WO2021188000A1 - Ступень мнооступенчатого центробежного насоса - Google Patents
Ступень мнооступенчатого центробежного насоса Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021188000A1 WO2021188000A1 PCT/RU2020/000462 RU2020000462W WO2021188000A1 WO 2021188000 A1 WO2021188000 A1 WO 2021188000A1 RU 2020000462 W RU2020000462 W RU 2020000462W WO 2021188000 A1 WO2021188000 A1 WO 2021188000A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- circle
- diameter
- blades
- impeller
- supply
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- F04D1/02—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
-
- 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 invention relates to the field of pump engineering, to the designs of the stages of multistage centrifugal pumps.
- a fundamentally new stage of a multistage centrifugal pump which includes an impeller consisting of a main disk, a covering disk, a hub, blades, inlet and outlet blades located on opposite surfaces of the main disk.
- the blades are located between the hub and the inner edge of the cover disc.
- the discharge vanes are made with inner ends on a circle with a diameter D1, with outer ends on a circle with a diameter of D2, each discharge blade is made in the form of an arc, with a smooth turn with respect to the transverse axis of the impeller in the direction from a circle with a diameter D1 to a circle with a diameter D2.
- the supply blades are made with inner ends on a circle with a diameter D3, outer ends at D2, each supply blade is made in the form of an arc, with a smooth turn with respect to the transverse axis of the impeller in the direction from a circle with a diameter D3 to a circle with a diameter D2.
- Each inlet and outlet blade is made with an inclination angle to the main disk that varies along its length. The angles of inclination to the main disk at the circle with the diameter D2 are equal for the inlet and outlet blades. For a circle with a diameter D2, the inlet and outlet blades are offset from the plane L.
- the circle with a diameter D1 is a conditional circle drawn along the inner ends of the outlet vanes, the center of the circle is the center of the impeller, the circle with the diameter D2 is a circle, which is the outer boundary of the impeller, a circle with a diameter D3 is a conditional circle drawn along the inner ends of the supply blades, the center of the circle is the center of the impeller, and D1 is greater than D3, L is a conditional plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller and dividing the impeller into equal the thickness of the part.
- the values of the diameter D1- are taken on the basis of the required head created by the stage.
- the values of the D2 diameter are taken to be larger than the D1 diameter by an amount from 1 to 15%.
- the values of the diameter D3 - the outer diameter of the step is taken to be larger than the diameter D1 by an amount from 25 to 60%.
- the technical result is the creation of a fundamentally new stage of a multistage centrifugal pump with improved technical and economic characteristics, specifically with significantly reduced acoustic noise and low hydrodynamic vibrations and, as a consequence, increased reliability, high resource and high efficiency of the stage and the pump as a whole.
- a distinctive feature of the stage is the shape of the guide vane, which allows the liquid to be removed from the centrifugal impeller with the lowest possible losses due to vortex formation, i.e. while maintaining the maximum possible efficiency of the stage and the pump as a whole.
- FIG. 1 shows a stage of a multistage centrifugal pump, consisting of an impeller 1, consisting in turn of a hub 2, a covering disk 3, blades 4, and a guide vane 5, consisting in turn of two rows of blades - discharge blades 6 and feed blades 7 fixed on the main disk 8.
- FIG. 2 shows the guide vane 5 - front view, and also shows a section BB of the guide vane 5, along the main plane.
- the figure illustrates the construction of the number nl of diverting blades 6, thickness hi, with the beginning of construction on the diameter D1, with a turn through an angle f ⁇ , while the values of the angle f ⁇ lie in the range from 40 ° to 140 °, starting a turn at an angle a ⁇ , the optimal values of which, minimizing losses from liquid inflow onto the leading edge of the guide vane blade, lie in the range from 1 ° to 30 ° and ending with a turn at an angle a2, the choice of the value of the angle a2 lies in preferably in the range from 3 ° to 60 °, with an offset along the axis by the value L1 - the value of which is the structural dimension of the step size.
- FIG. 3 shows the guide vane 5 - side view, and also shows its view A - from the back.
