Вихревой насос

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51 у 5 Р 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН енЕ, фф 4 УИслио велЕХруц07 Ецд СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ К абочим каналом и с кой всасывающим и бками установлено аткэми. Поперечная ала выполнена увеывающего патрубка нала и затем умень- тельного патрубка, о момента поперечносительно оси враывается заданной ы,3 ил,корпусе с проточным р разделенными перемы нагнетательным патру рабочее колесо с лоп площадь проточного ка личивающейся от всас до середины длины ка шающейся до нагнета Изменение статическог ной площади канала от щения канала апис зависимостью. 1 з.п.ф-л ельный инсти/00, 1966;Ся перекачиваность изобрет я чисния: в колеса абочеОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Использование: длтых жидкостей, Сущн Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для перекачивания чистых жидкостей без примесей твердых веществ.Известны вихревые насосы, имеющие рабочее колесо с лопатками и корпус с проточным каналом, всасывающим и напорным патрубками, разделен н ыми перемычкой. Единичные вихревые насосы могут быть изготовлены с минимально возможными торцовыми щелевыми уплотнениями между рабочим колесом и корпусом, 8 этом случае утечки жидкости иэ проточного рабочего канала корпуса незначительны и не влияют на рабочий процесс преобразования механической энергии вращения рабочего колеса в гидравлическую энергию потока жидкости. Здесь на всей длине активной части проточного канала преобразование энергии одного вида в другой происходит в оптимальном режиме с максимальным коэффициентом полезногодействия, при этом на всей длине сохраняется оавенствоа/РО = а,где 0 - подача насо "а;Р - поперечная площадь проточного рабочего канала;0 - окружная скорость рабочего на радиусе центра тяжести сечения р го канала;Ор.опт, - оптимальное значение коэффициента рабочей подачи.В серийно изготавливаемых вихревых насосах указанные выше торцовые зазоры обычно имеют размер д = 0,250,1 мм. По этой причине перекачиваемая жидкость через торцовые зазоры перетекает из одной части проточного канала в другую. Процесс преобразования энергии выходит из оптимального режима, и вследстьие этого уменьшается коэффициент полезноо действия и падает развиваемый насосом напор, что можно оценить по приближенным зависимостям и графикам (0.8. Байбаков. Вихревые насосы. М.: Машиностроение, 1981, стр,95, рис.51),Известен также вихревой насос, содержащий корпус с проточным рабочим каналом и с разделенными перемычкойвсасывающим и нагнетательным патрубками и установленное в корпусе рабочее колесо с лопатками. Здесь также радиальные утечки через. торцовый зазор между рабочим колесом и корпусом приводят к тому, что оптимальный режим вихревого процесса не поддерживается по всей длине проточного рабочего канала. Это приводит к уменьшению коэффициента полезного действия насоса и падению напора насоса.Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия насоса путем обеспечения оптимального режима вихревого процесса по всей длине проточного рабочего канала,Цель достигается тем, что в вихревом насосе, содержащем корпус с проточным рабочим каналом и с разделенными перемычкой всасывающим и нагнетательным патрубками и установленное в корпусе рабочее колесо с лопатками, поперечная площадь проточного канала выполнена увеличивающейся от всасывающего патрубка до середины длины канала, а затем уменьшающейся до нагнетательного патрубка; в насосе изменение статического момента поперечной площади канала относительно оси вращения рабочего колеса описывается зависимостьюЯос( ф) = Яос(0)(1 + - 1 - (1 - - -)3 где Яос(р) - статический момент поперечной площади сечения канала, м;) - угол 0РуЪ/2, под которым расположено сечение от начала или конца канала, град;Яос(0) - статический момент поперечной площади в начале или конце канала, м;Ъ - угол обхвата проточного рабочего канала, град; а-безразмерный коэффициент, равный д - торцовый зазор между рабочим колесом и корпусом, мм;Ввх - радиус, на котором расположен зазор, мм;Г(0) - поперечная площадь в начале или конце канала, мм .Благодаря этому возможно обеспечить постоянство О/(ЕО) - Ор.