеличить суммарный момент количества движения потока жидкости, выходящего из рабочего колеса. - the impeller additionally contains auxiliary blades, which allows due to the creation of additional working surfaces, interacting with the fluid flow, increase the total moment of momentum of the fluid flow leaving the impeller.
Совокупность существенных отличительных признаков группы изобретений позволяет снизить гидродинамическое сопротивление проточной части рабочего колеса и гидродинамическое сопротивление потоку жидкости при ее перепуске из рабочего колеса в направляющий аппарат многоступенчатого насоса, уменьшить осевую длину (высоту) рабочего колеса и увеличить суммарный момент количества движения выходящего потока жидкости из рабочего колеса, благодаря чему обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в улучшении массогабаритных характеристик рабочего колеса центробежного многогоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением его КПД, тем самым улучшая его эксплуатационные характеристики. The combination of essential distinctive features of the group of inventions allows to reduce the hydrodynamic resistance of the flow path of the impeller and the hydrodynamic resistance to the fluid flow when it is bypassed from the impeller to the guide vane of a multistage pump, to reduce the axial length (height) of the impeller and to increase the total angular momentum of the outgoing fluid flow from the working wheels, which ensures the achievement of the technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency, thereby improving its operational characteristics.
Существенные отличительные признаки изобретений из группы изобретений неизвестны из уровня техники, что свидетельствует об их соответствии критерию патентоспособности «новизна». The essential distinctive features of inventions from the group of inventions are unknown from the prior art, which indicates their compliance with the "novelty" criterion of patentability.
Из уровня техники известно влияние величины перегиба проточной части на изменение габаритных размеров рабочего колеса. Также известно влияние наклона выходной кромки основного и покрывного диска рабочего колеса многоступенчатого насоса на снижение гидродинамического сопротивления потоку жидкости. При этом также из области одноступенчатых насосов известно влияние вспомогательных лопаток на увеличение скорости жидкости в проточной части рабочего колеса и сопутствующее увеличение прочности и жесткости рабочего колеса одноступенчатого центробежного насоса. Однако совокупность перечисленных признаков именно в рабочем колесе многоступенчатого насоса неизвестна из уровня техники и обеспечивает достижение синергетического эффекта, заключающегося в обеспечении возможности значительного уменьшения осевой длины многоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением его КПД за счет возможности уменьшения высоты рабочего колеса и, соответственно, ступени многоступенчатого насоса. Вариативное применение вышеуказанных признаков в конструкции рабочих колес для достижения необходимых характеристик в зависимости от представленных возможностей позволяет сделать вывод о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «изобретательский уровень». From the prior art, the influence of the amount of bend of the flow path on the change in the overall dimensions of the impeller is known. It is also known the influence of the inclination of the trailing edge of the main and covering disc of the impeller of a multistage pump on reducing the hydrodynamic resistance to the fluid flow. At the same time, it is also known from the field of single-stage pumps that the auxiliary blades influence an increase in the fluid velocity in the flow path of the impeller and a concomitant increase in the strength and rigidity of the impeller of a single-stage centrifugal pump. However, the combination of the listed features in the impeller of a multistage pump is unknown from the prior art and ensures the achievement of a synergistic effect, which consists in providing the possibility of a significant reduction in the axial length of a multistage pump with the concomitant preservation of its efficiency due to the possibility of reducing the height of the impeller and, accordingly, the stage multistage pump. Variable application of the above features in the design of impellers to achieve the required characteristics, depending on the possibilities presented, allows us to conclude that the group of inventions corresponds to the patentability criterion “inventive step”.
Группа изобретений относится к объектам одного вида и одинакового назначения, обеспечивающим получение одного и того же технического результата, что свидетельствует о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «единство изобретения». The group of inventions refers to objects of the same type and the same purpose, ensuring the receipt of the same technical result, which indicates the compliance of the group of inventions with the patentability criterion "unity of invention".
Группа изобретений поясняется следующими фигурами. The group of inventions is illustrated by the following figures.
Фиг.1 - Рабочее колесо многоступенчатого насоса, продольный разрез Fig. 1 - Impeller of a multistage pump, longitudinal section
Фиг.2 - Рабочее колесо многоступенчатого насоса, аксонометрический вид. Fig. 2 - The impeller of a multistage pump, perspective view.
