Ступень центробежного насоса
CENTRIFUGAL PUMP STAGE

Изобретение относится к ступени динамического центробежного насоса.
Ступень центробежного насоса состоит из рабочего колеса 1 (фиг. 1, 2) и направляющего аппарата 2, расположенных таким образом, что поток рабочей жидкости проходит через рабочее колесо в направляющий аппарат. Как правило ступень центробежного насоса размещена в корпусе ступени 3. Вращающееся рабочее колесо, служит для передачи механической энергии потоку жидкости и представляет собой основной и покрывной диски, между которыми расположены лопасти, образующие каналы, по которым, под действием лопастей, движется перекачиваемая жидкость. Из рабочего колеса жидкость поступает в неподвижный направляющий аппарат, каналы которого представляют собой диффузоры, служащие для поворота и уменьшения скорости потока. Каналы существующих рабочих колес и направляющих аппаратов в поперечном сечении представляют собой четырехугольник, грани которого могут быть прямолинейными, либо криволинейными. Движение жидкости по каналам сопровождается гидравлическими потерями напора, обусловленными вязкостью. Величина потерь определяется по обычным формулам гидравлики и складывается из потерь на трение, диффузорных потерь, потерь внезапного расширения и сужения, а также потерь вихреобразования, вызванных отрывом потока от лопастей и неравномерностью распределения скоростей и давлений по сечению. [Лопастные насосы: Справочник / под общ. ред. В.А. Зимницкого и В.А. Умова - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - 334 с.: ил.]; [Ржебаева Н.К., Ржебаев Э.Е. Р48 Расчет и конструирование центробежных насосов: Учебное пособие. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2009. - 220 с.]
Задачей на решение которой направлено изобретение является уменьшение потерь напора,. вызванных неравномерностью распределения скоростей и давлений по сечению канала.
Технический результат достигается тем, что:
- межлопаточные каналы выполняют круглой или близкой к кругу формы в поперечном сечении; близкой к кругу, в данном случае, считают форму в которой расстояние от оси канала до наименее удаленной точки на стенке канала составляет не менее 90% расстояния от оси канала до наиболее удаленной точки (фиг. 3). Такая форма позволит уменьшить либо предотвратить образование вихрей, вызванных неравномерностью распределения скоростей и давлений по сечению.
- канал расположен целиком либо частично вдоль кривой, описываемой уравнениями вида:
b
х=a⋅t⋅cos(t);
b
у=a⋅t⋅sin(t);
где a, b, t - любое действительное число; что также способствует уменьшению потерь.
Анализ математической модели ступени, построенной с указанными конструктивными отличиями показывает, что данные решения позволяют повысить общий КПД ступени по сравнению с существующими образцами.
Заявленное техническое решение поясняется чертежами:
фиг. 1 - ступень центробежного насоса, продольное сечение;
фиг. 2 - ступень центробежного насоса, поперечное сечение;
фиг. 3 - поперечное сечение канала рабочего колеса и (или) направляющего аппарата.
Рабочее колесо 1 и направляющий аппарат 2 ступени центробежного насоса содержат каналы по которым перемещается перекачиваемая жидкость (фиг. 1, 2). Каналы в поперечном сечении, на некотором участке от входа в рабочее колесо до выхода и от входа в направляющий аппарат до выхода из него имеют круглую или близкую к кругу форму (фиг. 3). Благодаря такой форме каналов, при движении жидкости по ним, поток движется вдоль стенок канала с меньшим количеством отрывов и вихрей, которые обуславливают потери напора. Таким образом достигается более высокий КПД ступени.