опт. по всей длине проточного рабочего канала и сохранить оптимальный режим вихревого рабочего процесса, тем самым увеличить коэффициент полезного действия насоса.5 10 15 Авторам неизвестны другие техниче 20 25+ 5 а 1 (1 Д 1,5 р (1) Яос(ф) = Яос( где Яос( р) - статич площади сечения о - угол Орасположено сече канала, град;30 35 40 45 50 Существенными отличиями предлагаемого вихревого насоса является выполнение рабочего канала таким образом, что его поперечная площадь увеличивается от всасывающего патрубка до середины длины канала и затем уменьшается до напорного патрубка, а также выполнение поперечной площади так, что изменение статического момента последней относительно оси вращения рабочего колеса описывается зависимостьюЯос(р) = Зос(0)(1+ - 1 - (1 - -. ские решения, имеющие признаки, сходные с заявляемым вихревым насосом, что говорит о соответствии предлагаемого изобретению критерию "существенные отличия". На фиг,1 и 2 представлена основная гидравлическая часть насоса; на фиг.3 - результаты конкретных расчетов поперечной площади проточного рабочего канала и ее статического момента относительно оси вращения рабочего колеса.В основную гидравлическую часть вихревого насоса входят рабочее колесо 1 с лопатками 2, корпус 3 с проточным рабочим каналом 4, всасывающим 5 и напорным 6 патрубками, разделенными перемычкой 7.Работа предлагаемого вихревого насоса происходит следующим образом,При вращении рабочего колеса 1 жидкость из всасывающего патрубка 5 поступает в проточный рабочий канал 4 и ячейки 8 между лопатками 2 рабочего колеса 1. Благодаря силовому взаимодействию лопаток 2 с потоком жидкости в ячейках 8 рабочего колеса 1 преобразуется механическая энергия вращения в гидравлическую. Жидкость движется от всасывающего патрубка 5 к напорному 6. Проточный рабочий канал 4 выполнен так, что его, поперечная площадь увеличивается от всасывающего патрубка 5 досередины канала и затем уменьшается до напорного патрубка 6, Изменение статического момента поперечной площади канала относительно оси вращения рабочего колеса 1 описывается зависимостью ский момент поперечной анала, м;руъ/2, под которым ние от начала или конца(4) Зос(0)- статический момент поперечнойплощади в начале или конце канала, м; у)о - угол обхвата проточного рабочегоканала, град; а - безразмерный коэффициент, равный 1,55(1,71,9)-(О) Е(о) д - торцовый зазор между рабочим колесом и корпусом, мм;Е(0) - поперечная площадь в начале или конце канала, мм 2;Ввх - радиус. на котором расположен зазор, мм.Ум ножи м обе части ура в не н ия (1) на расход насоса Оо, а статические моменты представим через произведение поперечной площади и радиуса центра тяжести поперечного сечения канала ОоЕ(ф)Вцт( ф) = Е(0)Вцт(0)(0 о + где Е( р), Вцт( ср) - поперечная площадь и радиус центра тяжести поперечного сечения канала при угле гр(фиг.1,2);Е(0), Вцт(0) - поперечная площадь и радиус центра тяжести поперечного сечения канала или конца канала,В качестве безразмерного коэффициента а будем рассматривать отношение где цср - средний дополнительный расходрадиальных утечек через торцовый зазормежду. рабочим колесом и корпусом.Для цср известно выражение 1,г -Цср =фвхо - т-т 29 Н. 5 ч 2где р - коэффициент расхода;Ввх - радиус входа в торцовое щелевое уплотнение;д - зазор между рабочим колесом и кор- пусом;Н - напор насоса.Подставляя (4) в (3), а (3) в (2), имеем после преобразования О,Е(Р)Вцт(Р) = Е(0)В,(0)0, +( ххх ххтхо,х 2 н 1 1я 1 3 23/2 2 Ро) 5 = 9 (Р) (6) где ц(ф) - расход радиальных утечек через торцовый зазор в сечении, расположенном 10 под углом рот начала или конца канала.С учетом (6) по выражению (5) получаем ОоЕ(ф)Вцт(ф) = Е(0)Вцт(0)(0 о + Ц(О. (7 ) 15 Расход через поперечное сечение канала, расположенного под углом р от начала или конца канала 20 а через поперечное сечение в начале или конце канала Умножив обе части уравнения (7) на угловую скорость вращения рабочего колеса а и приняв во внимание (8) и (9), имеем 30 0(0)Е(сР)Вцт(Р) й= О( р)Е(0)Вцт(0) а (10) или- сопзт (11) 0 О Е(р)%т(гр)со Е(0)йцт(0)а= Ор = сопзт для любого0 (р(12)40 где О - окружная скорость рабочего колесана радиусе центра тяжести сечения рабочего канала;Ор - коэффициент рабочей подачи.Уравнение (12) показывает, что в пред 45 лагаемом вихревом насосе возможно обеспечить постоянство коэффициента рабочейподачи по всей длине проточного рабочегоканала и установить его равным оптимальному значению Ор.опт. Поэтому в каждой50 ячейке рабочего колеса можно получить оптимальный режим вихревого процесса и,как следствие, повысить коэффициент полезного действия насоса в целом,Задание в расчет насоса коэффициента55 а по выражению (3) нежелательно, так какданное выражение включает режимные па-.раметры, Вместе с тем, известно, что длярабочего режима отношение утечек черезторцовый зазор цр к рабочей подаче Ор и1778369 ГО О ЮО 150 13,2 50. г,Составитель Л. АнисимоТехред М,Моргентал Редактор ктор Н. Гунько Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 101 Заказ 4174 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобРетениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5