Фиг.З - Рабочее колесо многоступенчатого насоса, содержащее вспомогательные лопатки, продольный разрез. Fig. 3 - The impeller of a multistage pump containing auxiliary blades, longitudinal section.
Фиг.4 - Рабочее колесо многоступенчатого насоса, местный вырез, аксонометрический вид. Fig. 4 - Impeller of a multistage pump, local cutout, perspective view.
Рабочее колесо многоступенчатого насоса по варианту 1 содержит основной диск 1 и покрывной диск 2, между которыми расположены основные лопатки 3 и вспомогательные лопатки 4, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, а величина угла а между касательной, проходящей через точку А перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 1 до 45°, величина угла bi и b2 между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°. The impeller of a multistage pump according to option 1 contains a main disk 1 and a cover disk 2, between which the main blades 3 and auxiliary blades 4 are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and the value of the angle a between the tangent passing through point A the bend of the flowing part of the impeller, and the transverse plane is from 1 to 45 °, the value of the angle bi and b2 between the tangents to the outlet edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °.
Рабочее колесо многоступенчатого насоса по варианту 2 содержит основной диск 1 и покрывной диск 2, между которыми расположены основные лопатки 3, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, а величина угла а между касательной, проходящей через точку А перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 21 до 45°, величина угла bi и b2 между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°. The impeller of a multistage pump according to option 2 contains a main disk 1 and a cover disk 2, between which the main blades 3 are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and the value of the angle a between the tangent passing through point A of the inflection of the flow path of the working wheels, and transverse plane is from 21 to 45 °, the value of the angle bi and b2 between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °.
Рабочее колесо многоступенчатого насоса по варианту 3 содержит основной диск 1 и покрывной диск 2, между которыми расположены основные лопатки 3 и вспомогательные лопатки 4, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, а величина угла bi и b2 между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°. The impeller of a multistage pump according to option 3 contains a main disk 1 and a covering disk 2, between which the main blades 3 and auxiliary blades 4 are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and the angle bi and b2 between the tangents to the outlet edges the main and cover discs and the transverse plane is from 40 to 80 °.
Рабочее колесо многоступенчатого насоса по варианту 4 содержит основной диск 1 и покрывной диск 2, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, а между дисками 1 и 2 расположены основные лопатки 3 и вспомогательные лопатки 4. The impeller of a multistage pump according to option 4 contains a main disk 1 and a covering disk 2, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, and between the disks 1 and 2 there are main blades 3 and auxiliary blades 4.
Группа изобретений работает следующим образом. The group of inventions works as follows.
Вариант 1. Option 1.
На вход рабочего колеса поступает жидкость из выходной части направляющего аппарата (не показан на фигурах) многоступенчатого насоса и движется по изогнутой проточной части рабочего колеса, образованной основным диском 1, покрывным диском 2, а также поверхностью лопаток 3 и 4. При этом за счет взаимодействия жидкости с поверхностью лопаток 3 и 4 происходит увеличение суммарного момента количества движения потока жидкости из проточной части рабочего колеса при уменьшенном гидродинамическом сопротивлении криволинейного канала с двумя перегибами, имеющими увеличенные радиусы, и дальнейшее движение жидкости к выходу из рабочего колеса и в приемную часть направляющего аппарата (не показана на фигурах) многоступенчатого насоса. При этом также обеспечивается возможность уменьшения высоты входной части рабочего колеса и соответственно уменьшения высоты и массы рабочего колеса многоступенчатого насоса. Для иллюстрации достигаемого технического результата рабочим колесом, выполненным по варианту 1 , было проведено сравнение показателей напора жидкости на выходе рабочего колеса многоступенчатого насоса по прототипу и по группе изобретений. При этом рабочее колесо многоступенчатого насоса, выполненное по варианту 1, содержало 1, 2 и 3 ряда вспомогательных лопаток. The inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flowing part of the impeller formed by the main disk 1, the cover disk 2, and the surface of the blades 3 and 4. At the same time, due to the interaction liquid with the surface of blades 3 and 4, there is an increase in the total moment of momentum of the fluid flow from the flow part of the impeller with a reduced hydrodynamic resistance of the curved channel with two bends having increased radii, and further movement of the liquid to the outlet of the impeller and into the receiving part of the guide vane ( not shown in the figures) of a multistage pump. In this case, it is also possible to reduce the height of the inlet of the impeller and, accordingly, reduce the height and weight of the impeller of a multistage pump. To illustrate the achieved technical result with the impeller made according to option 1, a comparison was made of the indicators of the fluid pressure at the outlet of the impeller of a multistage pump according to the prototype and according to the group of inventions. In this case, the impeller of a multistage pump, made according to option 1, contained 1, 2 and 3 rows of auxiliary blades.
