НАСОС ДИСКОВОГО ТИПА
DISC-TYPE PUMP

Изобретение относится к насосостроению, в частности, к динамическим насосным агрегатам для перекачивания высоковязких сред, в том числе агрессивных, пожаровзрывоопасных, содержащих взвешенные твердые и мягкие включения. При этом течение жидкости в проточной части насоса имеет ламинарный характер, что важно для «бережного» перекачивания специфических сред.
Известен дисковый насос, содержащий рабочий орган, состоящий из ведущего, закрепленного на валу и соединенного с приводным валом гладкого диска, к которому посредством втулок крепятся ведомые диски с центральными отверстиями (каталог фирмы DISCFLO, «Дисковые насосы для химической и нефтехимической промышленности»).
Недостатком данной конструкции является малый напор, низкий КПД рабочего колеса.
Известен дисковый насос, содержащий корпус с тангенциальным отводом с патрубками входа и выхода рабочей среды, вал, рабочее колесо, состоящее как минимум из двух дисков, соединенных вместе, при этом на одной стороне каждого диска установлены прямые лопасти, высота которых составляет не более 25% расстояния между дисками, а длина каждой лопасти не менее 70% радиуса диска (Патент US №4940385, МПК F01D 1/36).
Недостатком данной конструкции является сложная технология изготовления, высокая стоимость, возможность возникновения вихревого течения жидкости между дисками при увеличении высоты лопастей.
Наиболее близким аналогом является патент SU №1795685 A1, 20.12.1995, МПК F04D 5/00. Известен дисковый насос, содержащий корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды, ротор с дисками, установленными на определенном расстоянии друг от друга и имеющими гладкие, или гофрированные, или гофрированно-рифленые рабочие поверхности.
Недостатком данной конструкции является сложность технологии изготовления дисков.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая технологичность и малая трудоемкость изготовления, обеспечение высокого напора и высокого КПД, гарантированное обеспечение ламинарного течения потока рабочей среды.
Данный технический результат достигается с помощью конструкции насоса дискового типа, содержащего корпус с тангенциальным отводом с патрубками входа и выхода рабочей среды, вал с одним и более дисками, имеющими волнообразную поверхность, имеющими лучевую схему расположения волн с переменным радиусом, увеличивающимся от центра к периферии волнообразного диска. Волнообразные поверхности соседних дисков расположены навстречу друг другу или эквидистантно друг другу.
Расположение волнообразных поверхностей, количество дисков, волн, высота волны зависят от требуемого напора, вида перекачиваемой среды (ее вязкости, количества, размера и твердости частиц, содержащихся в перекачиваемой среде) и является расчетной величиной.
Принцип действия насоса основан на явлении пограничного слоя, который образуется на диске, вращающемся в вязкой жидкости. При этом молекулы жидкости блокируются на волнообразной поверхности вращающегося диска и за счет вязкого трения передают энергию вращения от пограничного слоя молекулам соседних слоев. Вследствие этого образуется мощное поле центробежной силы, которое создает равномерный гидравлический профиль скоростей и обеспечивает перекачивание рабочей среды без пульсаций и вибраций.
На фиг.1 показан насос в разрезе. На фиг.2 - диск с волнообразной поверхностью, имеющей лучевую схему расположения волн с переменным радиусом, увеличивающимся от центра к периферии волнообразного диска. На фиг.3а показаны волнообразные поверхности соседних дисков, расположенных навстречу друг другу. На фиг.3б показаны волнообразные поверхности соседних дисков, расположенных эквидистантно друг другу. На фиг.4 показан насос с одним диском с волнообразной поверхностью в разрезе.
Насос содержит корпус с тангенциальным отводом 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 рабочей среды, вал 4, диски 5 и 6 с волнообразной поверхностью 7, имеющей лучевую схему (см. фиг.2) расположения волн с переменным радиусом 8 (см. фиг.3), увеличивающимся от центра к периферии дисков 5 и 6.
Насос работает следующим образом. Рабочая среда через патрубок входа 2 поступает в корпус 1, молекулы рабочей среды входят в сцепление с поверхностью дисков 5 и 6 с волнообразной поверхностью рабочего колеса. По мере вращения дисков 5 и 6 происходит передача энергии последующим слоям молекул рабочей среды, находящимся между дисками с генерированием градиентов давления и скорости, направленных поперек к ширине рабочего колеса. Рабочая среда, двигаясь под давлением центробежных сил, сжимается и выводится из насоса через патрубок выхода 3, расположенный тангенциально к спиральному каналу корпуса насоса.
Для перекачивания рабочей среды, имеющей длинные волокнистые включения, применим насос дискового типа с одним диском с волнообразной поверхностью. При этом высота волны диска рассчитывается в зависимости от требуемого напора.
Насос дискового типа (насос) с дисками с волнообразной поверхностью, направленной выпуклыми поверхностями соседних дисков навстречу друг другу, обеспечивает большой напор и КПД с соблюдением ламинарности потока. Такой насос особенно эффективен для перекачивания рабочей среды, имеющей высокую вязкость с высоким напором и КПД.
Насос, имеющий соседние диски с волнообразными поверхностями, расположенными эквидистантно друг другу, позволяет обеспечить несколько меньший напор, может наиболее эффективно использоваться для перекачивания вязких жидкостей с большим содержанием крупных включений, обеспечивая хорошую ламинарность потока.
Насос дискового типа с волнообразной поверхностью имеет высокую технологичность, малую трудоемкость изготовления, напор и КПД в 2 и более раз выше, чем у насоса с плоскими дисками. Данный насос гарантированно обеспечивает ламинарный поток в рабочем колесе при различных высотах волны.