- the figure illustrates the construction of the number n2 of the supply blades 7, thickness h2, with the beginning of the construction on the diameter D2, with a turn through an angle f2, the optimal values of which lie in the range from 30 to 130 °, starting the turn at an angle b ⁇ equal to the angle a2 and ending with a turn under angle b2, the optimal values of which, minimizing losses from leakage to the inlet blades of the impeller of the next stage of the pump, lie in the range from 1 ° to 50 ° with mixing along the axis by the value L2.
- FIG. 4 and 5 show the flow lines SL0 of the liquid in the impeller, SL1 - in the outlet channels and SL2 - in the supply channels, measured in a full-scale experiment. It can be seen from the figures that the fluid flow in the stage is non-vortex, and the resulting form of the flow in the stage ensures the maximum possible efficiency of the pump stage.
- the design of the guiding vane of the centrifugal pump stage additionally takes into account the twisting of the liquid through the angle b28I., Equal to the angle b2 the end of the supply blade, during the transition from the liquid flow stage to stage, in order to minimize the loss of hydrodynamic energy of all stages of a multistage centrifugal pump.
- FIG. 6 and 7 show the shape of the jet (projection from the front and from the back) resulting from the flow of liquid through the channels of the stage of FIG. 1. Obtained as a result of the construction of the stage, the form of the liquid flow in the flow part of the stage does not have vortex formation and reaches the goal of the flow with the minimum possible losses, i.e. with the highest possible efficiency.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение представляет собой ступень многоступенчатого центробежного насоса. Устройство включает рабочее колесо, состоящее из основного диска, покрывающего диска, ступицы, лопастей, подводящих и отводящих лопаток, расположенных на противоположных поверхностях основного диска. Отводящие лопатки выполнены с внутренними концами на окружности диаметром D1, с наружными концами на окружности диаметром D2. Подводящие лопатки выполнены с внутренними концами на окружности диаметром D3, наружными концами на D2. Каждая лопатка выполнена с изменяющимся по ее длине углом наклона к основному диску, углы наклона у окружности диаметром D2 у подводящих и отводящих лопаток равны, у окружности диаметром D2 подводящие и отводящие лопатки выполнены с отступом от плоскости L. Окружность диаметром D1 - проведена по внутренним концам отводящих лопаток, окружность диаметром D2 является внешней границей рабочего колеса, окружность диаметром D3 проведена по внутренним концам подводящих лопаток, причем D1 больше D3, a L - плоскость, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса. Устройство позволяет повысить КПД насоса.
Description
Ступень многоступенчатого центробежного насоса
Изобретение относится к области насосостроения, к конструкциям ступеней центробежных многоступенчатых насосов.
Известна ступень центробежного многоступенчатого насоса, где внешние кромки лопаток сопряжены с внутренней поверхностью корпуса направляющего аппарата по винтовым кривым, наклон которых к горизонталям выполнен уменьшающимся по ходу движения жидкости, соседние наклонные лопатки расположены с перекрытием, причем расстояния в горизонтальных плоскостях между наклонными лопатками в перекрытиях по ходу движения жидкости увеличиваются с углом раскрытия 6-10°, а к внутренним кромкам в верхней части наклонных лопаток прикреплен цилиндрический экран, прилегающий к нижнему диску следующего направляющего аппарата (RU 2403450 С 1 , 10.11.2010). Данная конструкция обеспечивает высокие напорные характеристики. Недостатками являются высокие вихреобразования в канале направляющего аппарата и как следствие высокие энергетические потери в потоке каналов ступени, низкая надежность ступени, небольшой срок эксплуатации.
Известен направляющий аппарат в составе ступени центробежного насоса с лопатками в виде дуги, с плавным разворотом по отношению к поперечной оси рабочего колеса (ЕР 2949943 А1 02.12.2015). Данная конструкция немного уменьшает вихреобразование, но не решает вопроса надежности и долговечности эксплуатации ступени.
Известна ступень центробежного насоса, включающая рабочее колесо, состоящее из основного диска, ступицы, лопастей, лопаток, расположенных на противоположных поверхностях диска (US 2014/0105747 А1, 17.04.2014). Авторами данной конструкции ставится задача небольшого уменьшения вихреобразования на
отдельном участке направляющего аппарата ступени, но эта задача решается не полностью и не на всех участках проточной части ступени.