В Таблице 1 приведена зависимость снижения высоты h и массы m рабочего колеса от величины углов а и b и количества и рядов вспомогательных лопаток при постоянной величине КПД рабочего колеса. Table 1 shows the dependence of the decrease in the height h and mass m of the impeller on the angles a and b and the number and rows of auxiliary blades at a constant value of the impeller efficiency.
Таблица 1 Table 1
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
Таким образом рабочим колесом, выполненным по варианту 1 , достигается технический результат, заключающийся в улучшении массогабаритных характеристик рабочего колеса центробежного многогоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением его КПД. Thus, the impeller made according to option 1 achieves the technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency.
Вариант 2. Option 2.
На вход рабочего колеса поступает жидкость из выходной части направляющего аппарата (не показан на фигурах) многоступенчатого насоса и движется по изогнутой проточной части рабочего колеса, образованной основным диском 1, покрывным диском 2, а также поверхностью лопаток 3. При этом за счет взаимодействия жидкости с поверхностью лопаток 3 происходит увеличение суммарного момента количества движения потока жидкости из проточной части рабочего колеса при уменьшенном гидродинамическом сопротивлении криволинейного канала с двумя перегибами, расположенными под углом от 21 до 45° имеющими увеличенные радиусы и дальнейшее движение жидкости к выходу из рабочего колеса и после контактирования с выходными кромками, установленными под углом от 40 до 80°, в приемную часть направляющего аппарата (не показана на фигурах) многоступенчатого насоса. При этом обеспечивается возможность уменьшения высоты входной части рабочего колеса и соответственно уменьшения высоты и массы рабочего колеса многоступенчатого насоса. The inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flow path of the impeller formed by the main disc 1, the cover disc 2, and the surface of the blades 3. At the same time, due to the interaction of the liquid with the surface of the blades 3, there is an increase in the total moment of momentum of the liquid flow from the flow path of the impeller with a reduced hydrodynamic resistance of the curved channel with two bends located at an angle of 21 to 45 ° having increased radii and further movement of the liquid to the outlet from the impeller and after contacting with the outlet edges set at an angle of 40 to 80 °, into the receiving part of the guide vane (not shown in the figures) of the multistage pump. This makes it possible to reduce the height of the inlet part of the impeller and, accordingly, reduce the height and weight of the impeller of a multistage pump.
Для иллюстрации достигаемого рабочим колесом, выполненным по варианту 2, технического результата было проведено сравнение показателей напора жидкости на выходе рабочего колеса многоступенчатого насоса по прототипу и по группе изобретений. To illustrate the technical result achieved by the impeller made according to option 2, a comparison was made of the indicators of the fluid pressure at the outlet of the impeller of a multistage pump according to the prototype and according to the group of inventions.
В Таблице 2 приведена зависимость снижения высоты h и массы ш рабочего колеса от величины угла а при постоянной величине КПД рабочего колеса. Table 2 shows the dependence of the decrease in the height h and mass w of the impeller on the angle a at a constant value of the impeller efficiency.
Таблица 2 table 2
Figure imgf000014_0001
Таким образом рабочим колесом, выполненным по варианту 2, достигается технический результат, заключающийся в улучшении массогабаритных характеристик рабочего колеса центробежного многогоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением его КПД.
Figure imgf000014_0001
Thus, the impeller made according to option 2 achieves the technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with the concomitant preservation of its efficiency.
Вариант 3. Option 3.
На вход рабочего колеса поступает жидкость из выходной части направляющего аппарата (не показан на фигурах) многоступенчатого насоса и движется по изогнутой проточной части рабочего колеса, образованной основным диском 1, покрывным диском 2, а также поверхностью лопаток 3 и 4. При этом за счет взаимодействия жидкости с поверхностью лопаток 3 и 4 происходит увеличение суммарного момента количества движения потока жидкости из проточной части рабочего колеса при уменьшенном гидродинамическом сопротивлении криволинейного канала с двумя перегибами, имеющими увеличенные радиусы, и дальнейшее движение жидкости к выходу из рабочего колеса и после контактирования с выходными кромками, установленными под углом от 40 до 80° в приемную часть направляющего аппарата (не показана на фигурах) многоступенчатого насоса. The inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flow path of the impeller formed by the main disk 1, the cover disk 2, and the surface of the blades 3 and 4. At the same time, due to the interaction liquid with the surface of blades 3 and 4, there is an increase in the total moment of momentum of the liquid flow from the flow part of the impeller with a reduced hydrodynamic resistance of the curved channel with two bends having increased radii, and further movement of the liquid to the outlet of the impeller and after contact with the outlet edges, installed at an angle of 40 to 80 ° in the receiving part of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump.
