САМОВСАСЫВАЮЩИЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
SELF-PRIMING CENTRIFUGAL PUMP

Изобретение относится к насосостроению, а именно к насосам с предвключенными струйными аппаратами.
Известен самовсасывающий центробежный насос, содержащий корпус с всасывающей и напорной камерами, рабочее колесо с отводом и предвключенный перед рабочим колесом струйный аппарат, содержащий диффузор, сопло (RU 2175406 С1, 27.10.2001, МПК F04D 9/06). Недостатком данной конструкции является пониженный КПД насоса при переходе на режим подачи из-за постоянного перетока жидкости из напорной камеры в струйный аппарат (на вход в рабочее колесо).
Известен самовсасывающий центробежный насос, содержащий корпус с всасывающей и напорной камерами, рабочее колесо, конфузор, сопло, вентиль (Щеглов Г.М. Самовсасывающие центробежные насосы. Москва, 1964, ЦИНТИ и технико-экономических исследований по химическому и нефтяному машиностроению госкомитета химического и нефтяного машиностроения при ГОСПлане СССР, с.16-17). Вентиль позволяет перекрывать перепускной канал к соплу после выхода насоса на режим подачи. Недостатком данной разработки является невозможность осуществлять всасывание, если вентиль в канале перепуска закрыт.
Известен самовсасывающий центробежный насос, содержащий корпус с всасывающей и напорной камерами, насосную камеру с рабочим колесом, диффузор струйного насоса, сопло, соединенное с напорной камерой, запирающийся клапан (ЕР 645541 А1, 29.03.1995, МПК F04D 9/06). Клапан выполняет функцию повышения эффективности всасывания, однако является нерегулируемым и не перекрывает перепускной канал с нагнетательной камеры к соплу, т.е. недостатки, как у первого аналога.
Наиболее близким аналогом является самовсасывающий центробежный насос, содержащий корпус с всасывающей, напорной и насосной камерами, рабочее колесо, диффузор струйного аппарата, вход которого соединен с всасывающей камерой, сопло, связанное с всасывающей и напорной камерами через канал перепуска, в котором установлен автоматический запирающий клапан (SU 222171 А, 17.07.1968, МПК F04D 9/06).
Недостатком известной конструкции является неудобство обслуживания насоса, т.е. то же, что и в указанном выше аналоге с вентилем.
Задачей изобретения является создание простой и надежной конструкции настраиваемого автоматического клапана, позволяющего повысить КПД, сократить время всасывания жидкости, перекачивать любые агрессивные и взрывоопасные среды при всасывании их из емкости.
Технический результат достигается тем, что в самовсасывающем центробежном насосе, содержащем корпус с всасывающей, напорной и насосной камерами, рабочее колесо, диффузор струйного аппарата, вход которого соединен с всасывающей камерой, сопло, связанное с всасывающей и напорной камерами через канал перепуска, в котором установлен автоматический запирающий клапан, согласно изобретению автоматический запирающий клапан имеет затвор с постоянным магнитом или с ферромагнитным материалом, изолированными от рабочей среды и взаимодействующими с постоянным магнитом противоположной полярности, изолированным от действия рабочей среды, расположенным в корпусе соосно затвору, установленным с возможностью осевого перемещения для регулирования расстояния между магнитами или магнитом и ферромагнитным материалом в положении открытого клапана.
Затвор может быть выполнен в виде шара из немагнитного химически стойкого материала с помещенным внутрь ферромагнитным сердечником, защищенным снаружи химически стойким покрытием или слоем полимера, или в виде плунжера с конусной или со сферической рабочей поверхностью, при этом постоянный магнит расположен со стороны, противоположной седлу клапана, т.е. обращен к стенке корпуса.
На фиг.1 показан самовсасывающий центробежный насос с шаровым затвором из ферромагнитного материала в разрезе в положении открытого клапана. На фиг.2 показан затвор в виде плунжера с конической запорной (рабочей) поверхностью в положении открытого клапана. На фиг.3 показан затвор в виде плунжера с конической рабочей поверхностью в положении закрытого клапана. На фиг.4 показан затвор в виде плунжера со сферической рабочей поверхностью в положении открытого клапана.