Устройство по US 2014/0105747 А1, 17.04.2014 можно принять в качестве ближайшего аналога.
Нерешенной технической проблемой всех вышеперечисленных конструкций ступени, являются высокие энергетические потери потока из-за вихреобразования в ступени центробежного насоса, что приводит к недостаточно высокому коэффициенту полезного действия, ступени и насоса в целом. Также техническими проблемами являются недостаточная надёжность, и очень ограниченный ресурс ступеней насоса и высокие требования к материальному изготовлению ступени.
Предлагается принципиально новая ступень многоступенчатого центробежного насоса, включающая рабочее колесо, состоящее из основного диска, покрывающего диска, ступицы, лопастей, подводящих и отводящих лопаток, расположенных на противоположных поверхностях основного диска. Лопасти расположены между ступицей и внутренним краем покрывающего диска. Отводящие лопатки выполнены с внутренними концами на окружности с диаметром D1, с наружными концами на окружности с диаметром D2, каждая отводящая лопатка выполнена в виде дуги, с плавным разворотом по отношению к поперечной оси рабочего колеса в направлении от окружности с диаметром D1 к окружности с диаметром D2. Подводящие лопатки выполнены с внутренними концами на окружности с диаметром D3, наружными концами на D2, каждая подводящая лопатка выполнена в виде дуги, с плавным разворотом по отношению к поперечной оси рабочего колеса в направлении от окружности с диаметром D3 к окружности с диаметром D2. Каждая подводящая и отводящая лопатка выполнена с изменяющимся по её длине углом наклона к основному диску. Углы наклона к основному диску у окружности с диаметром D2 у подводящих и отводящих лопаток равны. У окружности с диаметром D2 подводящие и отводящие лопатки выполнены с отступом от плоскости L. Окружность с диаметром D1 - условная окружность, проведённая по внутренним концам отводящих лопаток, центром окружности является центр рабочего колеса, окружность с диаметром D2 — окружность,
являющаяся внешней границей рабочего колеса, окружность с диаметром D3 - условная окружность, проведённая по внутренним концам подводящих лопаток, центром окружности является центр рабочего колеса, причём D1 больше D3, L - условная плоскость, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса и делящая рабочее колесо на равные по толщине части. Значения диаметра D1- принимается исходя из необходимого напора создаваемого ступенью. Значения диаметра D2 - принимается большим от диаметра D1 на величину от 1 до 15%. Значения диаметра D3 - наружный диаметр ступени, принимается большим от диаметра D1 на величину от 25 до 60%.
Техническим результатом является создание принципиально новой ступени центробежного многоступенчатого насоса с улучшенными технико-экономическими характеристиками, конкретно с существенно пониженным акустическим шумом и низкими гидродинамическими вибрациями и как следствие повышенной надежностью, высоким ресурсом и высоким коэффициентом полезного действия ступени и насоса в целом.
Отличительной особенностью ступени является форма направляющего аппарата позволяющая отводить жидкость от центробежного рабочего колеса с минимально возможными потерями на вихреобразование, т.е. с сохранением максимально возможного КПД ступени и насоса в целом.
Технический результат достигается посредством комплекса объединённых единым изобретательским замыслом конструктивных усовершенствований в базовых компонентах.
На фиг. 1 показана ступень центробежного многоступенчатого насоса, состоящая из рабочего колеса 1, состоящего в свою очередь из ступицы 2, покрывающего диска 3, лопастей 4, и направляющего аппарата 5, состоящего в свою очередь из двух рядов лопаток - отводящих лопаток 6 и подводящих лопаток 7 закреплённых на основном диске 8.