Для иллюстрации достигаемого технического результата было проведено сравнение показателей напора жидкости на выходе рабочего колеса многоступенчатого насоса по прототипу и по группе изобретений. To illustrate the achieved technical result, a comparison was made of the indicators of the fluid pressure at the outlet of the impeller of a multistage pump according to the prototype and according to the group of inventions.
В Таблице 3 приведена зависимость повышения КПД рабочего колеса многоступенчатого насоса от величины углов b при неизменной высоте и диаметре рабочего колеса. Таблица 3 Table 3 shows the dependence of the increase in the efficiency of the impeller of a multistage pump on the value of the angles b at a constant height and diameter of the impeller. Table 3
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
Из Таблицы 3 следует, что при условии повышения КПД рабочего колеса, выполненного по варианту 3, обеспечивается возможность уменьшения высоты входной части рабочего колеса и соответственно уменьшения высоты и массы рабочего колеса многоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением номинального напора. From Table 3 it follows that, provided that the efficiency of the impeller made according to option 3 is increased, it is possible to reduce the height of the inlet part of the impeller and, accordingly, reduce the height and weight of the impeller of a multistage pump with concomitant preservation of the nominal head.
Таким образом рабочим колесом, выполненным по варианту 3, достигается технический результат, заключающийся в улучшении массогабаритных характеристик рабочего колеса центробежного многогоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением его КПД. Thus, the impeller made according to option 3 achieves a technical result, which consists in improving the weight and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with concomitant preservation of its efficiency.
Вариант 4. Option 4.
На вход рабочего колеса поступает жидкость из выходной части направляющего аппарата (не показан на фигурах) многоступенчатого насоса и движется по изогнутой проточной части рабочего колеса, образованной основным диском 1, покрывным диском 2, а также поверхностью лопаток 3 и 4. При этом за счет взаимодействия жидкости с поверхностью лопаток 3 и 4 происходит увеличение суммарного момента количества движения потока жидкости из проточной части рабочего колеса в приемную часть направляющего аппарата (не показана на фигурах) многоступенчатого насоса. The inlet of the impeller receives liquid from the outlet of the guide vane (not shown in the figures) of a multistage pump and moves along the curved flowing part of the impeller formed by the main disk 1, the cover disk 2, and the surface of the blades 3 and 4. At the same time, due to the interaction liquid with the surface of blades 3 and 4, there is an increase in the total angular momentum of the flow liquid from the flowing part of the impeller to the receiving part of the guide vane (not shown in the figures) of the multistage pump.
Для иллюстрации достигаемого технического результата было проведено сравнение показателей напора жидкости на выходе рабочего колеса многоступенчатого насоса по прототипу и по группе изобретений. При этом рабочее колесо многоступенчатого насоса по прототипу содержало 1, 2 и 3 ряда вспомогательных лопаток. To illustrate the achieved technical result, a comparison was made of the indicators of the fluid pressure at the outlet of the impeller of a multistage pump according to the prototype and according to the group of inventions. In this case, the impeller of a multistage pump according to the prototype contained 1, 2 and 3 rows of auxiliary blades.
В Таблице 4 приведена зависимость повышения КПД рабочего колеса при увеличении количества вспомогательных лопаток при постоянной высоте и диаметре рабочего колеса центробежного многоступенчатого насоса. Table 4 shows the dependence of the increase in the efficiency of the impeller with an increase in the number of auxiliary blades at a constant height and diameter of the impeller of a centrifugal multistage pump.