Самовсасывающий центробежный насос (насос) состоит из корпуса 1, всасывающей 2 и напорной 3 камер, насосной камеры 4 с рабочим колесом 5, всасывающего канала 6, сопла 7 струйного аппарата, соединенного с всасывающей 2 и напорной 3 камерами через перепускной канал 8, в котором установлен автоматический запирающий клапан, состоящий из затвора 9, седла клапана 10, которое конструктивно выполнено в канале 8. Затвор 9 имеет форму шара (Фиг.1) или плунжера с конической (Фиг.2, 3) или сферической рабочей поверхностью (Фиг.4). Внутри подвижного затвора 9 со стороны, противоположной седлу клапана, установлен постоянный магнит 11, взаимодействующий с постоянным магнитом 12, установленным в корпусном элементе 13 соосно магниту 11. Магниты 11 и 12 взаимодействуют разноименными полюсами. Вместо магнита 11 может быть ферромагнитный материал (сталь, феррит и т.д.) (Фиг.1). Все элементы насоса, соприкасающиеся с рабочей средой, имеют антикоррозионное неметаллическое покрытие или выполнены из коррозионно-стойкого металла. Насосная камера 4 соединена с напорной камерой 3 через отвод 14. Из напорной камеры 3 перекачиваемая рабочая среда выводится через напорный патрубок 15. Магнит 12 установлен на торце винта 16, выкручиванием которого настраивается зазор (и, как следствие, усилие притяжения) между магнитами 12 и 11 в положении открытого запирающего клапана.
Насос работает следующим образом.
При пуске насоса рабочее колесо 5 обеспечивает циркуляцию первоначально залитой в насос жидкости через отверстие, заглушенное пробкой 17 из всасывающей камеры 2, через всасывающий канал в напорную камеру 3, далее через автоматический запирающий клапан, канал 8, сопло струйного аппарата 7. При проходе через сопло 7 струя жидкости захватывает из всасывающей камеры 2 воздух и смешивается с ним в канале 6. Образовавшаяся смесь поступает к рабочему колесу 5, которое направляет смесь через отвод 14 в напорную камеру 3. В последней воздух выделяется из жидкости в виде пузырьков и выводится из насоса через отверстие напорного патрубка 15, а жидкость из нижней части напорной камеры 3 вновь поступает в сопло 7, повторяя цикл по отводу воздуха из всасывающей камеры 2, вакуумируя эту камеру до тех пор, пока через входное отверстие не поступит перекачиваемая рабочая среда. Автоматический запирающий клапан в момент пуска находится в открытом положении, обеспечивающем открытие перепускного канала 8. При этом постоянные магниты 12 и 11 притянуты друг к другу. Постоянный магнит 12 винтом 16 установлен предварительно на расстоянии от постоянного магнита 11 в открытом положении запирающего клапана, обеспечивающем удержание затвора при работе насоса до выхода его в режим подачи, при этом обеспечивая расстояние от седла клапана 10 до постоянного магнита 12, позволяющее при остановке насоса после прекращения работы вернуть затвор 9 в положение открытого запирающего клапана. При выходе насоса на режим подачи перепад давления на запоре 9 повышается. Усилие притяжения постоянных магнитов 11 и 12 становится меньше усилия от перепада давления на затворе 9 от протекания перекачиваемой рабочей среды. Затвор 9 перемещается к седлу клапана 10, закрывая автоматический запирающий клапан. Запирающий клапан закрывает перепускной канал 8, что способствует приращению напора и КПД насоса. Таким образом, отсутствует паразитная (для режима подачи) утечка через сопло 7. При остановке насоса давление падает и автоматический запирающий клапан срабатывает на открытие, т.е. усилие притяжения магнитов 11 и 12 и вес затвора (для фиг.1) заставляют затвор 9 выйти из контакта с седлом клапана 10. При включении насоса процесс повторяется.
3
Насос данной конструкции позволяет получить высокое значение КПД, особенно для насосов с расходами от 12 м/час и выше, обладает простотой конструкции управляющего автоматического запирающего клапана, позволяет сократить время всасывания жидкости до минимально возможного, перекачивать агрессивные взрывоопасные и другие среды.