На фиг. 2 изображен направляющий аппарат 5 - вид спереди, а также показано сечение Б-Б направляющего аппарата 5, по главной плоскости. Фигура иллюстрирует построение количества nl отводящих лопаток 6, толщиной hi, с
началом построения на диаметре D1, с разворотом на угол fΐ, при этом значения угла fΐ лежат в диапазоне от 40° до 140°, начиная разворот под углом aΐ, оптимальные значения которого, минимизирующие потери от натекания жидкости на входную кромку лопатки направляющего аппарата, лежат в диапазоне от 1° до 30° и заканчивая разворот под углом а2, выбор значения угла а2 лежит в предпочтительно в диапазоне от 3° до 60°, со смещением вдоль оси на величину L1 - значение которой является конструктивным размером габарита ступени. Из построенных таким образом лопаток, состоящих из рабочей поверхности кр и тыльной поверхности ks, образуется массив отводящих лопаток, позволяющий с минимальными энергетическими потерями отвести жидкость от рабочего колеса до внешнего диаметра D2 направляющего аппарата.
На фиг. 3 изображен направляющий аппарат 5 - вид сбоку, а также показан его вид А - сзади. Фигура иллюстрирует построение количества п2 подводящих лопаток 7, толщиной h2, с началом построения на диаметре D2, с разворотом на угол f2, оптимальные значения которого, лежат в диапазоне от 30 до 130°, начиная разворот под углом bΐ равным углу а2 и заканчивая разворот под углом b2, оптимальные значения которого, минимизирующие потери от натекания на входные лопасти рабочего колеса следующей ступени насоса, лежат в диапазоне от 1° до 50° со смешением вдоль оси на величину L2. Из построенных таким образом лопаток, состоящих из рабочей поверхности kip и тыльной поверхности kls, образуется массив подводящих лопаток, позволяющий с минимальными энергетическими потерями отвести жидкость от периферийного диаметра D2 к диметру D3 и далее по радиусу R1 во всасывающую воронку рабочего колеса следующей степени многоступенчатого центробежного насоса.
На фиг. 4 и 5 изображены измеренные на натурном эксперименте линии тока SL0 жидкости в рабочем колесе, SL1- в отводящих каналах и SL2 - в подводящих каналах. Из рисунков видно, что течение жидкости в ступени безвихревые, а полученная форма течения в ступени обеспечивает максимально возможный КПД ступени насоса. В конструкции направляющего аппарата ступени центробежного насоса дополнительно учтена подкрутка жидкости на угол b28I., равный углу b2
окончания подводящей лопатки, при переходе от потока жидкости ступени к ступени, с целью минимизации потерь гидродинамической энергии всех ступеней центробежного многоступенчатого насоса.
На фиг. 6 и 7 изображена форма струи (проекция спереди и сзади) получаемая в результате течения жидкости по каналам ступени фиг. 1. Полученная в результате построения ступени, форма течения жидкости в проточной части ступени не имеет вихреобразования и достигает цели течения с минимально возможными потерями, т.е. с максимально возможным КПД.
Claims
б
Формула изобретения
Ступень многоступенчатого центробежного насоса, включающий рабочее колесо, состоящее из основного диска, ступицы, лопастей, подводящих и отводящих лопаток, расположенных на противоположных поверхностях основного диска, отличающийся тем, что включает также покрывающий диск, лопасти расположены между ступицей и внутренним краем покрывающего диска, отводящие лопатки выполнены с внутренними концами на окружности с диаметром D1, с наружными концами на окружности с диаметром D2, каждая отводящая лопатка выполнена в виде дуги, с плавным разворотом по отношению к поперечной оси рабочего колеса в направлении от окружности с диаметром D1 к окружности с диаметром D2, подводящие лопатки выполнены с внутренними концами на окружности с диаметром D3, наружными концами на окружности с диаметром D2, каждая подводящая лопатка выполнена в виде дуги, с плавным разворотом по отношению к поперечной оси рабочего колеса в направлении от окружности с диаметром D3 к окружности с диаметром D2, каждая подводящая и отводящая лопатка выполнена с изменяющимся по её длине углом наклона к основному диску, у окружности с диаметром D2 углы наклона к основному диску у подводящих и отводящих