Таблица 4 Table 4
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
Из Таблицы 4 следует, что при условии повышения КПД рабочего колеса, выполненного по варианту 4, обеспечивается возможность уменьшения его высоты с сопутствующим сохранением номинального напора жидкости, создаваемого рабочим колесом центробежного многоступенчатого насоса. Таким образом, рабочим колесом, выполненным по варианту 4, достигается технический результат, заключающийся в улучшении массогабаритных характеристик рабочего колеса центробежного многогоступенчатого насоса с сопутствующим сохранением его КПД. From Table 4 it follows that, provided that the efficiency of the impeller made according to option 4 is increased, it is possible to reduce its height with the concomitant preservation of the nominal fluid pressure created by the impeller of a centrifugal multistage pump. Thus, the impeller made according to option 4 achieves a technical result, which consists in improving mass and size characteristics of the impeller of a multistage centrifugal pump with concomitant preservation of its efficiency.
Таким образом заявляемой группой изобретений достигается указанный технический результат, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики рабочего колеса многоступенчатого насоса. Thus, the claimed group of inventions achieve the specified technical result, thereby improving the operational characteristics of the impeller of a multistage pump.

Claims

Формула группы изобретений Formula of a group of inventions
1. Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса, содержащее основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, отличающееся тем, что рабочее колесо дополнительно содержит вспомогательные лопатки, а величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°. 1. The impeller of a multistage centrifugal pump, containing the main and covering disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, characterized in that the impeller additionally contains auxiliary blades, and the angle between the tangents to the outlet edges the main and cover discs and the transverse plane is from 40 to 80 °.
2. Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса, содержащее основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, отличающееся тем, что величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 21 до 45°. 2. The impeller of a multistage centrifugal pump, containing the main and cover disks, between which the blades are located, while the flowing part of the impeller has an inflection and a reverse slope, characterized in that the angle between the tangent passing through the inflection point of the flowing part of the impeller, and the transverse plane is from 21 to 45 °.
3. Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса, содержащее основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, отличающееся тем, что величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 40 до 80°. 3. The impeller of a multistage centrifugal pump, containing the main and cover disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, characterized in that the angle between the tangents to the outlet edges of the main and cover disks and the transverse plane is from 40 to 80 °.
4. Рабочее колесо центробежного многоступенчатого насоса, содержащее основной и покрывной диски, между которыми расположены лопатки, при этом проточная часть рабочего колеса имеет перегиб и обратный уклон, отличающееся тем, что дополнительно содержит вспомогательные лопатки. 4. The impeller of a multistage centrifugal pump, containing the main and covering disks, between which the blades are located, while the flow path of the impeller has an inflection and a reverse slope, characterized in that it additionally contains auxiliary blades.
5. Рабочее колесо по любому из пи.1-4, отличающееся тем, что что величина угла между касательной, проходящей через точку перегиба проточной части рабочего колеса, и поперечной плоскостью составляет от 25 до 35°. 5. An impeller according to any one of pi. 1-4, characterized in that the angle between the tangent passing through the point of inflection of the flowing part of the impeller and the transverse plane is 25 to 35 °.
6. Рабочее колесо по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что величина угла между касательными к выходным кромкам основного и покрывного дисков и поперечной плоскостью составляет от 50 до 60°. 6. An impeller according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the angle between the tangents to the trailing edges of the main and cover disks and the transverse plane is 50 to 60 °.
7. Рабочее колесо по п.2 или п.З, отличающееся тем, что содержит вспомогательные лопатки. 7. The impeller according to claim 2 or claim 3, characterized in that it contains auxiliary blades.
8. Рабочее колесо по любому из п.1 , п.4 или и.7, отличающееся тем, что длина вспомогательных лопаток составляет до 85% от длины основных лопаток. 8. An impeller according to any one of claims 1, 4 or 7, characterized in that the length of the auxiliary blades is up to 85% of the length of the main blades.
9. Рабочее колесо по любому из п.1 , п.4 или и.7, отличающееся тем, что выходная кромка вспомогательных лопаток расположена на одном уровне с выходной кромкой основных лопаток. 9. The impeller according to any one of claims 1, 4 or 7, characterized in that the trailing edge of the auxiliary blades is located on the same level with the trailing edge of the main blades.
10. Рабочее колесо по любому из из п.1, п.4 или п.7, отличающееся тем, что содержит ряд дополнительных вспомогательных лопаток. 10. An impeller according to any one of claim 1, claim 4 or claim 7, characterized in that it contains a number of additional auxiliary blades.
11. Рабочее колесо по п.10, отличающееся тем, что дополнительные вспомогательные лопатки имеют длину от 40 до 60% от длины основных лопаток. 11. An impeller according to claim 10, characterized in that the additional auxiliary blades have a length of 40 to 60% of the length of the main blades.
12. Рабочее колесо по п.10, отличающееся тем, что содержит дополнительные ряды вспомогательных лопаток. 12. The impeller according to claim 10, characterized in that it contains additional rows of auxiliary blades.
13. Рабочее колесо по п.12, отличающееся тем, что вспомогательные лопатки дополнительных рядов имеют длину от 40 до 60% от длины вспомогательных лопаток предыдущих рядов. 13. The impeller according to claim 12, characterized in that the auxiliary blades of the additional rows have a length of 40 to 60% of the length of the auxiliary blades of the previous rows.
14. Рабочее колесо по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что форма лопаток описывается поверхностями второго порядка. 14. An impeller according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the shape of the blades is described by surfaces of the second order.
PCT/RU2019/050158 2019-02-13 2019-09-19 Centrifugal multi-stage pump impeller (variations) WO2020167163A1 (en)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RURU2019104012 2019-02-13
RU2019104012A RU2700991C1 (en) 2019-02-13 2019-02-13 Centrifugal multi-stage pump impeller
RURU2019106690 2019-03-11
RU2019106693 2019-03-11
RURU2019106693 2019-03-11
RU2019106671 2019-03-11
RURU2019106671 2019-03-11
RU2019106690 2019-03-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020167163A1 true WO2020167163A1 (en) 2020-08-20

Family

ID=72044521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/050158 WO2020167163A1 (en) 2019-02-13 2019-09-19 Centrifugal multi-stage pump impeller (variations)

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020167163A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2245114A (en) * 1940-01-06 1941-06-10 Eugene L Merritt Deep well turbine pump
US2775207A (en) * 1952-03-24 1956-12-25 Earl A Peterman High pressure centrifugal pump
JPH09310697A (en) * 1996-05-20 1997-12-02 Ogihara Seisakusho:Kk Centrifugal pump
JP2005030261A (en) * 2003-07-09 2005-02-03 Fuji Koki Corp Drain pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2245114A (en) * 1940-01-06 1941-06-10 Eugene L Merritt Deep well turbine pump
US2775207A (en) * 1952-03-24 1956-12-25 Earl A Peterman High pressure centrifugal pump
JPH09310697A (en) * 1996-05-20 1997-12-02 Ogihara Seisakusho:Kk Centrifugal pump
JP2005030261A (en) * 2003-07-09 2005-02-03 Fuji Koki Corp Drain pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3056741B1 (en) Impeller of a compressor and compressor provided with same
KR101252984B1 (en) Flow vector control for high speed centrifugal pumps
US20130309082A1 (en) Centrifugal turbomachine
NL8101840A (en) SIDE CHANNEL PUMP.
EP1990544A2 (en) Multistage centrifugal compressor
US3964841A (en) Impeller blades
RU2705785C2 (en) Free-vortex pump
RU188224U1 (en) Submersible multi-stage vane pump stage
RU2700991C1 (en) Centrifugal multi-stage pump impeller
UA126103C2 (en) Reversible pump turbine and guide vane for the reversible pump turbine
WO2020167163A1 (en) Centrifugal multi-stage pump impeller (variations)
RU2661801C1 (en) Rotary pump impeller
WO2011117801A2 (en) Single-entry radial pump
RU2680018C2 (en) Liquid tolerant impeller for centrifugal compressors
RU188903U1 (en) The driving wheel of the centrifugal multistage pump
RU188868U1 (en) The driving wheel of the centrifugal multistage pump
RU188867U1 (en) The driving wheel of the centrifugal multistage pump
GB2507307A (en) Impeller
JP2017048703A (en) Centrifugal Pump
KR102582061B1 (en) multistage centrifugal fluid machine
RU2699860C2 (en) Improved scroll for turbomachine, turbomachine comprising such scroll and method of operation
RU2692941C1 (en) Centrifugal pump impeller for gas-liquid media
JP2021004584A (en) Rotor blade for two-phase flow turbine and two-phase flow turbine including the rotor blade
RU2733500C1 (en) Centrifugal pump impeller with improved positive suction bead
RU185106U1 (en) Centrifugal pump

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19915153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112 (1) EPC - (EPO FORM 1205A) - 11.08.2022

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19915153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1