ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение - центробежный насос - относится к насосам необъемного вытеснения с вращательным движением рабочих органов и может быть использовано для перекачивания различных жидкостей.
Известен центробежный насос, содержащий статорную часть, имеющую корпус с входной и напорной крышками, имеющими патрубки, и роторную часть, содержащую вал с рабочим колесом, имеющим основной и покрывной диски, внутри которых закреплены лопатки, и подшипниковые опоры, связывающие статорную и роторную части, при этом на внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы, направленные в сторону наклона лопаток и имеющие выход к наружной окружности дисков (ЕР 0629779 A1 (KLEIN SCHANZLIN &BECKER AG), 21.12.1994, фиг.1, 3, 4. 7, всего 7 с.).
Конструкция данного насоса не удовлетворяет промышленным требованиям по эффективной эксплуатации насосов, особенно насосов, работающих с конкретными характеристиками по подаче и напору. Указанный насос не обеспечит работу с максимальными и стабильными параметрами, так как при истечении жидкости из каналов основного диска струя этого канала надавливает на основную струю, истекающую с колеса, и искривляет ее. Струя, вышедшая с канала покрывного диска, надавливает на основную струю в другую сторону. Таким образом, происходит волнообразное искривление основной струи. Кроме того, при неудачном подборе колес на заданные параметры возникает веерный эффект, а значит расслоение потока, что ведет к срыву потока, возникает вибрация и шум. Как следствие, снижается кпд насоса.
Для устранения указанных недостатков поставлена задача создания центробежного насоса улучшенной конструкции, обеспечивающей стабильность и надежность его работы при максимальных параметрах.
Для решения поставленной задачи в центробежном насосе, содержащем статорную часть, имеющую корпус с входной и напорной крышками, имеющими патрубки, и роторную часть, содержащую вал с рабочим колесом, имеющим основной и покрывной диски, внутри которых закреплены лопатки, и подшипниковые опоры, связывающие статорную и роторную части, при этом на внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы, имеющие выход к наружной окружности дисков, согласно изобретению на основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, глубина каналов меньше половины толщины диска, отношение глубины к длине каналов составляет 1:8, а к расстоянию между каналами как 1:10, при этом каналы направлены в сторону наклона лопаток или перпендикулярно к оси вращения рабочего колеса. Центробежный насос может содержать несколько рабочих колес.
Отличительные признаки изобретения являются существенными, взаимосвязаны между собой, необходимы и достаточны для достижения технического результата, а именно:
- на основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, один против другого. Такое расположение каналов исключает возникновение волнообразных дополнительных противолежащих потоков и их действие на основной поток;
- глубина а каналов меньше половины толщины s диска. Такая глубина не повлияет негативно на прочность колеса при его работе;
- глубина а каналов относится к длине l каналов как 1:8. По данному техническому решению соотношение 1:8 - оптимальное для множества проверенных колес центробежных насосов. Иными словами, глубина канала достаточна для создания дополнительной струи, которая положительно влияет на основной поток, сошедший с колеса. Дополнительная струя становится как бы стенкой жесткости, предохраняющей основной поток от преждевременного расслоения. К тому же, такая длина канала достаточна для формирования дополнительного потока. При уменьшении канала дополнительный поток не успеет сформироваться и, как результат, на выходе из канала получим веерный эффект. Струя рассеется. При увеличенной длине канала уменьшается прочность диска. Кроме того, канал уходит в расширенную часть полости, что негативно влияет на формирование основного потока;
- глубина каналов а относится к расстоянию b между каналами как 1:10. Такая зависимость предотвращает наслаивание исходящего дополнительного потока с одного канала на дополнительный поток, исходящий с другого канала. При этом создается стенка общего потока в зоне каналов, состоящая из дополнительных потоков, которая предохраняет от преждевременного расслоения основной поток.
Все отличительные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи и позволяют выполнить поставленную задачу по созданию улучшенной и более надежной конструкции насоса.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 схематически изображен центробежный насос.
На фиг.2 изображен вид А.
На фиг.3 изображено сечение по Б-Б.
На фиг.4 изображен вид В.
На фиг.5 изображен график зависимости напора и подачи.
Центробежный насос включает статорную часть, имеющую цельный или наборной корпус 1 со входной и напорной крышками 2, 3 с патрубками 4, 5, и роторную часть, содержащую вал 6 с рабочим(и) колесом(ами), имеющим(и) основной и покрывной диски 7, 8, внутри которых закреплены лопатки 9. Насос также включает подшипниковые опоры 10, связывающие статорную и роторную части. На внутренних поверхностях основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены продольные, в сечении сферические каналы и направлены они в сторону наклона лопаток или перпендикулярно к оси вращения рабочего колеса. Каналы имеют выход к наружной окружности дисков, глубина а которых меньше половины толщины s диска, и относится глубина а к длине l  каналов как 1:8, а к расстоянию b между каналами, как 1:10. На основном и покрывном дисках каналы расположены попарно, один против другого.
Регулирование работы центробежного насоса проводили следующим образом.
Брали готовые рабочие колеса диаметром 312 мм. На внутренних поверхностях основных и покрывных дисков, между установленными лопатками, делали продольные каналы. Далее рабочие колеса устанавливали на вал. В собранном виде роторную часть размещали в статорной части насоса ЦНС 180-1900. Насос подключали к трубопроводу и испытывали, вращая вал с рабочими колесами. Перекачиваемая жидкость поступала на вход рабочих колес. Подхваченная лопатками колес и под действием центробежной силы жидкость через сужающие полости, между дисками и лопатками, поступала на выход с колес. При этом в сужающейся части полости часть жидкости с обеих сторон уходила и заполняла каналы в дисках. Таким образом, на выходящую жидкость из каналов действовало физическое воздействие, созданное не только лопатками, но и дополнительное, созданное каналами. Обе слагаемые центробежной силы складывались и увеличивали скорость жидкости в каналах. Таким образом, скорость жидкости в каналах больше скорости основного потока жидкости, выходящей с сужающейся части полости колес. Как следствие, получили увеличение напора (не менее 5%) и подачи насоса. Это значит, что рабочая зона насоса с измененными колесами изменилась, а рабочая точка сместилась вверх по диагонали. Данное заключение подтверждается характеристиками насоса, имеющего рабочие колеса с каналами, и насоса с рабочими колесами без каналов (фиг.5).
Данное изобретение позволяет регулировать работу центробежного насоса путем использования минимума затрат. Другими словами, имея насос с его технической характеристикой, используя данное решение, получим прирост в напоре и подаче, что очень важно при перекачивании больших объемов жидкости при стабильном технологическом цикле.
Центробежные насосы с каналами в рабочих колесах как при испытаниях, так и при работе на многих промышленных объектах зарекомендовали себя с положительной стороны. Дополнительных вибраций и шумов не наблюдалось.
Данное изобретение решает одну из многочисленных технических задач, актуальных в производстве, и может широко использоваться на объектах при эксплуатации насосов.