лопаток равны, у окружности с диаметром D2 наружные концы подводящих и отводящих лопаток выполнены с отступом от плоскости L, где окружность с диаметром D1 - условная окружность, проведённая по внутренним концам отводящих лопаток, центром окружности является центр рабочего колеса, окружность с диаметром D2 - окружность, являющаяся внешней границей рабочего колеса, окружность с диаметром D3 - условная окружность, проведённая по внутренним концам подводящих лопаток, центром окружности является центр рабочего колеса, причём D1 больше D3, a L - условная плоскость, перпендикулярная оси вращения рабочего колеса и делящая рабочее колесо на равные по толщине части.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020111034A RU2732082C1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Ступень многоступенчатого центробежного насоса |
| RU2020111034 | 2020-03-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021188000A1 true WO2021188000A1 (ru) | 2021-09-23 |
Family
ID=72516385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/000462 WO2021188000A1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-09-03 | Ступень мнооступенчатого центробежного насоса |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2732082C1 (ru) |
| WO (1) | WO2021188000A1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU675196A2 (ru) * | 1972-09-29 | 1979-07-25 | Институт Горной Механики И Технической Кибернетики Им. М.М.Федорова | Центробежно-центростремительна машина |
| US20140105747A1 (en) * | 2008-05-27 | 2014-04-17 | Weir Minerals Australia, Ltd. | Centrifugal pump impellers |
| RU2606290C1 (ru) * | 2015-10-22 | 2017-01-10 | Владимир Николаевич Кудеяров | Центростремительный лопастной насос для перекачивания подогретых неоднородных по плотности жидкостей |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1765524A1 (ru) * | 1990-09-21 | 1992-09-30 | В. И. Козловский | Многоступенчатый насос |
-
2020
- 2020-03-17 RU RU2020111034A patent/RU2732082C1/ru active
- 2020-09-03 WO PCT/RU2020/000462 patent/WO2021188000A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU675196A2 (ru) * | 1972-09-29 | 1979-07-25 | Институт Горной Механики И Технической Кибернетики Им. М.М.Федорова | Центробежно-центростремительна машина |
| US20140105747A1 (en) * | 2008-05-27 | 2014-04-17 | Weir Minerals Australia, Ltd. | Centrifugal pump impellers |
| RU2606290C1 (ru) * | 2015-10-22 | 2017-01-10 | Владимир Николаевич Кудеяров | Центростремительный лопастной насос для перекачивания подогретых неоднородных по плотности жидкостей |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2732082C1 (ru) | 2020-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7261513B2 (en) | Centrifugal compressor | |
| JP5608062B2 (ja) | 遠心型ターボ機械 | |
| US3986791A (en) | Hydrodynamic multi-stage pump | |
| KR101252984B1 (ko) | 고속 원심 펌프용 유동 벡터 제어기 | |
| EP1923572A2 (en) | Electric blower and electric cleaner using the same | |
| WO2015087909A1 (ja) | 遠心ファン | |
| CN110107539A (zh) | 一种用于流体机械的反导叶结构 | |
| JP3949663B2 (ja) | 遠心羽根車 | |
| US8075260B2 (en) | Centrifugal turbomachinery | |
| CN112228401A (zh) | 一种开槽有叶扩压器 | |
| CN114981544B (zh) | 用于风机的承壳体和具有相应的壳体的风机 | |
| US20240084718A1 (en) | Flow Control Structures for Enhanced Performance and Turbomachines Incorporating the Same | |
| US3027845A (en) | Impeller tip pocket | |
| WO2021188000A1 (ru) | Ступень мнооступенчатого центробежного насоса | |
| JP2007531841A (ja) | 速度分布を改良するインペラの羽根 | |
| JP2002122095A (ja) | 遠心ポンプ | |
| RU2733500C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного насоса с улучшенным кавитационным запасом | |
| CN220522888U (zh) | 离心风机 | |
| JP2016528438A (ja) | 前方掃引接線流圧縮機用拡散器 | |
| KR102574942B1 (ko) | 연료 펌프용 임펠러 | |
| JP2019007431A (ja) | ターボポンプ | |
| CN217381021U (zh) | 一种包含轴向扩压器的气动部件、吸尘器和压缩机 | |
| JP6971662B2 (ja) | インペラ | |
| JP5207928B2 (ja) | 渦巻ポンプ | |
| US20230375005A1 (en) | Centrifugal compressor |
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: 20925577 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) - 10.02.2023 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20925577 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |